柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的測量實驗指導(dǎo)書

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1、實驗一柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的測量一、實驗?zāi)康?、通過實驗，觀察和了解在臨界轉(zhuǎn)速時的振動現(xiàn)象，振動的幅值和相位的變化情況。2、掌握臨界轉(zhuǎn)速理論值的計算和實際值的測量方法。3、觀察和驗證轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對臨界轉(zhuǎn)速的影響。4、了解非接觸渦流式位移傳感器和振動測量分析儀器的的使用方法。二、實驗裝置與原理1、柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速試驗臺轉(zhuǎn)子在某些轉(zhuǎn)速或其附近運轉(zhuǎn)時，將引起劇烈的橫向彎曲振動，甚至?xí)斐赊D(zhuǎn)軸和軸承的破壞，而當(dāng)轉(zhuǎn)速在這些轉(zhuǎn)速的一定范圍之外時，運轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，這些引起劇烈振動的特定轉(zhuǎn)速稱為該轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的

2、測定裝置主要包括模擬實驗臺和數(shù)據(jù)采集與信號分析系統(tǒng)兩部分。模擬實驗臺主要是由電機，轉(zhuǎn)子和支撐，轉(zhuǎn)子由等直徑軸和若干轉(zhuǎn)盤組成，轉(zhuǎn)盤在軸上的位置可以改變，轉(zhuǎn)軸的直徑為，轉(zhuǎn)盤分為兩種規(guī)格，。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化通過串激電機改變電壓實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集與信號分析系統(tǒng)主要是模擬臺調(diào)速器，前置適配器GDZZ－150，兩個非接觸渦流式位移傳感器，光電轉(zhuǎn)速傳感器，信號調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集接口箱AZ016G組成，如圖1所示。圖1柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速測定裝置1．兩個含油軸承支座2．限位保護支座3．光電傳感器頭4．轉(zhuǎn)子5．渦流式位移傳感器6．傳

3、感器支座7．轉(zhuǎn)軸8．聯(lián)軸節(jié)9．電機10．模擬臺調(diào)速器11．前置放大器12．?dāng)?shù)據(jù)采集接口箱在柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速試驗系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)軸上裝有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)軸兩端有滑動軸承支撐。為減輕電機對轉(zhuǎn)軸振動的影響，可將轉(zhuǎn)軸與電機通過聯(lián)軸節(jié)連接。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速通過模擬臺調(diào)速器調(diào)節(jié)。打開模擬臺調(diào)速器的電源，通過調(diào)節(jié)電壓可使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來，由于轉(zhuǎn)子上偏心質(zhì)量產(chǎn)生離心力使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)速頻率下的簡諧激振；逐漸增加模擬臺調(diào)速器的電壓，提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)軸的橫向振動加劇，振幅加大。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率達到或接近固有頻率時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動，這時微機所測得轉(zhuǎn)子的

4、振幅迅速升高，通常此時的轉(zhuǎn)速就是臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)繼續(xù)提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子的振動減緩，振幅值迅速下降并趨于穩(wěn)定。測量下述兩種情況下的臨界轉(zhuǎn)速(1)???轉(zhuǎn)子位于中間即L/2處,測定臨界轉(zhuǎn)速；(2)??a=m，b=m，測定臨界轉(zhuǎn)速。（a，b的數(shù)值由老師臨時確定）5兩端簡支結(jié)構(gòu)形式：式中：E：軸的彈性模量J：軸慣性矩m：轉(zhuǎn)子的質(zhì)量（千克）軸的臨界轉(zhuǎn)速為（rpm）注：軸的直徑為m，轉(zhuǎn)子質(zhì)量為kg。2、數(shù)據(jù)采集與信號分析系統(tǒng)本實驗將采用振動及動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)CRASV6.1中的旋轉(zhuǎn)機械振動狀態(tài)監(jiān)測和分析軟件包VmC

5、ras實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理。3、實驗原理測定柔性轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，可以通過旋轉(zhuǎn)機械振動狀態(tài)監(jiān)測和分析軟件包VmCras所測得的軸心軌跡圖或波特圖得出。通過將兩個渦流傳感器分別置于軸某一截面相互垂直的兩個方向上，把兩個方向上的振動信號分別輸入信號分析儀的X軸和Y軸，由此測得轉(zhuǎn)子的渦動運動，這種渦動運動的軌跡稱為軸心軌跡。轉(zhuǎn)子的軸心軌跡一般近似為橢圓，當(dāng)轉(zhuǎn)子通過臨界轉(zhuǎn)速時，橢圓迅速變大，橢圓軸線方向迅速改變；通過臨界轉(zhuǎn)速后，橢圓又縮小。波特圖反映了轉(zhuǎn)子振幅和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，如圖2所示。由波特圖可以看出，轉(zhuǎn)子

6、通過臨界轉(zhuǎn)速時，振幅迅速變大，相位迅速改變；通過臨界轉(zhuǎn)速后振幅迅速變小。圖2波特圖三、實驗步驟1、實驗前查閱柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的相關(guān)資料，預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書中相關(guān)內(nèi)容，對柔性轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速有初步的了解。2、熟悉實驗所用設(shè)備和儀器，按照實驗指導(dǎo)書中相關(guān)介紹連線組建實驗系統(tǒng)，接線要認真仔細。接線完成后，對照實驗指導(dǎo)書檢查線路是否正確，在此期間不得開啟電源。3、移開實驗臺上兩個轉(zhuǎn)子的支撐件，檢查軸、轉(zhuǎn)子及軸承是否良好。實驗前為保證軸承正常工作，需要在螺釘孔滴入適量潤滑油。4、打開數(shù)據(jù)采集接口箱、前置適配器、信號調(diào)理器

7、電源，檢查各設(shè)備是否正常工作，預(yù)熱十分鐘。5、開啟微機，運行CRASV6.1軟件，進入振動及動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)界面，點擊旋轉(zhuǎn)機械振動監(jiān)示及診斷軟件包VmCras，進入臨界轉(zhuǎn)速實驗子系統(tǒng)。51、點擊作業(yè)，彈出打開作業(yè)的對話框，選擇作業(yè)保存的目錄并輸入文件名（組號碼），如果沒有相同文件名即將進行新作業(yè)。選擇雙通道進行實驗。2、點擊參數(shù)設(shè)置即可彈出對話框，對各參數(shù)進行設(shè)置：①采集方式：外部方式；（注：內(nèi)部方式指定采樣率進行采樣，適用于穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；外部方式指整周期采樣，采樣頻率隨轉(zhuǎn)速同步變化，適用于起停車的瞬態(tài)過

8、程。）②外部方式鍵相位：64或128kph（表示整轉(zhuǎn)速周期的測點數(shù)）③采集控制：監(jiān)示采集；④監(jiān)測值類型：兩通道均為PEAK（雙峰值）⑤監(jiān)示總記錄時間：120秒⑥工程單位：μm⑦電壓范圍：±5000mV⑧通道標記：確認各通道（傳感器）的振動方向，X或Y；設(shè)置完參數(shù)后，點擊“確定”。3、開啟模擬臺調(diào)速器電源，緩慢調(diào)節(jié)電壓，轉(zhuǎn)子開始運轉(zhuǎn)。升速時必須注意防止瞬時電流過大，升速過程中不得降速（即反向轉(zhuǎn)動模擬臺調(diào)速器）。數(shù)據(jù)記錄結(jié)束后，反