强度课实验——临界转速测试实验报告

实验三转子临界转速测量实验

一． 实验目的

1． 观察转子在亚临界、临界及超临界的工作情况。 2． 计算转子的理论临界转速，并与实测值作比较

3． 分析研究在实验中产生的各种物理现象，了解影响转子临界转速

的各种因素。

4． 熟悉实验设备及其操作方法；熟悉软件应用。 二．

实验装置及测试框图

三． 实验原理

电涡流位移传感器盘

支承支承

轴

联轴器

光电转速传感器电动机底座

图1

图1为临界转速实验装置示意图，其结构为单盘转子以简支形式支承在滑动轴承上。实验圆盘安装在轴的跨度中间。整个转子由变速电动机带动旋转，电动机的转速通过调压变压器控制，可无级变速。

转速测量：本实验系统采用的是光电转速传感器，在转轴上贴有反光条，转轴每转动一周光电转速传感器感应一个脉冲。此脉冲就是键相位，反光条所在的位置就是振动相位零角度对应的实际位置。同时，转速脉冲信号输入测量系统的转速输入通道用于转速测量。转速的测量可以通过计数器测量单位时间内键相位脉冲的个数得到（计数法），可以测量2个键相位脉冲之间的时间T得到（测周期法）。

振动传感器：旋转机械的振动测量有多种传感器，其中电涡流传感器为非接触式，用于直接测量旋转轴的振动位移。

振动测量模块可以给电涡流振动位移传感器提供工作电源、对反馈的振动信号进行测量、分析。

等角度数据采集：不同于一般数据采集系统的是旋转机械的振动数据采集必须保证等角度，即：在转子的每个转动周期T内采集Kph 个数据，称之为等角度采样或称整周期采样。

轴心轨迹：旋转机械振动实验的一个突出特点。在旋转轴的水平、

垂直两个方向分别安装

两只互相垂直的位移传

感器，两路信号分别输入

示波器的X、Y轴，可以

合成显示转轴轴心的运

转轨迹。实验中采用软件中的重采样时间波形，即可看到转子轴心轨迹。

四．实验步骤

1．测量参数设置

分析模式：瞬态

阶次上限：64X

阶次分辨率：0.125X

转速控制：通过转速控制数据采集的进行

起始转速：1000rpm

结束转速：6000rpm（应大于临界转速）

转速间隔：50rpm

显示阶次：1X (显示工频振动)

测量通道参数设置

测量通道各参数见下图

信号选择

见下图的信号选择对话框，选择需要显示的信号类型。

调出Bode 图的相频曲线首先建立显示Bode

图的幅频曲线窗口

在Bode 图窗口中点

击鼠标右键，选择“图

形属性”弹出右边的对

话框。

进入“坐标”，在右下“Y轴”选项下拉菜单

中选择“相频”

显示转速

由主菜单“显示”中选择“转速显示”，调出转速显示框，显示框大小、位置可调整。 测试

由主菜单“控制”中选择“启动采样”，进入数据采集。

下右图所示的测试界面分别显示了重采样波形、阶次谱、Bode 相频

曲线、Bode 幅频曲线

五． 数据处理

原始数据：m 盘=800g ，d=(9.4+9.5+9.6)/3=9.5mm ，l=24.0cm 1．

无盘有重轴的临界转速轴cr ω

4

64d J π

=4)3-9.5x1064

（π

==3.998x10-10m 4

2

d

A π=4=7.09x10-5 m 2

ρπωA EJ l 22

=

轴cr 7800

)5

-(7.09x1010

-x3.998x109210x100.242

2X π=

=2111.24rad/s

2．

单盘无重轴的临界转速盘cr ω

3

l 48EJ

c =

3

(0.24)

)

10

-0)x(3.998x19-48x(210x10=

=2.915x105 N/m 2

盘

盘m c

=

cr ω0.8

5

2.915x10

=

=603.65 rad/s

3．

单盘均质轴转子的临界转速cr ω

2

cr 2cr 2cr

1

1

1

盘轴

ωωω+

=

2

22

cr

5.66031

4.2211111

+

=

ω

w cr =580.4 rad/s

cr cr n ωπ

30

=

rpm .35542=

六． 实验数据记录表和实验曲线

转

速 3500 4000 4500 4700 4900 5000 5100 5300 5500 扰

度

351 543 1032 1721 3098 2580 1268 412 289

七．误差产生的原因及实验中的异常现象。

1、根据顿克公式计算的值本应该低于精确值，而本实验的计算值

却高于实际测得的值，可能的原因是装置放置导致该系统本身

的刚性降低，使得实际测得值降低。

2、数据采集的软件做得不精确，数据采集不精准，使得测得的数

值偏小。

3、计算数值的原始数据获得过程有很大的误差，使得计算数值偏

高。

4、系统本身存在缺陷，在实验过程中，输出电流过大，电动机承

载过大，使得实际测到的临界转速上不去，所以测得的值偏小。

5、设施设备使用次数太多，造成材料本身存在缺陷，这样实验的

误差就更大了。