单圆盘转子的临界转速测定

1、4.7单圆盘转子的临界转速测定一实验目的1掌握旋转轴临界转速测量的基本方法。2观察转子过临界转速时，旋转轴的振动及相位变化。3学会电涡流位移传感器及速度传感器的使用方法。4了解高速转子滑动轴承的油膜涡动和油膜振荡现象。二实验原理1临界转速。图 4.7-1图 4.7-1 所示单圆盘转子，设圆盘质量为m，质心为C，转轴过圆盘的几何中心A 点，偏心距AC=e。不考虑阻尼影响，当圆盘与转轴一起以角速度 运转时，由于质量偏心而引起的不平衡惯性力将使转轴产生弯曲变形。 设点 O 为 z 轴与圆盘的交点，则转轴中点 A 的弯曲变形rA = OA.由达朗伯原理：F = FC ，krA = m2OC = m2

2、(r A + e) 得：rA =m2e2 e2= 22k - m 0- 式中 k 为转轴的弹簧常数。当 0 时， rA 逐渐增大。当= r 0 时，A，实际上由于阻尼和非线性刚度的影响，使转轴绕度异常增大的转动角速度称为临界角速度，记为。cr（ 4.7-1 ）图 4.7-2rA 为一很大的有限值。79cr = 0k（ 4.7-2 ）=m即它等于系统的固有频率。此时转速称为临界转速，记为ncr 。当 > cr 时，实践证明，质心C位于 OA 之间，如图（ 4.7-1 ）（ c）所示：这时 OC = r A - e ，m2 (r A - e) = krA ，所以：22m e= e（ 4.7-

3、3 ）rA =222m - k -0,rA >> 0时，rAe。这时质心 C 与轴心点 O 趋于重合，即圆盘绕质心C 转动，这。当种现象称为自动定心现象。2相位突变转子在升速运行时，当转速达到临界装速时，转轴的振动位移与激励力之间的相位角会发生突变，此时轴心轨迹的李萨育图（椭圆）会达到最大并突然转向。3滑动轴承的油膜涡动和油膜振荡高速转子在临界转速以上工作时，由于滑动轴承中油膜的作用，使转轴在某特定转速下产生回旋，引起轴承和转子系统的强烈振动，称为油膜振荡。对本系统转速在一阶临界转速两倍左右时，即n 2ncr 时，产生油膜涡动，转子振动剧烈增加，轴心轨迹也从原来的“椭圆型”变为双椭

4、圆型，如图（4.7-3）所示，继续增大转速图 4.7-3时，轴心的轨迹变得更加紊乱，并且很不稳定，此时称为油膜振荡。油膜振荡产生后，转速继续增加，也不易立即消除。三实验装置单圆盘转子实验台（含直流电机）；调速器；电涡流感器，其中1、2、3 号传感器分别测轴的转速、水平和垂直振动位移；速度传感器；前置器；信号采集仪；计算机；DASP 转子实验软件。四实验步骤1测定转子的临界转速1 ） .打开调速器和计算机电源，启动动态信号分析仪。Coinv Dasp 2005标准版双击WindowsXP 系统界面图标，选择“转子实验”“转子基本实验” ，分析仪进入转子实验窗口。图 4.7-4 实验装置802）

5、.设置测量参数点击转子实验窗口上部工具条设置 P按钮，在设置采样和通道参数对话框的实验内容栏中选择常规实验缺省值 （ C） ，点击确定（ Y ），即完成设置。这里应注意在 4 个测量通道设置中， 1ch 为转速， 2ch 为水平转速， 3ch 为垂直位移， 4ch 为台体振动。 X-Y 轴心轨迹由 2、3ch 获得，谱阵和幅值曲线由 2ch 获得，各通道标定参数由缺省值给出。分析仪采样频率为 2048Hz ，程控放大为 1。3） .测试轴振动的幅值-转速曲线在转子实验窗口上部工具条一组分析模式中选择“幅值”，并点击开始 O 按钮，分析仪进入采样与分析状态。缓慢旋动调速器转速按钮，使转子逐渐升速

6、，至8000 r/min 停止升速，点击停止 Q 按钮，停止测量。 然后快速将电机转速降至零，屏幕图形区显示完整的幅值-转速曲线。点击鼠标将光标移至曲线最大幅值处。测得转子的临界转速及相应的水平幅值。4） .保存数据与结果输出a点击工具条存盘 S按钮，保存数据文件，文件后缀为“CRS“；b点击转子测试分析窗工具条上的“存图”图标，输出图形文件。2测定旋转轴的振动位移和台体的振动速度1）点击转子实验窗口工具条调盘 L按钮，调出刚保存的数据文件进行回放。2）在工具条分析模式中选择“频谱”，利用回放操作控件测得临界转速处轴振动的水平与垂直位移量及台体振动的速度值，并输出图形。3） .重新回放测转子在

7、1000 r/min附近和 6000 r/min 附近轴的位移与台体振动。3观察旋转轴的轴心轨迹1）选择分析和显示模式在转子实验窗口左边操作控制区，数字跟踪滤波F 下拉菜单选项中选择“基频1X带通”，在X-Y 图轴心轨迹分析选项中，选择“显示波形频谱”，其余保存不变。在上部工具条分析模式中选择“ X-Y ”。2）点击工具条开始 O按钮，缓慢旋动调速器转速旋钮，观察升速过程的轴心轨迹图，至4000 r/min停止测试，并存盘保存数据文件。4验证转子过临界转速时，轴振动的相位突变1）调出轴心轨迹数据文件；2）在临界转速附近反复回放，观察轴心轨迹图的变化；3）输出说明相位突变的图形文件。5观察滑动轴

8、承的油膜涡动和油膜振荡现象811） .在转子实验窗口左边操作控制区，数字跟踪滤波器下拉菜单选项中，选择01X低通滤波，在上部工具条选择“幅值”。2）点击工具条开 始 O按钮，逐渐提高电机转速，观察转轴半频幅值-转速曲线，在转速 n = 2ncr 附近的变化。当n 8000 r/min时，点击工具条停止 Q按钮，停止测量，并使电机转速回零，再点击工具条存盘 S按钮，保存数据文件。3）调盘回放数据文件，选择工具条“X-Y “图分析模式，在n = 2ncr 附近观察轴心轨迹图的变化。4）退出 DASP 软件结束本次实验。五实验结果1单圆盘转子的临界转速及转轴与台体在测点处的振动量；测试内容1000r/min附近临界转速6000r/min附近转速 (r/min)转轴水平振幅( m)转轴垂向振幅( m)台体振动量 (cm/ s)2轴振动的幅值- 转速特性曲线；3轴与台体在临界转速处的幅频图；4转轴过临界转速前后的轴心轨迹图。六注意事项1启动转子实验台前，请务必检查油杯贮油情况，若缺油应加注机油；每次试验前都应检查各部件螺丝是否松动；2在观察到临界转速的相关现象后，应及时降速或升速，以保护设备；