柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、實(shí)驗(yàn)一柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的測(cè)量、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，觀察和了解在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象，振動(dòng)的幅值和相位的變化悄況。2、掌握臨界轉(zhuǎn)速理論值的計(jì)算和實(shí)際值的測(cè)量方法。3、觀察和驗(yàn)證轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)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(dòng)測(cè)量分析儀器的的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置與原理1、柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)子在某些轉(zhuǎn)速或其附近運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將引起劇烈的橫向彎曲振動(dòng)，哄至?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(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，這些引起劇烈振動(dòng)的特定轉(zhuǎn)速稱(chēng)為該轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。柔性轉(zhuǎn)了臨界轉(zhuǎn)速的測(cè)定裝置主要包括模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)和數(shù)據(jù)采集與信號(hào)分析系統(tǒng)兩部分。模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要是由電機(jī)，轉(zhuǎn)子和支撐

2、，轉(zhuǎn)子由等直徑軸和若 T?轉(zhuǎn)盤(pán)組成，轉(zhuǎn)盤(pán)在軸上的位 置 可以改變，轉(zhuǎn)軸的直徑為，轉(zhuǎn)盤(pán)分為兩種規(guī)格，。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化通過(guò)串激電機(jī)改變電壓實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集與信號(hào)分析系統(tǒng)主要是模擬臺(tái)調(diào)速器，前置適配器 GDZZ-150,兩個(gè)非接觸渦流式 位移傳感器，光電轉(zhuǎn)速傳感器，信號(hào)調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集接口箱 AZ016G紐成，如 圖1所示。2. 3 / 4 / 5 /67. 891011/ 12,圖1柔性轉(zhuǎn)了臨界轉(zhuǎn)速測(cè)定裝置1兩個(gè)含汕軸承支屎2限位保護(hù)支廉3光電傳感器頭4轉(zhuǎn)子5. 渦流式位移傳感器6傳感器支座7轉(zhuǎn)軸8聯(lián)軸節(jié)9.電機(jī)10.模擬臺(tái)調(diào)速器11.前置放人器12.數(shù)據(jù)采集接口箱在柔性轉(zhuǎn)了臨界轉(zhuǎn)速試驗(yàn)系統(tǒng)屮，轉(zhuǎn)

3、軸上裝有轉(zhuǎn)了，轉(zhuǎn)軸兩端有滑動(dòng)軸承支撐。為減輕電機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的影響，可將轉(zhuǎn)軸與電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)連接。轉(zhuǎn)了的轉(zhuǎn)速通過(guò)模擬臺(tái)調(diào)速器調(diào)節(jié)。打開(kāi)模擬臺(tái)調(diào)速器的電源，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓可使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)，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(jiǎn)諧激振；逐漸增加模擬臺(tái)調(diào)速器的電壓，提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)軸的橫向振動(dòng)加劇，振幅加大。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率達(dá)到或接近固有頻率時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，這時(shí)微機(jī)所測(cè)得轉(zhuǎn)了的振幅迅速升高，通常此時(shí)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(shí)，轉(zhuǎn)子的振動(dòng)減緩，振幅值迅速下降并趨于穩(wěn)定。測(cè)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(cè)定臨界轉(zhuǎn)速；(2) a=m, b= m,測(cè)

4、定臨界轉(zhuǎn)速。(a, b的數(shù)值由老師臨時(shí)確定)式屮：E:軸的彈性模量?jī)啥撕?jiǎn)支結(jié)構(gòu)形式：I 3EJL maL-a)25 =J7vl 4J軸慣性矩J-64m：轉(zhuǎn)子的質(zhì)量（千克）71軸的臨界轉(zhuǎn)速為久=沁(rpm)注：軸的直徑為m,轉(zhuǎn)了質(zhì)雖為kg。2、數(shù)據(jù)釆集與信號(hào)分析系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)將采川振動(dòng)及動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng) CRAS V6.1中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和 分析 軟件包VmCras實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理。3、實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定柔性轉(zhuǎn)了的臨界轉(zhuǎn)速，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析軟件包VmCnis所測(cè) 得的軸心軌跡圖或波特圖得出0通過(guò)將兩個(gè)渦流傳感器分別置于軸某一截面相互垂肓的兩個(gè)方向上，把兩個(gè)方向上的振動(dòng)信號(hào)分

