机构系统设计原理实验指导书 - 图文(3)

2、绘制机构运动简图的过程中应注意些什么问题？

五、心得与建议

实验二 刚性转子的动平衡实验

一、实验目的

1．了解并掌握刚性转子的动平衡原理；

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2．熟悉用传感器及其测试仪器测量动态参数的基本原理和方法；

3．练习处理数据的方法。 二、实验台结构及其工作原理

智能化动平衡实验台结构如图2-1所示：

图2-1 智能化动平衡实验台结构简图

1. 弹簧调整紧固件 2-支架座 3. 光电传感器 4. 支架部

件 5. 横梁

6. 钢管 7. 调整圈 8. 转子 9. 机座 10. 光栅传感器

11. 圆带

动平衡实验台的动力来自一台直流调速电机，通过圆带驱动待平衡转子旋转。不平衡转子由于转动而产生惯性力且作用到弹性元件支撑的框架上，从而使框架绕着支点摆动，形成一个不平衡激振型的振动系统。当转子被驱动的转速接

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近于框架的固有频率ω0时，进入共振区，振幅加大，当ω=ω0时有最大振幅值，即共振。

本机从结构上保证了转子的两个选定平衡平面中的一个通过支撑点，所以该平衡面上的等效惯性力对振动系统不起作用。因此，振动系统只受另一个待平衡面上的等效惯性力的作用。

根据不平衡原理有：

mrh???jZ2(1?Z)?4DZ2222—cos(ωt-φ)

φ = arctan

2DZ1?Z2

Z?式中：Z—调谐值；

??0；

θ—框架的瞬时角振幅；

j---振动系统绕支点摆动的转动惯量；

m—待平衡面上选定半径上的等效不平衡质量； R---待平衡面上的选定半径； D---阻尼率

φ---相位角。

共振时Z=1振动系统的最大幅值和相位角为：

??mRh1 j2D φ =90?

由于j和h均是与结构有关的参数，对于一个具体的振动系统和待平衡的转子来说均为常量。从式中可看出，共振时

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其振幅与mR成正比，φ=90○表示此时等效不平衡质量的相位超前振幅相位90○。为此可用测量框架振幅的方法间接地反映出转子的不平衡量。

通过底座面板上的调速旋钮可使转子速度无级调节，并在面板上的LED显示转子的转速值，待平衡转子的转速由光电传感器测出，由转子不平衡质量引起的框架的瞬时角位移由光电编码器测出，两组信号通过单片机送入上位机解算后即可得出转子不平衡量的大小和相位。

实验台原理框图如图2-2所示：

图2-2 智能化动平衡实验台原理框图

三、动平衡实验台主要参数

1. 转子质量：m=2.5kg；

2. 电机转速 n=0—1500rpm 转子带轮直径Φ150、电机带轮Φ60；

3. 固有频率：ω0=3~5Hz（150~300转/分）； 4. 灵敏度5gmm；

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5. 相角误差≤10度；

6. 磁性配重块质量有5种规格为； 15×4.5×4（mm） 2g/块、共6块 18×10×5（mm）6.8g/块、共2块 20×10×7（mm）10.5g/块、共2块 Ф10×2（mm）1.2g/块、共1块 Ф5×2（mm）0.3g/块、共2块 7. 外形尺寸 740×440×1000(mm)。 四、实验方法与步骤

（1） 在实验转子两个待平衡盘外侧面上粘贴窄条黑胶布作

为测试的O位标记，把转子安装到实验台上，并装好圆带，把控制面板上的电源开关放到“关”的位臵，调速旋钮逆时针旋至最低点。

（2） 启动微机，安装实验软件后进入动平衡实验主界面。 （3） 接通电源，打开电源开关。并将光电传感器移近转子

带轮，调整转子每转一周光电传感器反映一次。 （4） 停机，在转子待平衡面上加某一质量（如10g左右）

的不平衡质量（磁铁块等）。开机，缓慢顺时针旋转电机调速旋钮，使转子转速逐渐升高，框架随即逐渐摆动起来，待框架摆动最大幅度并稳定后，面板LED显示实验转子的平均转速。

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