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1、實驗二剛性轉子動平衡實驗2011010292水利水電工程系水工13班翟桐同組成員：李嘉榮、成一凡、陳鐘望、閆封任實驗日期：2012.11.15一、實驗目的：1.掌握剛性轉子動平衡的基本原理和步驟；2.掌握虛擬基頻檢測儀和相關測試儀器的使用；3.了解動靜法的工程應用。二、實驗內容采用兩平面影響系數(shù)法對一多圓盤剛性轉子進行動平衡三、實驗原理工作轉速低于最低階臨界轉速的轉子稱為剛性轉子，反之稱為柔性轉子。本實驗采取一種剛性轉子動平衡常用的方法—兩平面影響系數(shù)法。該方法可以不使用專用平衡機，只要求一般的振動測量，適合在轉子工作現(xiàn)場進行平衡作業(yè)。根據理論力學的動靜法原理，一勻速旋轉的長轉子，其
2、連續(xù)分布的離心慣性力系，可向質心C簡化為過質心的一個力R（大小和方向同力系的主向量）和一個力偶M（等于力系對質心C的主矩）。如果轉子的質心在轉軸上且轉軸恰好是轉子的慣性主軸，即轉軸是轉子的中心慣性主軸，則力R和力偶矩M的值均為零。這種情況稱轉子是平衡的；反之，不滿足上述條件的轉子是不平衡的。不平衡轉子的軸與軸承之間產生交變的作用力和反作用力，可引起軸承座和轉軸本身的強烈振動，從而影響機器的工作性能和工作壽命。剛性轉子動平衡的目標是使離心慣性力系的主向量和主矩的值同時趨近于零。為此，先在轉子上任意選定兩個截面I、II（稱校正平面），在離軸線一定距離r1、r2（稱校正半徑），與轉子上某一
3、參考標記成夾角θ1、θ2處，分別附加一塊質量為m1、m2的重塊（稱校正質量）。如能使兩質量m1和m2的離心慣性力（其大小分別為m1r1ω2和m2r2ω2，ω為轉動角速度）正好與原不平衡轉子的離心慣性力系相平衡，那么就實現(xiàn)了剛性轉子的動平衡。兩平面影響系數(shù)法的過程如下：（1）在額定的工作轉速或任選的平衡轉速下，檢測原始不平衡引起的軸承或軸頸A、B在某方位的振動量和，其中V10和V20是振動位移（也可以是速度或加速度）的幅值，ψ1和ψ2是振動信號對于轉子上參考標記有關的參考脈沖的相位角。（2）根據轉子的結構，選定兩個校正面I、II并確定校正半徑r1、r2。先在平面I上加一“試重”（試質量
4、）Q1=mt1∠β1，其中mt1為試重質量，β1為試重相對參考標記的方位角，以順轉向為正。在相同轉速下測量軸承A、B的振動量V11和V21。矢量關系見圖二a，b。顯然，矢量V11?V10及V21?V20為平面I上加試重Q1所引起的軸承振動的變化，稱為試重Q1的效果矢量。方位角為零度的單位試重的效果矢量稱為影響系數(shù)。因而，我們可由下式求得影響系數(shù)。（3）取走Q1，在平面II上加試重Q2=mt2∠β2，mt2為試重質量，β2為試重方位角。同樣測得軸承A、B的振動量V12和V22，從而求得效果矢量V12?V10和V22?V20及影響系數(shù)（4）校正平面I、II上所需的校正質量p1=m1∠θ1
5、和p2=m2∠θ2，可通過解下列矢量方程組求得：m1，m2為校正質量，θ1，θ2為校正質量的方位角。及（5）根據計算結果，在轉子上安裝校正質量，重新起動轉子，如振動已減小到滿意程度，則平衡結束，否則可重復上面步驟，再進行一次修正平衡。一、實驗裝置：1.轉子系統(tǒng)（轉速0~4000r/min，臨界轉速≥5000r/min）2.調速器（調速500~4100r/min）3.光電變換器（位移0.1~2000μm）4.電渦流位移計（頻率0~1000Hz，位移2mm峰峰值）5.電子天平（200±0.01g）6.微型計算機二、實驗步驟：（1）進入“剛性轉子動平衡”程序。點擊“設備虛擬連接”圖標，進入
6、試驗設備的虛擬連接部分，根據實際實驗設備的連接情況，參照圖四進行連接。連接完畢后點擊“連接完畢”按鈕，如連接正確，即可進行下一步測試階段。（2）將轉速控制器轉速nb設定為1500r/min，起動轉子1至2分鐘使轉速保持穩(wěn)定。（3）點擊“基頻檢測”圖標，進入基頻檢測部分。用鼠標左鍵按下工具欄左邊第一個按鈕“開”啟動基頻檢測，用光標可以進行A、B兩通道的顯示切換，待讀數(shù)基本穩(wěn)定后，分別記錄轉子原始不平衡引起（A、B）兩軸承座振動位移的幅值和相位角V10∠ψ1和V20∠ψ2。（4）轉速回零。在I平面（1號圓盤）上任選方位加一試重mt1，記錄mt1的值（用天平測量，可取值在6～10克之間）及
7、固定的相位角β1（從黑帶參考標記前緣算起。順轉向為正）。注意：在加試重時，不要觸碰參考面（2號圓盤）上的探頭，啟動轉子之前先用手慢慢轉動圓盤，確認轉子與探頭沒有碰觸現(xiàn)象，間隙在1mm左右，否則報告教師重新調整探頭位置。（5）啟動轉子調到平衡轉速nb，測出I平面加重后軸承座振動位移幅值和相位角（V11和V21）。（6）轉速回零。拆除mt1，在II平面上任選方位加一試重mt2。測量記錄mt2及其方位角β2。（7）轉速重新調到nb。測出Ⅱ平面加試重后，軸承座振動