5、別輸入信號(hào)分析儀的X軸和丫軸，由此測(cè)得轉(zhuǎn)子的渦 動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這種渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軌跡稱(chēng)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(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，橢圓迅速變?nèi)?，橢圓軸線方向迅速改變；通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速后，橢圓乂縮小。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)子通過(guò)臨 界轉(zhuǎn)速時(shí)，振幅迅速變?nèi)耍?相位迅速改變；通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速后振幅迅速變小。in UU19.76564 8828圖2波特圖、實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)前查閱柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的相關(guān)資料，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)小相關(guān)內(nèi)容，對(duì)柔性轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速有初步的了解。臨界2、熟悉實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備和儀器，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中相關(guān)介紹連線組建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，接線要認(rèn)真

6、 細(xì)。接線完成后，對(duì)照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)帖檢查線路是否正確，在此期間不得開(kāi)啟電源。仔3、移開(kāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上兩個(gè)轉(zhuǎn)子的支撐件，檢查軸、轉(zhuǎn)子及軸承是否良好。實(shí)驗(yàn)詢(xún)?yōu)楸ＷC軸承正 作，需要在螺釘孔滴入適量潤(rùn)滑汕。常工4、打開(kāi)數(shù)據(jù)米集接口箱、前置適配器、信號(hào)調(diào)理器電源，檢查各設(shè)備是否正常工作，預(yù)熱 鐘。開(kāi)啟微機(jī)，運(yùn)行CRASV6.1軟件，進(jìn)入振動(dòng)及動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)界面，點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)機(jī) 動(dòng)監(jiān)示及診斷軟件包VmCms,進(jìn)入臨界轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)。十分5、械振6、點(diǎn)擊作業(yè)，彈出打開(kāi)作業(yè)的對(duì)話框，選擇作業(yè)保存的 II 錄并輸入文件名（組號(hào)碼），如 果沒(méi) 有相同文件名即將進(jìn)行新作業(yè)。選擇雙通道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。7、點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置即可彈出對(duì)話框

7、，對(duì)各參數(shù)進(jìn)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(jìn)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(chē)的瞬態(tài)過(guò)程。）%1 外部方式鍵相位： 64 或 128 kph （表示整轉(zhuǎn)速周期的測(cè)點(diǎn)數(shù)）%1 采集控制：監(jiān)示釆集：%1 監(jiān)測(cè)值類(lèi)型：兩通道均為 PEAK （雙峰值）%1 監(jiān)示總記錄時(shí)間： 120 秒%1 工程單位： u m%1 電壓范圍： ±5000mV%1 通道標(biāo)記：確認(rèn)各通道（傳感器）的振動(dòng)方向， X 或 Y ； 設(shè)置完參數(shù)后，點(diǎn)擊“確定”。8、開(kāi)啟模擬臺(tái)調(diào)速器電源，緩慢調(diào)節(jié)電壓，轉(zhuǎn)子開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。升速時(shí)必須注意防止瞬時(shí)電流

8、過(guò) 人，升速過(guò)程中不得降速（即反向轉(zhuǎn)動(dòng)模擬臺(tái)調(diào)速器）。數(shù)據(jù)記錄結(jié)束后，反向轉(zhuǎn)動(dòng)模擬臺(tái)調(diào)速器平穩(wěn)降速，直至電壓為零，再切斷電源。9、點(diǎn)擊在線監(jiān)測(cè)，確認(rèn)彈出對(duì)話框屮相關(guān)設(shè)置信息，進(jìn)入監(jiān)測(cè)界面。10、在監(jiān)測(cè)界血中可顯示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、監(jiān)測(cè)時(shí)間。調(diào)節(jié)模擬臺(tái)調(diào)速器電壓，不斷提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 速，觀察轉(zhuǎn)子的振動(dòng)狀況及振動(dòng)產(chǎn)生的噪音。11、通過(guò)兩個(gè)傳感器分別采集的轉(zhuǎn)了兩個(gè)方向的振動(dòng)波形圖我們可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高 , 振幅也越來(lái)越高，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時(shí)，振幅出現(xiàn)了一個(gè)高峰值；隨后繼續(xù)升高轉(zhuǎn)了 轉(zhuǎn) 速，振幅降低并逐漸達(dá)到一穩(wěn)定值，同時(shí)振動(dòng)吋產(chǎn)生的噪音變低。這吋轉(zhuǎn)子已經(jīng)出現(xiàn) 臨界轉(zhuǎn) 速值，停止監(jiān)測(cè)，逐漸調(diào)節(jié)模擬臺(tái)調(diào)速

