刚性转子动平衡设计与实验

实验五、刚性转子动平衡设计与实验
一、实验目的
     1．掌握刚性转子动平衡设计的原理和方法：
    2.掌握在动平衡机上对刚性转子进行动平衡的原理和方法．
二、实验预习内容
     1．预习与动平衡相关的知识；掌握动平衡设计的原理和方法；了解动平衡机的结构、工作原理和使用方法；了解动平衡实验的原理和方法。
     2．动平衡设计
  （1)动平衡设计原理
    在转子的设计阶段，尤其在设计高速转子及精密转子结构时，必须进行平衡计算，以检查惯性力和惯性力矩是否平衡。若不平衡则需要在结构上采取措施，以消除不平衡惯性力的影响，这一过程称为转子的平衡设计。转子的平衡设计分为静平衡设计和动平衡设计，静平衡设计指对于径宽比 的盘状转子，近似认为其不平衡质量分布在同一回转平面内，忽略惯性力矩的影响：动平衡设计指径宽比D/b＜5的转子（如多缸发动机的曲轴、汽轮机转子等），其特点是轴向宽度较大，偏心质量可能分布在几个不同的回转平面内，因此不能忽略惯性力矩的影响。此时，即使不平衡质量的惯性力达倒平衡，惯性力矩仍会使转子处于不平衡状态。由于这种不平衡只有在转子运动的情况下才能显示出来，因此称为动不平衡。为了避免动不平衡现象，在转子设计阶段，根据转子功能要求设计了转子后，需要确定出各个不同回转平面内偏心质量的大小和位置，然后运用理论力学中平行力合成与分解的原理将每一个离心惯性力分解为分别作用于选定的两平衡基面内的一对平行力，并在每个平衡基面内按平面汇交力系求解，从而得出两个平衡基面分别所需的平衡配重的质径积大小和位置，然后在转子设计图纸上加上这些平衡质量，使设计出来的转子在理论上达到平衡。
  (2）动平衡对象
    图1所示是一种组合式刚性转子，转子轴1上安装了5, 6, 9, 10四个偏心圆盘。由于偏心圆盘的质心不在转子轴线上，从而使转子产生动不平衡，所以需要对其进行动平衡设计．图中的偏心圆盘基本形状如图3-2所示，共有12种。每个圆盘的区别在于其孔上键槽位置不同，图2中1-12分别为键槽对称线所在的位置，且圆盘与此对应为1-12号。本实验中有六种组合方案，如表3-1所示。
平衡转子的配重块是由如图3-3所示的圆环周向分度切制而成（楔形块），各有不同的质量．转子材料为 Q235,密度为7.85 x 10kg／ ．
表1
 

方案号	A	B	C	D	E	F
轴上圆盘号	1，8，9，2	1，9，6，1	1，6，6，12	1，7，5，11	1，7，10，4	1，6，10，3

③列出平衡基面I和II的动平衡方程式

a、 图解法：
取质径积（ ）比例 ；
分别作出平衡基面 I,II质径积矢量多边形，求出 ；
分别选取平衡质量 。在平衡基面I、II的向径 ，计算出
b.解析法：
  列出平衡基面 和 的动平衡方程式分别在x. y方向上的投影方程式

选取 在平衡基面的向径 和 ，计算出 •
(4)动平衡设计报告
1、 转子结构图；
2、 转子动平衡设计参数：平衡基面的位置；转子材料密度 ；不平衡质量所在回转平面位置；不平衡质量所在向径 和方位角 ；不平衡质量大小 ；平衡基面之间的距离L；平衡质 在平衡基面上的向径 。
3、 动平衡设计计算（要求列出平衡基面动平衡方程式，用图解法和解析法两种方法来进行计算）。
  三、实验设备和工具．
       1．实验用刚性转子（同动平衡设计）
      2.平衡用钥块及橡皮泥
      3.天平
      4.RYQ-30型动平衡机
四、实验报告内容
       1．实验目的；
      2．实验设备；
      3．刚性转子动平衡设计报告（内容见前）；
4．测量数据；
5．实验结果分析；