实验十回转件动平衡.docx
《实验十回转件动平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验十回转件动平衡.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
实验十回转件动平衡
实验十回转件动平衡
实验项目性质：
演示性
实验计划学时：
1
一、实验目的
学习动平衡机的机械系统结构、电器测控系统以及动平衡机的工作原理。
通过实验了解刚性转子动平衡的原理和方法，掌握平衡机的使用方法。
二、实验主要仪器设备及材料
（一）实验设备：
CYYQ-16TNB型电脑控制硬支承动平衡机。
（二）实验材料：
45﹟钢转子。
（三）量具：
3M卷尺。
（四）实验设备介绍：
1．概述
随着各种机器的速度和精度要求不断提高，降低机器振动和噪声问题已是提高机器性能的重要内容。
机器中旋转部件的振动直接影响机器的效率、运行寿命和工作环境。
转子的动不平衡是旋转机械产生振动的主要原因之一，为了有效地降低机器的振动和噪声问题，对旋转部件（以下简称为转子）进行动平衡是必不可少的技术工艺。
电脑控制硬支承动平衡机可以同时测量左右校正平面的不平衡质量和相位，并且采用电脑显示屏上的虚拟矢量表和虚拟数字表显示其测量结果。
动平衡机具有以下特点：
（1）测量系统由一台电脑和测量电路组成，并集成在电脑机箱中。
（2）采用电脑显示屏上的虚拟矢量表和虚拟数字表显示其测量结果，直观易读。
电脑可同时记忆测量结果。
（3）采用力学数学模型，用计算机进行数据处理，使被测量的转子在测量范围内的任意稳定转速下都能得到精确的测量结果。
（4）采用自动控制方式，当测量得到精确的测量结果时，能自动停止测量并记忆测量结果，并能在下次测量时保存上次的测量结果。
2．技术规范及性能
（1）工件质量范围1.6～16Kg
（2）工件最大直径Φ400mm
（3）支承轴径范围Φ8～40mm
（4）两支承距离80～600mm
（5）平衡转速范围300～5000r/min
（6）圈带传动处直径范围Φ17mm～150mm
（7）不平衡质量的最小分辨单位0.01g
（8）最小可达剩余不平衡量emar≤0.5gmm/Kg
（9）不平衡量减少率URR≥90%
（10）电动机参数YS7112（2极），0.37KW，（△接）220V/50HZ
3．动平衡机结构和工作原理
3.1主要结构
动平衡机由机座、左右支承架、平皮带传动装置、光电检测器支架、传感器、计算机检测系统等部件组成。
图10-1为动平衡机外形示意图。
图10-1动平衡机外形示意图
左右支承架是设备的重要部件，中间装有压电传感器，此传感器在出厂前已严格调整好，用户不可自行打开或转动有关螺丝。
左右移动只需松开支承架下面与机座连接的两个紧固螺钉，把左右支承架移到适当位置后再拧紧即可。
支承架下面有一导向键，保证两支架在移动后能互相平行，支承架中部有升降调节螺丝，可调节工件的左右高度，使之达到水平。
外侧有限位支架，可防止工件在旋转时向左右窜动。
工件的平衡转速必须根据转子的外径及质量，并考虑电机拖动功率及摆架动态承载能力来进行选择。
采用变频器对电动机调频变速，如果转子在平衡机上的支承情况与在工作运转时的支承情况相差不大，则转子的平衡转速一般为工作转速的20%即可，且转子重量应选择在平衡机的最大工件质量范围的1/3左右时，精度最佳。
3.2工作原理
工件转子（7）放在两弹性支承上，由变频器
（1）设定电动机
（2）的转速。
通过带传动（3）驱动双万向联轴节（4）带动工件转子旋转。
实验时，转子上的偏心质量所产生的惯性力使弹性支承产生振动，而机械振动的频率通过左压电传感器（8）和右压电传感器（9）转变为模拟电信号。
分别被传送到解算电路（10）中（包括相角调节、积分放大器、移相电路、移相放大、整形放大器等等）。
放大后的电信号转变为脉冲信号，通过对信号的处理，消除两平衡基面之间的相互影响。