9、器電壓直至至 0V 。12、振動(dòng)記錄結(jié)束后，通過(guò)顯示器觀察轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)特性，有兩種方式：%1伯特圖軟件系統(tǒng)將白動(dòng)繪制們特圖，它表示兩通道的轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅頻特性和相頻特性 Illi 線。 點(diǎn) 擊通道 1 或通道 2,可觀察并記錄單個(gè)通道的從振幅和相位兩個(gè)方面反映的轉(zhuǎn)子振動(dòng)情況。一般振幅極大值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速就是臨界轉(zhuǎn)速，臨界轉(zhuǎn)速附近的高振幅區(qū)為共振區(qū) ; 當(dāng)轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò) 共振區(qū)時(shí)，相位發(fā)生突變（約 180°的相位變化）。%1 軸心軌跡圖 依次點(diǎn)擊“穩(wěn)態(tài)分析”、“顯示軌跡圖”，即可看到某一轉(zhuǎn)速下的軸心軌跡圖13、將以上關(guān)系圖肓接保存在 Word 文檔中打印輸出，并對(duì)其進(jìn)行分析，確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn) 速值，

10、并將此值與理論計(jì)算值相比較。14、 記錄轉(zhuǎn)速在 2500 rpm 至 5000 rpm 的 10 組數(shù)據(jù)，在處標(biāo)紙上繪制們特圖，確定臨界轉(zhuǎn) 速 的人小。15、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)掉模擬臺(tái)調(diào)速器電源，將支撐件放在兩轉(zhuǎn)了底部；關(guān)掉數(shù)據(jù)采集接口箱、 前置適配器、信號(hào)調(diào)理器電源，拆下并整理線路。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、繪制實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，介紹臨界轉(zhuǎn)速的測(cè)試過(guò)程。2、必須具有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果及處理要求：1、記錄軟件系統(tǒng)自動(dòng)繪制的波特圖和軸心軌跡圖，分析標(biāo)出最人振動(dòng)位移量和臨界轉(zhuǎn)速值。2、選取轉(zhuǎn)速范圍：2500 rpm至5000 rpm的15組數(shù)據(jù)，川坐標(biāo)紙繪制波特圖（振幅一轉(zhuǎn)速），分析

11、標(biāo)出最大振動(dòng)位移量和臨界轉(zhuǎn)速值。3、 整理所測(cè)各項(xiàng)原始數(shù)據(jù)：A測(cè)值d (m)m (kg)L (n)a (m)轉(zhuǎn)了4、將理論計(jì)算所得臨界轉(zhuǎn)速和實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，結(jié)果如下表內(nèi)容Nk （理 論）Nki （實(shí) 測(cè)）Nk2 （實(shí) 測(cè)）Nk Nki N kNk-Nk2 Nka=L/2a=_L計(jì)算過(guò)無(wú)呆如下：XXXXXXXXXXX （非常重要）5、與實(shí)驗(yàn)所得數(shù)值進(jìn)行比較，分析引起誤差的原因及影響軸的臨界轉(zhuǎn)速的各種因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表通道1通道2轉(zhuǎn)速(rpm)幅值（Um）相位（度）轉(zhuǎn)速(rpm)幅值（Pm）相位（度）五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、遵守實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)規(guī)則，保持實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地清潔。2、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)認(rèn)真聆聽(tīng)指導(dǎo)老師講解，不得來(lái)回走動(dòng)、人聲講話，不得隨意操作實(shí)驗(yàn)儀器；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不得操作與木實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的儀器設(shè)備。遇冇異常情況及時(shí)報(bào)告老師。3、組建該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行連線，安裝傳感器吋注意不要把接線弄 斷，遇到問(wèn)題應(yīng)及時(shí)詢(xún)問(wèn)指導(dǎo)老師。4、 開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，耍全面檢查各設(shè)備狀況。開(kāi)啟模擬臺(tái)調(diào)速器電源Z前，認(rèn)真檢查調(diào)速器電 壓 是否正確，系統(tǒng)轉(zhuǎn)了支撐是否移開(kāi)，轉(zhuǎn)了軸承處是否己加潤(rùn)滑油。5、實(shí)驗(yàn)過(guò)程屮，對(duì)模擬臺(tái)調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)愛(ài)護(hù)儀器，必須緩慢增加電壓值，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速緩慢變化，轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)速不得超過(guò) 5000rpm （模擬