柔性转子临界转速的测量试验指导书.docx

实验一柔性转子临界转速的测量

一、实验目的

1、通过实验，观察和了解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、掌握临界转速理论值的计算和实际值的测量方法。

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的使用方法。

二、实验装置与原理

1、柔性转子临界转速试验台转子在某些转速或其附近运转时，将引起剧烈的横向弯曲振动，甚至会造成转轴和轴承的破坏，而当转速在这些转速的一定范围之外时，运转趋于平稳，这些引起剧烈振动的特定转速称为该转子的临界转速。柔性转子临界转速的测定装置主要包括模拟实验台和数据采集与信号分析系统两部分。模拟实验台主要是由电机，转子和支撑，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，转盘分为两种规格，。转子转速的变化通过串激电机改变电压实现的。数据采集与信号分析系统主要是模拟台调速器，前置适配器GDZZ-150,两个非接触涡流式位移传感器，光电转速传感器，信号调理器和数据采集接口箱AZ016G组成，如图1所示。123XXXX10111

2.1两个含油轴承支座图1柔性转子临界转速测定装置

2.限位保护支座

3.光电传感器头

4.转子

5.涡流式位移传感器

6.传感器支座

7.转轴

8.联轴节

9.电机

10.模拟台调速器

1.1前置放大器

1.2数据米集接口箱在柔性转子临界转速试验系统中，转轴上装有转子，转轴两端有滑动轴承支撑。为减轻电机对转轴振动的影响，可将转轴与电机通过联轴节连接。转子的转速通过模拟台调速器调节。打开模拟台调速器的电源，通过调节电压可使转子旋转起来，由于转子上偏心质量产生离心力使转子产生转速频率下的简谐激振；逐渐增加模拟台调速器的电压，提高转子转速，则转轴的横向振动加剧，振幅加大。当转子旋转频率达到或接近固有频率时，转子产生剧烈振动，这时微机所测得转子的振幅迅速升高，通常此时的转速就是临界转速。当继续提高转子转速时，转子的振动减缓，振幅值迅速下降并趋于稳定。测量下述两种情况下的临界转速

(1)转子位于中间即处，测定临界转速;

(2)am,bm,测定临界转速。（a,b的数值由老师临时确定）6两端简支结构形式:式中：E:轴的弹性模量J:轴惯性矩J:d464m：转子的质量（千克）轴的临界转速为血3%（rpm）ji注：轴的直径为m,转子质量为kg。

2、数据采集与信号分析系统本实验将采用振动及动态信号采集分析系统CRASV

6.1中的旋转机械振动状态监测和分析软件包VmCras实现数据采集与处理。

3、实验原理测定柔性转子的临界转速，可以通过旋转机械振动状态监测和分析软件包VmCras所测得的轴心轨迹图或波特图得出。通过将两个涡流传感器分别置于轴某一截面相互垂直的两个方向上，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。转子的轴心轨迹一般近似为椭圆，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。波特图反映了转子振幅和相位随转速变化的关系，如图2所示。由波特图可以看出，转子通过临界转速时，振幅迅速变大，相位迅速改变；通过临界转速后振幅迅速变小。

三、实验步骤

1、实验前查阅柔性转子临界转速的相关资料，预习实验指导书中相关内容，对柔性转子的临界转速有初步的了解。

2、熟悉实验所用设备和仪器，按照实验指导书中相关介绍连线组建实验系统，接线要认真仔细。接线完成后，对照实验指导书检查线路是否正确，在此期间不得开启电源。

3、移开实验台上两个转子的支撑件，检查轴、转子及轴承是否良好。实验前为保证轴承正常工作，需要在螺钉孔滴入适量润滑油。

4、打开数据采集接口箱、前置适配器、信号调理器电源，检查各设备是否正常工作，预热十分钟。

5、开启微机，运行CRASV

6.1软件，进入振动及动态信号采集分析系统界面，点击旋转机械振动监示及诊断软件包VmCras,进入临界转速实验子系统。

6、点击作业，弹出打开作业的对话框，选择作业保存的目录并输入文件名（组号码），如果没有相同文件名即将进行新作业。选择双通道进行实验。

7、点击参数设置即可弹出对话框，对各参数进行设置：采集方式：外部方式；（注：内部方式指定采样率进行采样，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。）外部方式键相位：64或128kph（表示整转速周期的测点数）采集控制：监示采集；监测值类型：两通道均为PEAK（双峰值）监示总记录时间：120秒工程单位：m电压范围：土5000mV通道标记：确认各通道（传感器）的振动方向，或Y;设置完参数后，点击"确定”。