再将两通道的脉冲信号输入到A/D（模/数）转换电路（12）中。
而A/D电路的另一端接收的是基准信号。
基准信号来自光电头（6）和整形放大器（11），它的相位与转子上的标记（5）相对应，即以与转子转速相同的频率变化。
经选频放大后，A/D电路将全部的模拟量信号转换为数字量信号并输入到微机控制系统（13）中进行处理。
经监视器（14）中的控制软件的调试界面，显示出左、右校正平面上的（配重块的重量）和左、右矢量图的偏心质心的相位，即质径积。
确定出两个平衡基面中应加平衡块重量的大小、方位。
当试件在V形滚珠轴承支承块上高速旋转时，由于试件存在偏重，产生离心力，V形滚珠轴承支承块的水平方向受到该离心力的周期作用，通过支承块传递到支承架上，支承架的立柱发生周期性摆动，使安装在摆架上的传感器产生按余弦规律变化的电动势信号，其频率为试件的旋转频率。
计算机测量系统对此电动势信号进行采集处理，该系统由阻抗隔离器、选频放大器、放大整流滤波器、锁相脉冲发生器、相位处理器、光电检测电路和直流稳压电源等构成。
动平衡机的工作原理见图2所示。
设备采用自动控制方式，当测量得到精确的测量结果时，能自动停止测量并记忆测量结果。
4．操作界面
动平衡测试系统的操作界面如图10-3所示，界面包含有：
支撑形式图示、支撑形式选择按键、打印内容输入窗口、数据库显示窗口、模拟矢量表、测量点不平衡量及所在角度位置显示窗口等。
表1是操作界面各部位的功能说明。
图10-3动平衡测试系统的操作界面
表10-1操作界面各部位的功能说明
序号
说明
e
平衡机左摆架支承点
f
平衡机右摆架支承点
1
支撑形式选择按键
2
去重方式按键
3
加重方式按键
4（a）
左支承点到工件左测量点的水平距离（mm）
5（b）
工件左右测量点的水平距离（mm）
6（c）
右支承点到工件右测量点的水平距离（mm）
7（r1）
工件左测量点半径（mm）
8（r2）
工件右测量点半径（mm）
9（G）
工件左右测量面等分数
10
软件启动按键
11
打印数据按键（需接打印机）
12
工作完毕关闭主机按键
13
工件转速窗口（转/分）
14
左模拟矢量表
15
工件左面测量点不平衡量数据窗口
16
工件左面不平衡点所在角度位置数据窗口
17
工件左面不平衡点对应圆周等分位置数据窗口
18
右模拟矢量表
19
工件右面测量点不平衡量数据窗口
20
工件右面不平衡点所在角度位置数据窗口
21
工件右面不平衡点对应圆周等分位置数据窗口
22
保留上次测量（15）项数据窗口
23
保留上次测量（16）项数据窗口
24
保留上次测量（17）项数据窗口
25
保留上次测量（19）项数据窗口
26
保留上次测量（20）项数据窗口
27
保留上次测量（21）项数据窗口
28
左测量面OK、NG显示窗口
29
右测量面OK、NG显示窗口
30
界面选择主菜单按键
31
测量延时选择按键
32
支撑形式显示窗口
33
调用保存当前数据按键
图10-4是动平衡测试系统的主菜单选择界面，按界面左下角主菜单显示。
动平衡测试系统的调试界面如图4所示，界面包含有：
支撑形式图示、支撑形式选择按键、各种功能按键、数据库显示窗口、调试状态窗口等。
该图是动平衡测试系统的主菜单选择界面，按主菜单上调试显示。
界面各部位的功能说明见表1所示。
图10-4动平衡测试系统的主菜单选择界面
1
显示调试窗口按键
2
显示测量窗口按键
三、实验内容和要求
1．学习动平衡振动测试的方法。
了解刚性回转体动平衡的基本原理。
2．了解硬支承动平衡机的工作原理和特点，掌握设备的测试功能与操作流程。
3．掌握刚性转子动平衡操作过程。
四、实验方法、步骤及结构测试
注：
视情况可直接进入第（三）步操作流程。
（一）平衡校测的准备工作
1．把机座的电缆分别连接到计算机主机箱后板的插座上，传感线连接到机座的右传感器上，检查无误后，再把计算机和机器的电源插头插到220V/50Hz的交流电源上,为防止触电事故和避免电磁波干扰，机座和计算机必须接地；
