试验回转转子临界转数测定.docx

回转转子临界转数测定实验
一、实验目的：
1、感性的了解轴的转动及临界转速的现象，并仔细观察转轴通过临界转速时的情况。
2、实验带有单转子轴的临界转速以及轴长度的变化与临界转速的关系， 并和理论计算值
进行比较。
3、掌握临界转速的测试方法。
4、分析影响轴的临界转速的各种原因。
5、测试并绘出实验转子的一阶，二阶振型曲线，了解转子在临界速度时的变形情况。
二、基础原理：
临界转速的理论基础是震动理论，因为任何体系都有其自振频率。单转子的轴，当其参 数（指轴的长度，转子重量等）固定后，它的自振频率也是个定值。迥转机械由于设计、制 造和安装的欠妥，致使转子的重心与其转轴的中心不从合（即是有一微小的偏心） ，若此轴以
角速度⑴旋转时，由于转子产生附加给轴的离心力（周期性变化的干扰力） ，而产生强迫振
动，当强迫振动的频率正好与其轴的自振频率相等，系统的振动显得十分剧烈，此时产生共 振现象。
由振动理论知道，机器振动的振幅（值）随转速的升高而加大，当达到临界转速时，振 幅将变为最大，在理论上振幅达到无穷大，但事实上迥转系统存在阻尼（如轴承油膜阻尼以 及转子与周围空气摩擦等），故即使在到达临界转速这一瞬间时，振幅亦不可能达到无穷大， 只能为某一数值较大的振幅值。这种现象在工程上称为共振，在机器发生共振时的转速，称 为临界转速。
轴的临界转速，可以根据理论公式求出。对于简支的单转子而且转子在其轴中间时，临 界转速可按下式计算：
（1）两端简支结构形式:
3EJL
k 2 2
,ma (L - a)
式中：E:轴的弹性模量（210GPa
二 d 4
J:轴惯性矩J =—— 64
m：转子的质量（千克）
轴的临界转速为nk =30* （rpm）
（2） 一端悬臂结构形式：ok = -3EJ—2
:m（L a）a2
式中：E:轴的弹性模量（E=210GPa）
—d 4
J:轴的惯性矩J =-
64
m：转子的质量（千克）
轴的临界转速为nK = 30'k （rpm）
冗
、实验装置
本实验装置参见图
轴安装在装有含油的滑动轴承支架上，在轴端安装一转子。当轴旋转时，其转速、幅值、 相位均可在Q H —5型位移、振幅测量仪中测得。现将转动系统，测速系统，试振系统的基 本原理概述如下：
1、转动系统：轴是由电机带动，本电机交直流两用，转速最高达0—12000转/分；（ 它可以用调节输入电压来无级改变电机转速，以适应测定临界转速的需要。调节输入电压是 靠调压变压来进行的。
轴与电机的连接是通过由橡胶材料特制而成的联轴节，它的作用是传递扭矩，又尽可能 少地影响转子轴的自振频率，也就是说尽可能少地影响临界转速的测量结果。同时起到保护 电机轴的作用。
2、测速系统：转速的测量本实验是通过光电灯泡照在半周涂黑无反光和半周未涂黑有反 光的转子表面。无反光，光敏三极管截止，输出高平。有反光的，光敏三极管导通，因而输 出低平。当转子旋转时，每转一转，光敏管通断一次，输出一个对称方波，供测速线路策流 量转速，数值由转速表读得。
3、轴心轨迹监测系统：由 QH—J型非接触位移，振幅测量仪来完成。转轴的运动轨迹 信号是通过调频电涡流式传感器，由前置放大器放大，输入测量仪中，信号经测量仪的处理 放大就可以