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实验9 机组运转及飞轮调节实验
一般情况下，机械在运动过程中将会出现速度波动，而这种速度波动会导致在运动副中产生附加动压力，并引起机械的振动，从而降低机械的寿命、效率和工作质量，这就需要对机械运转速度的波动及其调节的方法加以研究，以便设法将机械运转速度波动的程度的波动限制在许可的范围之内。本实验就是测试机组稳定运转时机组起动和停车过程的运动规律，观察机组速度周期性波动现象，理解如何利用飞轮进行调速的原理。 一、实验目的
1.熟悉机组运转时工作阻力的测量方法；
2.理解机组稳定运转时速度出现周期波动的原因； 3.理解飞轮的调速原理；
4.了解机组起动和停车过程的运动规律；
5.如本课程有飞轮设计作业，实验所得的压强—转角（P??）曲线可作为设计所必须的原始数据。 二、设备与仪器
电机 同步脉冲发生器 空压机 压力传感器 机组 放大器 态参数 测试仪 四色绘图仪 MEC-b 机械动 磁带记录仪 CRT显示器
图9-1 实验系统框图
如图9-1所示，本实验系统由下列设备组成：
1.0~0.7Mpa小型空气压缩机组(DS-1型动力学试验台);
2.MEC—B机械动态测试仪； 3.PP—40四色绘图仪
4.磁带记录仪；（普通家用录音机） 5.同步脉冲发生器;
6.压力传感器(已安装在空压机中); 7.压力传感放大器; 三、原理与方法
1． 空压机机组（DS—I型动力试验台）；
如图9-2所示，空压机组由空压机1、飞轮4及传动轴、机座组成。压力传感器安装在空压机机身内，11为其输出线。脉冲发生器的分度盘7（光栅盘）固装在空压机的电机轴上，8为发生器探头的输出线。在开机时，改变压缩空气开关3的角度，即可改贮气罐上2中的空气压强，因而也就改变了机组的负载，压强值可由附于贮气罐上的的压力表9上直接读出。根据实验需要，可从传动轴上随时把飞轮5拆下或装上，拆下时注意保存平键5，装上时应放入平键，并拧紧端面螺母6。10为空压机电机的开关。
2． 压力传感器和放大器
本试验台所采用的压力传感器是美国产的MPX系列压阻型压力传感器，如图9-3所示，其敏感元件为导体力敏器件（膜片），其压敏部分采用一个X型电阻四端网络结构，替代由四个电阻组成的电桥结构。在气压作用下，膜片产生变形，从而改变了电阻值，输出与压强对应的电讯号。
传感器输出的讯号过于微弱，为了与测试仪匹配，设置了放大器，放大器的结构如图9-4
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所示。
在放大器背面设置调零和放大倍数的旋钮，本公司供货时，此钮已调好，一般不需重调。
11 1 2 3 4 5 6 10 9 8 7
1．空压机 2.贮气罐 3.压缩空气开关 4.飞轮 5.平键 6.螺母 7.分度盘8.脉冲发生器输出线 9.压力表 10.动力开关 11.压力传杆器输出线
图9-2 空压机组简图
图9-3 压力传感器
5 4 3 2 1
1.电源线（22V）；2．指示灯； 3．放大器
电源开关4．输出插孔 5．输入插孔
图9-4 压力传感器放大器
3． MEC—B机械动态参数测试仪
15 14 13 12 11 10 9 7 8 1 2 3 4 5 6
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图9-5 测试仪正面结构
1. 电源开关；2.四路模拟通道入路口（通道号0~4）；3.四路数字通道入口（5~8）；
4.转角闪同步传感器输入口（通道9）； 5.外触发信号输入插口J1； 6.同步触发信号输入插口J2；7.键盘； 8.磁带信息调入主机插口J3 ；9.主机信息储存磁带插口J4； 10.六位LED数码管上显示器；11.亮度调节； 12.对比调节； 13.帧频调节； 14.行频调节； 15. 5``CRT显示器
1 2 3 4 5 6 7
图9-6 测试仪背面结构
1.冷却风扇 2.电源插座 3.保险插座 4.CRT电源开关 5.冷却风扇开关 6.外接CRT插口J5 7.PP—40打印机接
