朱敬宇，胡宏佳，王仁顺，沈凯伦

（齐齐哈尔大学 机电工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

动平衡是基于转子支撑系统的动态特性，在转子支撑系统的振动点处测量振动的振幅和相位信息，然后校正转子的不平衡状态，从而使转子支撑系统的振动减小到允许的范围以内，设计一种高效的动平衡测量系统对提高实验的测量精度，提高测量效率，简化使用步骤具有重要意义。

1 动平衡测试实验台总体结构

动平衡检测实验台的机械结构简图如图1所示。摆架的支撑滚轮上放有需要平衡的试件。工字形板簧与摆架左侧固结，右端呈悬臂状态，皮带通过电机带动试件旋转。若存在不平衡量时，产生的惯性离心力使工字板簧架振动起来。

图1 动平衡试验台结构示意图

转子的旋转和振动，通过测量系统测量出待测件的方位以及大小。利用差速机构与补偿盘构成此测试系统重要组成部分。另外加入振动传感器，可为控制系统提取不平衡信号，在机架的右端安装此差速机构，左端旋转输入通过联轴器与待测件连接，右端连接输出端以及补偿盘。

2 动平衡实验原理

图2 动平衡试验结构简图

式(4)消去2ω得

要使式(5)为零必须满足

如果满足式(6)的条件，摆架就不会振动。式中m（质量）和r（矢量直径）的积为质量直径积，mrl称为质量直径矩，φ称为相位角。

通过在补偿盘加上一个质量mp′，则产生离心惯性力对x轴的力矩

根据平衡力系公式

要使上式成立必须有

可以比较图3的两个平衡面的平衡特征。图3的相位关系图表示了满足平衡条件和平衡质量。

图3 相位关系图

3 测试控制系统的设计

测试系统总体结构如图4所示。动平衡测试控制系统将高性能芯片8098 MCS-96的微芯片计算机其作为主控核心。保存A/D转换结果，并将瞬态数据缓存在32 K8高容量EPROM和8 K8静态RAM中。将硬件划分为控制部件和模拟信号电路两个部分。控制单元部分主要有8098微处理器、内存可以扩展的控制电路、按钮键盘接口、液晶显示的接口等。主要是用来进行输入、处理、计算、输出、储存并显示与逻辑系统有关的问题。该系统具有RS-232C串行通信端口，可以将收集的振动数据发送到计算机以进行进一步的分析和处理。信号处理的模拟部分主要由振动传感器、光编码器、振动信号电路和参考信号电路组成。

图4 测试系统的整体结构图

4 结论

通过对动平衡实验装置的分析，在机械结构方面，对设备结构进行了改进，使装置工作灵活，使用方便、安全。系统硬件基于MCS-96系列8098新型智能动平衡测试系统，具有测量精度高、操作舒适直观等优点。系统采用数字显示屏，能准确、直观地显示测量数据。操作者只需要了解动平衡机的工作流程，按照屏幕上的说明进行动平衡测试。基于开放式系统的预留接口与庞大存储空间，通过简易操作修改与硬件编辑，即可对平衡机进行功能扩展。