2．按下计算机主机的电源开关，“POWER”指示灯点亮，仪器预热5-10分钟；
3．计算机启动后，自动打开动平衡机测试系统程序；
4．鼠标指向界面左下角主菜单按键，调出主菜单，选择进入调试界面进行调试；
5．鼠标指向参数设置，指向支承方式窗口，选择对应的支承方式，选择去重；
6．鼠标指向命令窗口，选择选择按键，屏幕显示一个参数表窗，可以在表中选定某种型号的电机，再选择确定按键，则该型号电机的测量参数自动填入对应的参数窗口；
7．也可以用鼠标指向对应的参数窗口，填入相应的参数；
8．把校测工件放在传动轴上，将校测工件固定。
9．套上传动带，调节左右V形滚珠轴承支承块的高低使工件近乎水平，安装固定好安全支架及其限位支架；
10．沿校测工件的轴外圆端面用油漆、油性笔或电工胶布作上标记线，以便用光电检测器检测到工件的参考相位，为了保证测量的可靠和稳定，请不要用粉笔和水性笔作标记；
11．把光电检测器摆放在做了标记线的轴后方约20-25mm，转动工件一周，光电检测器的绿色指示灯亮熄一次，否则可以调节光电检测器的微调，使之符合要求。
每亮熄一次时，刚亮的一点就是工件的0度位置，工件从0度到360度的数角度方向与工件的旋转方向相反。
12．鼠标点击机器调零，再用鼠标指向命令窗口，选择启/停按钮，并起动电机使校测转子转动，在虚拟瓦特表上显示两个校正平面的不平衡矢量，左右校正平面窗口分别显示左右测量点的不平衡量和所在位置，r/min数字窗显示旋转零件的转速。
要改变工件的转速，可调节变频器上的电位器旋钮改变电动机的转速；
13．本机为兼顾大小工件作动平衡测试的精确度，特设置了（小工件/大工件）选择开关，若测试工件的半径在70mm以下或不平衡量较小时，请选择（小工件）档，若测试工件的半径在70mm以上或不平衡量较大时，请选择（大工件）档。
（二）机器调零和标定
为保证机器的测试精确度，在未测工件之前必须先进入调试界面对机器进行调零和标定。
调零：
消除机器或夹具残余不平衡量对工件测试的影响。
标定：
调试机器的精确度。
按以下步骤对机器进行调零和标定：
1．有夹具调零：
（1）按参数设置，按还原按键，选定对应支撑形式，选择待测工件的型号数据，对好光电头，装上测试工件，按启按键，起动机器，定好工件转速。
（2）按机器调零，旋紧夹具上的螺帽，起动机器，待停止后按调零按键。
（3）再起动机器，待停止后按确定按键，调零步骤完成。
（4）再起动一次机器，自动停止后看左右不平衡量应为0或接近0。
2．无夹具调零：
（1）按参数设置，按还原按键，选定对应支撑形式，选择待测工件的型号数据，对好光电头，装上测试工件，按启按键，起动机器，定好工件转速。
（2）按机器调零，拔开左右传感线，启动机器，待自动停止后按一下调零按键。
（3）再启动机器，待自动停止后按一下确定按键，调零步骤完成。
（4）再启动一次机器，自动停止后看左右不平衡量应为0或接近0。
（5）插回左右传感线，注意左右不要插错。
3．机器标定
每测一种工件之前必须对机器进行一次标定，步骤如下：
双面测量标定：
（1）松开左右支承架的固定螺钉，根据工件的长短拉好左右支承架的距离，将工件放上支承架，把固定螺钉拧紧，再根据工件或夹具的半径调节传动带的高低，调节后传动带要保持水平。
（2）按机器标定，按启按键，将机柜门（开/关）旋钮开关打到“开”的位置（常开/自动）旋钮开关打到“常开”的位置，电动机拖动工件转动，待工件旋转匀速后，将（常开/自动）拨动开关拨到“自动”的位置，机器会停下来。
（3）按去重按键，使旁边红色箭头指向去重状态。
（4）将一已知重量加重块的重量分别输入到Ａ、Ｂ窗口内，然后将此加重块放到工件左测量平面自定０度位置上，按（起动）按钮，机器转动数秒后停下来，用鼠标按一下左试重按键，取下左面加重块，把它放到工件右测量平面自定０度位置上，按（起动）按钮，机器转动数秒后停下来，用鼠标按一下右试重按键，取下右面加重块，在左右都没有加重时按（起动）按钮，机器转动数秒后停下来，用鼠标按一下零试重按键，最后用鼠标按一下标定按键，机器完成标定。