8、开启模拟台调速器电源，缓慢调节电压，转子开始运转。升速时必须注意防止瞬时电流过大，升速过程中不得降速（即反向转动模拟台调速器）。数据记录结束后，反向转动模拟台调速器平稳降速，直至电压为零，再切断电源。

9、点击在线监测，确认弹出对话框中相关设置信息，进入监测界面。

10、在监测界面中可显示转子转速、监测时间。调节模拟台调速器电压，不断提高转子的转速，观察转子的振动状况及振动产生的噪音。

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1、通过两个传感器分别采集的转子两个方向的振动波形图我们可以看出，随着转速的升高，振幅也越来越高，当转速增加到一定值时，振幅出现了一个高峰值；随后继续升高转子转速，振幅降低并逐渐达到一稳定值，同时振动时产生的噪音变低。这时转子已经出现临界转速值，停止监测，逐渐调节模拟台调速器电压直至至0V。

12、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：伯特图软件系统将自动绘制伯特图，它表示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,可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）。轴心轨迹图依次点击“稳态分析”、“显示轨迹图”，即可看到某一转速下的轴心轨迹图

13、将以上关系图直接保存在中打印输出，并对其进行分析，确定转子的临界转速值，并将此值与理论计算值相比较。

14、记录转速在2500rpm至5000rpm的10组数据，在坐标纸上绘制伯特图，确定临界转速的大小。

15、实验结束后，关掉模拟台调速器电源，将支撑件放在两转子底部；关掉数据采集接口箱、前置适配器、信号调理器电源，拆下并整理线路。

四、实验报告要求

1、绘制实验装置示意图，介绍临界转速的测试过程。

2、必须具有详细的实验数据处理及误差分析。最终实验结果及处理要求：

1、记录软件系统自动绘制的波特图和轴心轨迹图，分析标出最大振动位移量和临界转速值。

2、选取转速范围：2500rpm至5000rpm的15组数据，用坐标纸绘制波特图（振幅一转速），分析标出最大振动位移量和临界转速值。

3、整理所测各项原始数据：实测值形式d（m）m（kg）L（n）a（m）转子

4、将理论计算所得临界转速和实测值进行比较，结果如下表:内容Nk（理论）Nki（实测）系统bode图Nk2（实测）自绘bode图NNkiNkNj

5、与实验所得数值进行比较，分析引起误差的原因及影响轴的临界转速的各种因素实验数据记录表通道i通道2转速（rpm）幅值（vm>相位（度）转速（rpm）幅值（vm相位（度）

五、实验注意事项

1、遵守实验室各项规则，保持实验场地清洁。

2、实验前应认真聆听指导老师讲解，不得来回走动、大声讲话，不得随意操作实验仪器；实验中应认真分析实验现象，记录实验数据，不得操作与本实验无关的仪器设备。遇有异常情况及时报告老师。

3、组建该实验系统应严格按照实验指导书要求进行连线，安装传感器时注意不要把接线弄断，遇到问题应及时询问指导老师。

4、开始实验前，要全面检查各设备状况。开启模拟台调速器电源之前，认真检查调速器电压是否正确，系统转子支撑是否移开，转子轴承处是否已加润滑油。

5、实验过程中，对模拟台调速器进行调节时应爱护仪器，必须缓慢增加电压值，使转子转速缓慢变化，转子转速不得超过5000rpm（模拟调速器电压不能超过50V）。严格按照实验步骤进行实验，不可擅自乱调仪器，一旦出现异常，应马上报告老师。

6、该系统转子在高速旋转时可能会脱离转轴，因此在转子与转轴相垂直的方向上严禁同学观看，以免危及人生安全，如果转子出现异常应及时停机进行检查。

7、实验结束应征得实验老师同意后，方可关机。学生实验结束后需整理好实验仪器，打扫实验室卫生，经老师同意后方可离开实验室。