CH-MD -DPZ型回转体转子智能动平衡实验台

一、实验目的

1、 巩固转子动平衡知识，加深对转子动平衡概念的理解；

2、 掌握刚性转子动平衡实验的原理及基本方法。

二、实验设备与工具

1、动平衡试验机

2、试件（试验转子）

3、天平

4、平衡块（若干）及橡胶泥（少许）。

三、主要技术参数

(1)电动机转速：0～2800转/分    ±2     0.01千转/分

(2)方位：0～36.0等分度圆周        ±2     0.1等分

(3)偏量：0～1999g.mm/kg            ±2    1g.mm/kg

(4)电源：220V；50HZ；180W          （100倍时）

四、实验原理及步骤

1、动平衡的结构

本实验采用CH-MD -DPZ型动平衡实验台，其结构如图1所示。待平衡的试件1安放在框形摆架的支承滚轮上，摆架的左端与工字形板簧3固结，右端呈悬臂，电动机4通过皮带带动试件旋转；当试件有不平衡质量存在时，则产生离心惯性力使摆架绕工字型板簧做上下周期性的微量振动，通过百分表5可观察振幅的大小。

图1  转子动平衡实验台简图

    试件的不平衡质量的大小和相位可通过安装在摆架的右端的测量系统获得，这个测量系统由补偿盘6和差速器7组成。差速器的左端为转动输入端（n₁）通过柔性连轴器与试件连接；右端为输出端（n₃）与补偿盘相连接。

差速器由齿数和模数相同三个圆锥齿轮和一个蜗轮（转臂H）组成。当转臂蜗轮不转动时，n₃=-n₁ 即补偿盘的转速n₃ 与试件的转速n₁ 大小相等转向相反，当通过手柄摇动蜗杆8从而带动蜗轮轴n_H 转动时，可得出n₃=2n_H-n₁ ，即n₃≠-n₁，所以摇动蜗杆可改变补偿盘与试件之间的相对角位移。

图2所示为动平衡机工作原理图，试件转动后不平衡质量产生的离心惯性力F=mr

它可分解成垂直分力F_y 和水平分力F_x,由于平衡机的工字型板簧在摆架在水平方向（绕y轴）的抗弯刚度很大，所以水平分力F_x对摆架的振动影响很小，可忽略不计。而在垂直方向（绕x轴）的抗弯刚度小，因此垂直分力产生的力矩M=F_y×l=mrlsimφ的作用下，使摆架产生周期性的上下振动。

图2   动平衡试验机工作原理

     由动平衡原理可知，任一转子上诸多不平衡质量，都可以用分别处于任选两个平面Ⅰ、Ⅱ内，回转半径分别为r_Ⅰ 、r_Ⅱ ，相位角分别为θ_Ⅰ 、θ_Ⅱ ，的两个不平衡质量来等效，只要这两个不平衡质量得到平衡，则该转子即达到动平衡。找出这两个不平衡质量并相应的加上平衡质量（或减去不平衡质量）就是本试验要解决的问题。

      试件在圆盘Ⅰ、Ⅱ各等效着一个不平衡质量m_Ⅰ 、m_Ⅱ ，对x轴产生的惯性力矩为：

 M_Ⅰ =0、M_Ⅱ=m_Ⅱr_Ⅱlsin（θ_Ⅱ+ωt）

摆动振幅y到底灰姑娘力矩M_Ⅱ的最大值成正比：y∝m_Ⅱr_Ⅱl，而不平衡质量m_Ⅰ 产生的惯性力以及皮带对转子的作用力均通过轴，所以不影响摆架的振动，因此可以分别平衡圆盘II和圆盘Ｉ。