（5）机器正确标定后，17窗口显示值应与A，B窗口数值相同，18窗口应显示0或360，而14窗口显示值是17窗口显示值的1/10以下为佳，按完成返回测试界面，如若不是则须检查原因后再次进行标定。
（6）机器完成标定后，为避免在正常工作中再重复标定，标定按键会隐藏起来。
如果机器要重新标定，只要按4）项重新操作，标定按键就会显示出来。
（7）机器完成标定后，不改变条件，相同的工件可进行动平衡测试。
单面测量标定：
（1）按启按键，将机柜门（开/关）旋钮开关打到“开”的位置（常开/自动）旋钮开关打到“常开”的位置，电动机拖动工件转动，待工件旋转匀速后，将（常开/自动）拨动开关拨到“自动”的位置，机器会停下来。
（2）按工件标定,按去重按键，使旁边红色箭头指向去重状态。
（3）在A、B窗口分别输入标定磁铁的重量，装上工件。
（4）将磁铁放在工件测量半径0度位置上，起动机器，待停止后按左试重按键和右试重按键。
（5）拿开磁铁，起动机器，待停止后按零试重按键，再按“标定按键，标定完成。
（6）机器完成标定后，为避免在正常工作中再重复标定，标定按键会隐藏起来。
如果机器要重新标定，只要按2项重新操作，标定按键就会显示出来。
（7）机器正确标定后，17窗口显示值应与A，B窗口数值相同，18窗口应显示0或360，按完成返回测试界面，如若不是则须检查原因后再次进行标定。
机器完成标定后，不改变条件，相同的工件可进行动平衡测试。
有以下条件之一改变，机器须再次进行标定：
（1）光电头位移；
（2）工件转速改变；
（3）左右支承架位移；
（4）换测不同工件；
（5）单面测量转为双面测量或双面测量转为单面测量；
（6）转换测试档。
4．夹具补偿：
（如工件要带夹具测量时，才使用此项功能）
（1）机器完成标定后，先按工件补偿按键，再按补偿,起动机器，待停止后按补偿0按键。
（2）将工件在夹具上旋转180°固定，起动机器，待停止后按补偿1按键。
（3）按补偿确定按键，补偿步骤完成,再按完成返回测试。
如果工件在夹具上不能旋转180°，可免去夹具补偿步骤。
夹具补偿后，夹具的残余不平衡量已不为0，若将夹具重新调零，原来对夹具的补偿将失效，必须再对夹具进行补偿。
当调零，标定和补偿步骤完成后，请选择合适的配重方式（加重或去重）对进行工件测试和配重。
为了保证测量准确，建议每天进行一次调零、标定和补偿。
若在调零和标定过程中不按正确步骤操作而出现重大错误，机器将呈失常状态，此时可按还原按键，在对话框中按指示操作，再重新进行调零，标定和补偿。
（三）工件平衡
1．测量放置在支承架上的工件的轴向尺寸（支承点）和径向的几何尺寸，填入测试系统的调试界面，按国家标准选定刚性转子平衡精度等级值G6.3（允许不平衡量）。
启动动平衡机使工件旋转。
2．在调试界面中读取左校正平面和右校正平面的不平衡量数据，进行左校正平面和右校正平面的不平衡点所在角度位置的配重。
3．根据工件的配重要求（加重或去重）按去重或加重按键。
4．选择合适的支撑形式，把工件放到支承架上或专用夹具上固定好，按（起动）按钮，机器运转，机柜门上有（常开/自动）旋钮，当选择（自动）档时，机器运行几秒后会自动停止，同时锁定各项数据，此时的各项数据就是测量的所需数据。
如果不选择自动停机，打（常开）档，机器就不会停下来，当上述窗口显示的数值基本不跳动时，鼠标指向命令窗口，选择启/停按钮，则上述窗口显示的数值也会被锁定。
5．按照上述窗口显示的数值，在两校正平面上的对应相位按配重要求配重，当每再按门上“起动”按钮时，上一次的测量数据会保存下来；
6．重复4、5项，直到校测工件达到动平衡要求为止。
工件在接近完全平衡时，其相角指示不太稳定，可以认为平衡已经完成，若凭试凑法亦可继续平衡，此时所得的平衡精度将比本机的标定值更高。
