单个叶片静频率的测定.doc

单个叶片静频率的测定 一、实验目的 1 、掌握自振法及共振法测定静频率和判别振型的基本方法。 2 、通过实验加深理解单个叶片的振动特性以及叶根紧力对自振频率的影响。 二、实验内容 1 、用自振法测定叶根十分紧固及紧力减小时的 A 0 型振动频率。 2 、用共振法测定叶根址分紧固时的 A 0 、 A 1 型振动频率。 三、实验原理 汽轮机叶片是连续质量的弹性体，理论上具有无限多个自振频率和相应的主振型，叶片受到锤击后作自由振动时，实际的振型曲线为各阶主振型根据迭加原理迭加的结果。但由于高阶主振型很难激发，且阶次越高，分量越小，衰减越快。故锤击后自由振动的振型基本上为最易激发的主振动的振型。一般说来，由于一阶振型 ( 通常为 A0 型振动 ) 易于激发，故对于衰减不太快的叶片用自振法便能测定。 当两个简谐讯号分别人输入示波器的 x 及 y 轴时，示波器萤光屏上就显示出李沙。如果两个讯号的频率成简单的整数化，则可得到稳定的简单的李沙；若两频率十分接近，但不相等，则李沙如图缓慢移动交替呈现出不同的形状测频时通常将已知频率讯号输入 x 轴，振动讯号输入 y 轴。调节 x 轴讯号的频率至获得稳定的李沙图形。则被测讯号的频率亦就知道。更常用的是将两讯号的频率比调至 1:1 ，使获得最简单的李沙图。 当一个正弦扰动力 E=E 0 simpt 作用于系统上任一位置时，系统产生强迫振动，若 P= 1 ，则扰动力激起 L 阶主振动型的共振，振幅出现峰值。由于振型的正交性质，除 L 阶主振型幅剧烈增大外，其余各阶主振型皆不激起共振性振动，故叶片振理呈现出 L 阶自振频率相应的主振型。这样，采用共振法进行振动特性实验时就可判断出叶征的主振型及得出相应的自振频率。 由此可以看出。自振法测频时应得到稳定的李沙如图；共振法测频时尖得到最大的振幅值，此时的振动的频率才是叶片的固有的频率。 实验上因存在阻尼力的作用，强迫振动的振幅可达最大值的扰动力频率 ( 称临界频率 ) 要比与自振频率相等时的强迫振动频率 ( 称共振频率 ) 略小，但由于叶片的相对阻尼系数 1 ，这个差别是极小的。故在测频时常不加区分，认为临界频率等于共频率，在解决实际工程问题中已足够精确。 四、实验设备和测试仪器 分段连续可调的音频讯号发生器，数字频率计，示波器，唱头拾振器、橡皮锤、激振功率放大器，压电陶磁片，叶片夹具各一台、单叶片二个。激振功率放大器并没有相敏感检测电路，通过中心指零微安表头的指针偏摆幅度达最大时找出共振频率；通过指针对中心零点的偏向改变找出节点或节线位置，从而可判断出振型。因而激振功率放大器还可替代示波器在测频中的作用，一台良好的激振功率放大器的判相灵敏度高于一般通用的示波器。 五、实验方法和步骤 1 、自振法 (1) 检查仪器是否良好。 (2) 根据测量原理接线，并调整音频讯号发生器输出讯号幅值及示波器 x 轴的衰减，使萤光屏上 x 向具有适当的幅值。 (3) 用橡皮锤激振，可有节奏地、连续地敲击叶片，叶片即以一种最易激发的振型 (A 0 型 ) 作自由衰减振动。锤击力放加方向应与叶片断面的最小惯性主轴尽可能垂直；着力点在叶片顶端，以取得较好的激振效果。 (4) 利用拾振器将机械振动讯号转变成电讯号后输入示波器 y 轴，拾振器应轻靠在叶片的进汽边或出汽边，拾振器方位应与叶片断面的最小惯性主轴尽可能平行。拾振器放置在叶片的高度位置可根据示波器显示的李沙如图形作相应的移动，当置于近叶顶时，一般来说，由于叶顶振幅大，虽讯号大而稳定性差；当置于近叶根时则相反。因此，对较长叶片宜置于中部及其以下位置；对较短叶片，则宜于中部以上及近似叶顶位置。 (5) 调整 y 轴的衰减，使示波器 y 方向有适当的幅直。 (6) 调节音频讯号发生器的输出讯号频率，使示波器出现稳定的圆或椭圆 ( 亦可调成倍频的李沙如图形 ) 。 (7) 由数字频率计读出 A 0 型振动频率。 (8) 改变叶根紧力，重新测量 A 0 型振动频率。 2 、共振法 (1) 检查仪器是否良好。 (2) 根据测量原理安装电压电晶体片及接线。晶体片尽可能按贴在靠近叶根部分以便有效地激发叶片的振动。 (3) 在接通电源前，激振功率放大器及音频讯号发生器输出均应置于零。 (4) 接通电源并经仪器预热后。调节讯号发生器输出出的讯号有效值至 4.5 5V ，缓慢调节功率输出使叶片产生强迫振动。 (5) 将拾振器，靠在所选择的叶片位置上，缓慢调节讯号发生器输出讯号频率，由低频逐渐升至高频。但是注意，为防止功率放大器开路，切换频段时应先将功率放大器输出旋钮调至零。 在调节激振力的频率时，应注意观察输入示波器 y 轴的拾振器讯号的幅度 ( 拾振器安放位置不变 ) ，当出现峰值时应仔细反复调讯号发生器输出讯号频率，得出的最大峰值的频率即为共振频率由数字频率计读数，然后作好记录。 (6) 共振频率确定后，随即进行振型判别，移动拾振器，首先道德判别主振主向，然后找出节点或节线的位置和数目，并在叶片示意图上标出。 在节点处，振幅为零或很小，在萤光习上 y 轴幅度相应显示为零或很小；在节点两侧振动相位相反，在营光屏上显示的李沙如图将一、三象限变至二、四象限，或者反之。 这里特别要注意。在判别振动相位找出节或节线时，与叶片接触的拾振器应保持固定的接触侧，反侧接触本身将引起一次反相而使李沙如图在萤光屏上迁移象限，这样就会造成误判。 当 x 轴与 y 轴两个讯号的相位差接近或高于 90 时，示波