转子临界转速测量实验指导书新

转子临界转速测量实验指导书

一、实验目的

1、观察和了解转子在临界转速时的振动现象，振动的幅值和相位的变化情况。 2、利用振型圆和波德图测量转子的临界转速。 3、观察和验证转子结构对临界转速的影响。

4、了解非接触涡流式位移传感器和振动测量分析仪器的使用。

一、实验装置与原理

1、 柔性转子振动模拟试验台。

图1、柔性转子临界速度测定装置

1.含油轴承支座 2 .限位保护支座 3.转盘 4.光电转速传感器 5.涡流传感器 6.转轴 7.传感器支座 8.联轴节 9.电机

10.调压器 11.前置放大器 12.数据采集接口箱

图1所示为柔性转子临界速度测定装置，它包括，实验台和测试仪器两部分，实验台部

分是电机、支撑和转子，转子由等直径轴和若干转盘组成，转盘在轴上的位置可以改变，转轴的直径为?9.5，转盘分为两种规格。?76?25，其质量为800g；?76?19 ，其质量为600g。转子转速的变化通过串激电机改变电压实现的。测试仪器主要是两个涡流式位移传感器及其前置放大器，光电转速传感器，数据采集接口箱等。

2、 计算机化的数据采集与信号分析系统

本实验的数据采集与处理，均通过计算机化的“信号采集与分析系统CRAS”实现。该

系统包括传感器以及放大器（非接触涡流式位移传感器二只，光电转速传感器一只），直流稳压电源，数据采集卡，接口箱，以及VMCRAS软件等。

3、 实验原理

测定转子的临界转速ωn，即转子弯曲固有频率。可通过观察转子升速旋转时的轴心轨迹图或波德图实现。

轴心轨迹图的测试如图2所示，通过将两个涡流传感器分别置于轴某一截面相互垂

图 3 转子的波德图

图 2 转子轴心轨迹的监测

直的两个方向上，把两个方向上的振动信号分别输入信号分析仪的X轴和Y轴，由此测得转子的涡动运动，这种涡动运动的轨迹称为轴心轨迹。用某种方法测得的轴心轨迹图也称为李莎如图。转子的轴心轨迹一般为椭圆，当转子通过临界转速时，椭圆迅速变大，椭圆轴线方向迅速改变。通过临界转速后，椭圆又缩小。

波德图是反映转子振幅和相位随转速变化的曲线，如图3。通过波德图，可清楚看出转子通过临界转速时，振幅迅速变大，通过临界转速后，振幅又变小。临界转速前后的相位迅速改变。 三、实验步骤

1、熟悉实验用设备和仪器。 2、打开数据采集接口箱的电源。 3、打开计算机电源，

鼠标点击：CRAS 5.1（快捷方式），进入计算机化的振动信号采集分析系统CRAS。再点击：“旋转机械振动监示与分析VMCRAS”。

在“VMCRAS”状态下，点击：“作业”： ①在“搜寻（I）” 栏确认作业文件的位置； ②在“文件名称（N）” 栏写入所起的文件名；

③在“文件类型（T）” 栏点入‘外部双通道（*.RED）” (注:内部方式指定采样率采样、适用于稳定转速；外部方式指整周期采样、采样频率随转速同步变化，适用于起停车的瞬态过程。)。

4、设置实验参数，点击“参数设置”

①采集方式：外部；键相位为：64或128（表示整转速周期的测点数）。

②采集控制：监示采集； 转速控制为“升速”； 在老师的指导下或根据经验填入 “总记录时间（秒）”、“开始转速”、“停止转速”、“转速间隔”等。

③监测值类型：pp（双峰值）。 ④工程单位：μm。 ⑤电压范围：±10000Mv。

⑥通道标记：确认各通道（传感器）的振动方向，X或Y。 所有参数确定后，点击“确认”。

5、在每个轴承座锣钉孔滴入所需润滑油；然后打开试验台调速器电源。微小转动调压器旋钮，转子即会转动。缓慢地转动调压器，逐步升速；升速时必须注意防止瞬时电流过大。升速记录时不得降速（即反向转动调压器）。振动记录结束后，反向转动调压器平稳降速。直至电压为零，再切断电源。

6、在转子启动的同时，点击“在线监测”，即可观察到由两个传感器（一个水平放置、一个垂直放置）分别采集的转子两个方向的振动波形，随着转速的升高，振幅也越来越高，当转速接近临界转速时，振幅出现一个高峰。当转速超过临界转速后继续升速，振幅降低，逐渐达到一稳定值。

7、振动记录结束后，通过显示器观察转子的动态特性，有两种方式：

⑴ 伯德图 依次点击“瞬态分析”，“伯德图”，即看到两通道的转子振动幅频特性和相频特性曲线。点击通道1或通道2，观察并记录单个通道的从振幅和相位两个方面反映的转子振动情况。

一般振幅极大值所对应的转速就是临界转速，临界转速附近的高振幅区为共振区。当转速经过共振区时，相位发生突变（约180°的相位变化）。

⑵ 轴心轨迹图 依次点击“图形显示”，“轨迹图”，即看到某一转速下的轴心轨迹图，看到转速频率的轴心轨迹圆，通过点击改变转速（时间），观察不同转速下的轴心轨迹圆形状。

转速由低速逐渐升高时，轨迹圆越来越大，再通过临界转速时，图形迅速增大，图形的方向突然改变。通过临界转速后，图形逐渐缩小。

8、根据观察分析结果，确定转子的临界转速。 9、改变转子位置；重复步骤5-8。

10、实验结束后，先切断稳压电源，接口箱的电源，再切断计算机的电源。

实验数据记录

第1次（a= b= ） 第2次（a= b= ） 转速（rpm） 幅值（μm） 相位（度） 转速（rpm） 幅值（μm） 相位（度） 四、数据整理

1、画出实验台转子结构示意图

2、手工画出波德图，（振幅-转速图和相位-转速图）列出最大振动位移量和临界转速值 3、按理论公式计算该转子的临界转速（转轴的直径为?9.5mm，转盘分为两种规格。?76J较厚的转盘质量为800g；较薄的转盘质量为600g。） 转子临界转速简易计算公式（邓柯来公式）：

m1a2(L?a)2?m2b2(L?b)2 2? 式中：a,b,L的尺寸见图4，由现场测量

3EIL?n1?n——以 “弧度/秒”单位表示的转子临界转速，n?E?材料弹性膜量， E?2.0?105MPa；

30??n? n——转速 转/分

m1,m2——两转盘的质量， I?轴的截面惯性距， I?（d?9.5mm）

4、 对结果进行分析

比较。

?64d4， d?转轴直径，

五、实验报告：

实验报告内容 1、实验目的 2、实验原理和实验装置（画出实验台转子结构示意图）

3、实验过程 4、实验记录表

5、 手工画振幅-转速图和相位-转速图

6、 采用邓柯来公式分别计算出转子的临界转速，与实验值比较，并分析原因。

图4 转子示意图 六、注意事项：

1、启动转子前先检查所有螺钉是否拧紧。

2、变速时要缓慢，开始时不要一下将转速升得很高。 3、在临界转速附近要避免停留时间过长。 4、传感器头与轴的距离要有1mm以上。

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