7．在平衡配重过程中，如果左面或右面数值大于所定的允许不平衡量时，左面或右面会显示“NG”，表示平衡未达到要求，如果左面或右面数值小于所定的允许不平衡量时，左面或右面会显示“OK”，表示平衡已达到要求。
（四）部件测试参数的数据输入
1．按键盘上
按键，打开开始菜单，将鼠标箭头指向程序一栏，在弹出程序栏选框中，点击并打开“动平衡机数据库”，进入数据库设定界面。
2．同时按键盘上“Shift”和“Ctrl”按键，选择输入法。
3．在弹出窗口中，点击“动平衡机数据库”，然后点击开始，进入数据库设定界面。
4．这时在屏幕上显示平衡机（表）中数据，分别有文件号，电机型号，a，b，c，r1,r2等栏目。
5．先单击文件号下栏目，使光标在文件号栏目闪动，然后输入文件序号，完成后按键盘上的→键，使光标移动到电机型号栏目上，输入电机（部件）型号。
6．再按→键，使光标移动到a栏目下，输入正确数值。
7．重复4、5项，依次输入b、c、r1、r2、Ｇ等值。
8．重复4、5、6项，输入不同工件的各项参数。
9．点击屏幕右上角关闭窗口Χ,完成数据库输入填写工作。
10．在输入数据库时，应注意：
文件号栏数字不能重复，电机型号栏不能空白，a，b，c，r1,r2，G等栏应输入大于0的数字。
（五）当工作完毕，请按[关闭]按键，按提示关闭计算机。
（六）打印测量值的操作方法
在连接好打印机情况下，客户可根据需要随时打印结果。
只要在测试系统环境下，点击窗口上打印按钮，要打印时点击输出按钮，系统即时会将之前测量结果打印出来。
（七）故障排除
1.不能启动。
捡查电源是否接通，保险丝是否完好，开关是否处于接通位置。
2.使用过程中死机。
在使用过程中如果操作不当，可能会造成死机，这时须重新启动计算机。
3.不能正常测量。
捡查传感器、光电头连线是否接好，光电头是否摆在正确位置。
正常情况下，光电头应该离开工件约5mm左右，且光电头指示灯在工件转动一整圈时，只会亮、灭各一次，不然可用小螺丝刀调整光电头的灵敏度。
4.若测量角度不准确.检查光电头是否曾经移动过。
5.键盘失灵。
检查键盘插头是否松脱或松动；如将主机前门内的KB-LK按键（键盘锁）按下，KB-LK灯亮，键盘也不能使用。
（八）各种典型刚性转子平衡精度等级和平衡精度计算公式
1.典型刚性转子平衡精度等级列入表4。
表4典型刚性转子平衡精度等级
各种典型刚性转子平衡精度等级
精度等级
eω
（1）
（2）mm/s
转子类型
G0.4
0.4
精密磨床的+主轴、陀螺仪、磨轮及精密电机转子。
G1
1
磁带录音机及电唱机驱动件、磨床传动装置、特殊要求的小型电机转子。
G2.5
2.5
燃气和蒸汽涡轮、主涡轮、小电机转子（玩具车）、透平压气机、机床驱动件、特殊要求的大中型电机转子、涡轮泵、小型电机转子。
G6.3
6.3
工厂的机器零件、海轮的齿轮、离心机的鼓轮、水轮泵、风扇、飞轮、泵的叶轮、普通的电机转子。
G16
16
农业机械的零件、汽车、货车、发动机的单个零件、特殊要求的六缸、多缸发动机的曲轴驱动件。
特殊要求的驱动轴、螺旋浆、粉碎机的零件。
G40
40
车轮、轮箍、四冲程汽、柴油机的曲轴驱动件、汽车、货车和机车发动机的曲轴驱动件。
2．平衡精度计算公式
G=e。
ωG：
允许不平衡精度等级（mm/s），
e。
：
最大允许不平衡量（mm），
ω=2πN/60（弧度/s），N：
工件的工作转速（r/min）
e。
=mR/M
式中m：
配重质量（g），R：
配重半径（mm），M：
工件质量（g）
[例1]：
G=6.3，M=2kg，R=100mm，N=1500r/min。
求配重质量m。
解：
ω=2πN/60=6.28*1500/60=157（弧度/s）
e。
=G/ω=6.3/157=0.04mm
m=e。
M/R=0.04*2000/100=0.8g
平衡精度gmm/kg，解释为每公斤重量的工件，在测试半径1mm时允许最大不平衡量值（克）。
升级会员 