
临界转速和质量不平衡实验
VALENIAN试验台
(一)振动观察(临界转速和质量不平衡)
振动试验接线示意如图4所示。
按图1基本配置安装试验台,传感器支架上安装x、y向涡流传感器,其探头端面与转子外圆之间的间隙按传感器线性范围的中值调整;光电传感器安装于正对联轴节反射标记处。
按图4连接传感器与测量仪器。在检查无误的情况下即可接通电源,启动试验台。按照要求逐渐增加转子速度,可观察到不出转子试验台操作范围的振动。当转速升到临界转速时,振幅的峰值*,且相位角发生180°的变化,在示波器上看到的轴心轨迹,轨迹图形上的亮点(键相点)在临界转速时其位置变化180°。由低速到高速变化的振动情况可由绘图仪绘出幅频及相频特性(波特图)。。
由曲线可以看出:
(1)在ω<ωk,且有阻尼(实际工作状态有阻尼)情况下,不平衡相位与振动相位由开始的保持一致到随转速的升高而相位差逐渐发生变化。当ω=ωk时,不平衡相位前振动相位90°,转速继续升高,相位差将逐渐增大到180°,即不平衡相位前振动相位180°。
(2)当转速很低时,即ω接近零时,振幅接近零,因为此时不平衡离心力极小。当转速过临界转速很多时,振幅接近于某一稳定值,这就是转子的自动定心。
VALENIAN试验台
(3)当转速接近临界转速时,由于阻尼作用,振幅被抑制成有限值,在振动曲线上形成一个高峰。试验可以证明,随着阻尼的增大,峰值越来越低。
(4)由于不平衡离心力是存在的,因此,幅频曲线一般均出现峰值,峰值所对应的转速就是临界转速。临界转速附近的高振幅区称为共振范围。
(5)转子振动的相频曲线和幅频曲线,从相位和振幅两个不同的方面反映了转子的振动特性,显然这两者之间是密切相关的。正是由于转子的不平衡相位与由不平衡所引起的振动相位之间有上述随转速的变化关系,才使得转子的振动在临界转速之前,随着转速的升高而升高,并在临界转速时达到峰值;在转速过临界转速以后,由于不平衡矢量与振动矢量之间的相位差过90°,就是说,这时由于转子转动而形成的离心力已经开始抵消由于转子变形而造成的弓状回转产生的离心力,因此越过临界转速以后,振幅开始下降。高于临界转速越多,不平衡相位就越接近于前转动相位180°,抵消作用也越大,因此振动也越小,运转越加平稳。当然,对于实际机器转子,不是简单的单圆盘转子,也不是只有一个临界转速,而是具有多个临界转速,因此过*临界转速后,振幅随转速的升高而降低被限制在一个很有限的转速范围内,过一定转速后,振幅又会由于第二临界转速的存在而开始升高。
(二)摩擦
旋转机械在运行中,常常由于某些原因发生转子与静止部件之间的摩擦,它可能造成转子出现更大的振动。*常见的是转子与密封之间的摩擦,它们都是由于转子中心线的偏移或严重的横向振动引起的。产生的原因依次为不平衡、重力、各种径向预载荷、流体动力、热膨胀、不对中等。