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二、思考题讨论 三、心得和意见 25
实验五：回转构件的动平衡
一、目的 l、通过实验巩固动平衡原理，并掌握在机械式动平衡机上对回转构件进行动平衡的方法。 2、通过参观演示，了解各种使用电子技术测量校正面内不平衡重的动平衡机的构造和工 作原理。
二、设备和工具
l、框架式机械动平衡试验机；
2、DS—100型闪光式动平衡试验机； 3、试件——转子； 4、普通天平；
5、平衡重量；6、外卡；7、钢皮尺。三、原理和方法理论上已阐明：任何回转构件的动不平衡，都可以认为是分别处于两个任意选定的回转
平面T?和T??内的不平衡重量G0和G0所产生。因此，进行动平衡试验时．便可以不管被平衡构件的实际不平衡重所在位置及大小如何，只需要根据构件实际外形的许可，选择两个回转平面，作为平衡校正平面，且把不平衡重量看作处于该两平衡平面之中的G0和G0，然后针对G0和G0进行平衡就可以达到目的。
本实验使用框架式机械动平衡试验机，它利用补偿重径积法测定两平衡平面中的不平衡 重量G0和G0的大小和相位。
框架式机械动平衡试验机的结构如图5一1所示。
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图示框架l经弹簧2与固定的底座3相联，它只能绕OX轴线摆动，构成一个振动系统。框架l上装有主轴4，由固定的底座3上的电动机14通过皮带轮12驱动。主轴4上装有螺旋齿轮6，它和齿轮5齿数相等且互相啮合。齿轮6还可以沿主轴4移动，移动的最大距离和它的轴向宽度相等，且比齿轮5的节圆圆周要大。因此，调节手轮18使齿轮6从左极限位置移到右极限位置时，齿轮5以及和它相固联的轴9能随之回转一周以上，借此调整轴9与主轴4的相对转角?c，?c的大小由指针15指示。圆盘7固定在轴9上，通过调节手轮17可以使圆盘8沿轴9上下移动，以调节两圆盘间的距离lc，lc由指针16指示。圆盘7、8本身大小、重量完全相等，上面各装—重量为Gc的重块，其重心都与轴线相距rc，但相位差180。安装时应使指针15处于包括两重量Gc和轴9的平面内，且与Gc所产生的离心力偶矩的旋向一致。
将要平衡的试件10架于两个滚动支承13上，通过挠性联轴器11由主轴4带动。当选取平面T?和T??为平衡校正面后，试件10的不平衡重可以看作平面T?和T??内回转半径r0和
??r0?的不平衡重量G?和G??所产生。平衡时可先令平衡平面T??通过摆轴ox。当试件转动后，T??面上不平衡重量G?的离心力P?对轴线ox所产生的力矩为零，不引起框架发生振动；
0
0而平衡平面T?上的不平衡重量G0的离心力P0对轴线ox形成力矩M0，使框架发生振动，
其振幅大小可由指针读出。M0的大小为：M0 =P0·lcos?
???
（5—1）
此时，由于主轴4还带动齿轮6、5，使圆盘7、8旋转，盘上重量Gc的离心力及构成 一个力偶矩Pc?lc，它对于轴线ox的分量为Mc，也直接影响框架的振动。Mc的大小为：
Mc= Pc?lccos?c
（5—2）
按合力矩定理，框架在绕轴线ox振动时所受的合力矩M为：
M=M0+Mc=P0·lcos?―Pc?lccos?c
式中M0的转向从图示轴线ox的箭头处向O点看为逆钟向，故按力学规定取正值。如果 合力矩M=0，则框架形成的振动系统即静止不动。此时
M=P0·lcos?―Pc?lccos?c=0 或
??G0??r0?lcos??Gc?rclccos?c=0
满足上式条件应为：G0?r0?Gcrc?
（5—3）
?=?c
??lc l
（5—4）
因此，通过移动圆盘3和齿轮6调节lc和?c后，可使框架静止不动。此时读出lc和?c的数值，由式（5—3）和（5—4）便可得知G0?r0和相位角?的大小（Gc和rc是已知的）， 因此式（5—3）可写成下式：
??式中
G0??r0??A?lc
Gc?rc A=
r?
（5—5） （5—6）
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当选定加平衡重的回转半径r?后，平衡重量的大小为：
G?=
A?lc r?G?的位置应为??180?。因此，操作时可在动平衡机停车后，使指针11转到图5一1
所示与ox轴线相垂直的虚线位置，此时G?的位置就在平面T?内回转中心的铅直上方。
求平面T??内的不平衡重量G0的方法与上述相同，只须将试件10调头，使平面T?通过框架振动摆线ox即可。
为了便于观察和提高测量精度，在框架1上装有重块13，移动13可改变整个振动系统的自振频率，使框架接近共振状态．以将振幅放大。
下面再介绍DS一100型闪光式平衡试验机的结构和工作原理。 动平衡机的结构原理如图5—2所示。
?它主要由机架、转子支架、驱动系统和测量系统四部分所组成。转子支架用于支托试验转子。而支架本身又支撑在弹簧上。当试验转子由驱动系统驱使转动时，转子上的不平衡重量所产生的离心惯性力，迫使支架作水平方向的横向振动。
在机架上靠近转子支架旁装有磁电式传感器，它的活动线圈与转子支架相联，传感器把转子支架的振动转变为电讯号，经过测量系统中电气线路的处理后，讯号输出至电表与光电管。在电表上显示出的是转子不平衡量的大小，光电管则在支架振幅最大时闪光。光电管（闪光灯）安装在转子旁，与转轴在同一水平面上，因为闪光频率与支架的振动频率（或转子的旋转角频率）相同，因此，光电管每次闪光时，均照射在转子上同一位置处（在转子圆周上附有刻度）。在该实验机中，光电管所照射的地方与转子重心间的相位角是180°（当控制板上的“轻”、“重”开关指向“轻”时），即重心与照射处在轴线的两侧；或是0°（当“轻”、“重”开关指向“重”时），即重心与照射处在轴线的同一侧。因此，可相应地在光电管照射处加上平衡重或去除不平衡重以使转子获得平衡。
在该机测量系统的电气线路中还没有解算装置，用以消除转子不同平衡面之间相互干扰，以便对不同平衡面分别进行平衡。关于解算装置的工作原理，可参阅该机的说明书。
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