测试仪的正面结构如图9-5所示，背面结构如图9-6所示，该仪器有内触发和外触发两种采用功能（详见MEC—B测试仪操作说明书）本实验机组回转不均率测定及活塞压强曲线的测定均采用外触发形式，在测定回转不均率时，通过脉冲发生器将空
压机主轴（电机轴）的角位（2?、4?、6?、8?、......）信号转换成相应的触发脉冲，并通过电子开关切换发出采触发信号，经过测试仪的处理、运算，即可得到主轴的角度变化曲线及回转不均率。
VCC
开机采样的起点是由分度长缝转过光源时发出的，此时传感器探头红灯熄灭一次。
在测定活塞压强曲线时，活塞缸盖上的压力传感器将压强换成电压输出，经放大器放大，接入模拟通道，经过A/D转换，开始采用为数字量。开始采样的起始讯号仍由分度盘上长缝转过光源时发出。利用测试仪的触发采样机运算功能，即可获得压强曲线。如乘以活塞面积
（实际上只相当于比例尺的改变），也就是总压力（生产阻力）曲线。 四、实验步骤
1.主轴角速度曲线及回转不均匀系数的测定
(1)将PP—40四色绘图仪接入测试仪面板插座，打开XRT电源开关；
(2)测试仪接通电源，打开测试仪面板开关，数码管上显示“P”，适当调整CRT的亮度及对比度；
(3)若环境温度超过30?C，应打开测试仪背面上的风扇开关，启动冷却风扇；
3 1 9 9 T1
采样间隔代号 检测通道号
检测通道号
测试仪功能为不均匀率的代号
(4)将同步脉冲发生器和输出插头插入测试仪面板上的9通道插座，调整发生器探头的前后的左右位置，将分度盘片插入探头的槽口之中；用手转动盘片联轴节（切不可搬动盘片以
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免损坏盘片）当盘片每转过2度（光栅缝的间隔），探头上的绿色指示灯应闪烁一次，当分度盘转一周，盘片上长缝转过探头时，探头上的红色指示类应熄灭一次。
(5)在未装飞轮的条件下，打开空压机电机开关，调节贮气罐开关的转角，使气压表针达到某一表压值（例如0.15MPa）。
(6)在LED数码显示器上键入指令。键入指令后，在CRT上将显示出角速度动态曲线（n—?），回转不均匀率值及其它特征值。T1的具体数值见表1所示。若键入T1=1,则表示每隔2?触发采样一次，所测各点角速度值为采样瞬时被测轴每转2?的平均值。若键入T1=5,则表示每隔10?触发采样一次，所测各点角速度值为采样瞬时被测轴每转10?的平均值。显而易见，对同一被测对象，若存在回转不匀问题，键入T1的代码不同，所得结果是略有差异的。在一般情况下，T1可取3或4。
角度代码T1 分度角 转速范围（r/min）
1 2 3 4 5 2? 2~400 4? 3~800 6? 5~1200 8? 6~1600 10? 7~2000 (7)关掉电机开关，空压机停转。
(8)按PRINT键，打印机即能输出实验结果（曲线及数据）。
(9)为了测得不同负载情况下机组的回转不均匀率，可重复操作(5)(6)(7)(8)并调节贮气罐开关的角度。使气压表达到下边的数值（例如分别为0.3MPa和0.4MPa即可。
（10）安装飞轮，注意放入平键，并旋紧轴端螺母，再重复(5)(6)(7)(8)三次，并使气压表的气压仍为0.15MPa，0.30MPa和0.45MPa。 2. 机组起动和停车阶段运动规律的测试
A、安装飞轮的条件下进行起动运动规律测试。
4 0 1 XXX EXEC
标定数 通道数
测试仪满量程设定
MON EXEC
2 6 1 1 T1 采样间隔代号 通道号 通道数
定角测量的指令代号
（1） 逆时针转动光栅键盘，一直转到传感器上的红绿灯：（这是为了开始开车便于开
始采样）
（2） 键入指令“31992”，按回车键
（3） 起动空压机，待屏幕上显示速度曲线后关机。 （4） 按PRINT键，输出起动阶段角速度曲线???。 B、安装飞轮条件下进行停车运行测试
0 1 6 6 T1 T2
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