离心机基本参数的计算

概述

通过对离心机加速度方向、加速度值、速度纹波、加速度梯度等基本参数特征的分析,获得了离心机设计、使用和测量的有效方法。


离心机基本参数的计算


1. 离心加速度

恒速圆周运动恒加速度试验机的运动学分析模型如图1和图2所示。

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 图1恒速圆周运动横向加速度图                             2速度矢量图

将试验样品安装在试验机R上。当离心机的转速不变时,试验样品相对于地面做匀速圆周运动。

(1)

因为

所以, 当 

因此,加速

(2)

并且 因此

(3)

上式中:

--对应于t1时的线性旋转速度;

--对应于t2时的线性旋转速度;

时间内的转弯角度。

由式(2)可知,当是指向转轴时的加速度方向。


2. 加速度、转速和安装半径的数学关系

箱体离心和臂离心的加速度、转速与计算的安装半径之间存在相同的数学关系。

    (4) 

式中:a--加速度值,g(1g=9.8m/s2);

R--计算试样的安装半径,m

n--转臂(盘)转速,r/min。

 

3. 切向加速度

在离心机启动过程中,离心机上的试验样品除正常加速度外,还受到切向加速度的影响。离心试验机减速时也是如此。除了法向加速度外,当速度增加时,试验机上的测试样本也承受相反的切向加速度,如图3和图4所示。

加速时:      (5)

减速时:   (6)

在上述两种情况下,如果切向加速度较大,则会对重现性产生不利因素。首先,加速度方向严重偏离待评定方向。 其次,加速度值可能大于规定的试验加速度值。这种试验设备的作用机理必须有增速和减速的阶段。这是不可避免的。为了减少的影响,我们希望越小越好。然而,考虑到测试时间不能太长,一些标准规定加速和减速时间不应小于15s,也有规定以速度改变速度。

 

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图3转速增加时的加速度                                                           图3转速下降时的加速度图

 

4. 速度波动

在试验开始和结束时,由于速度的增加和降低的影响,加速度将不连续地变化。当你想保持恒定的速度时,它也可能存在。一些测试设备的传动部分是不稳定的,例如此时会出现间隙较大的传动机构,摩擦不稳定,电动旋转,轴承和传动不稳定,质量不平衡,此时将主轴的机械特性和向性等,速度的时间历史和的值如图5所示。

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 图5具有纹波分量的速度

当恒定加速度不是恒定值并且出现一定频率纹波时,可能会给试验的重现性带来严重后果。特别是当测试样品的某个固有频率与其产生共振时,此问题更加严重。 因此,在离心机的设计和维护中,应充分注意使纹波分量最小化。

 

5. 加速度梯度

当使用离心机进行恒定加速度试验时,所产生的恒定加速度与试验样品的每个部分与转轴之间的距离成正比。

         (7)

试验样品具有一定的几何尺寸。 当试验样品固定在离心机上时,试验样品上各点与转轴中心的距离不同,因此试验过程中可承受的加速度值也不同。


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