临界转速测量实验

临界转速测量实验

一、实验目的
1、了解临界转速产生的实质和影响因素；
2、观察转轴在通过临界转速时的现象；
3、理解刚性轴与挠性轴的概念及设计规定；
4、掌握临界转速的测试方法并测定转轴临界转速；
5、验证临界转速的理论计算方法。

二、实验原理
若转子旋转的角速度与转子弯曲振动的固有圆周频率相重合，则转子发生强烈的共振导致转子的破坏，转子与此相应的转速称为转子的临界转速，一旦远离临界转速，则转子运行平稳不发生振动。故对设计和操作者来说，使离心压缩机、离心泵灯叶轮机械的工作转速远离临界转速，对确保机器工作的安全具有重要意义。
由分析转子横向弯曲振动可知，转子弯曲振动的临界转速有1、2、……i阶个，各阶临界转速大致是随i2增大。由于实际的转子工作转速不会太大，所以大多关注转子的第1、2阶临界转速。为确保机器运行的安全性，要求工作转速远离第1、2阶临界转速，校核条件为：
对刚性转子：
对柔性转子：
为了防止可能出现的轴承油膜振荡，工作转速应低于二倍的第一阶临界转速，即：
对于柔性转子，要求机器在启动、运行或停车过程中，尽快越过第一阶临界转速，决不允许在附近停留，否则转子将因剧烈振动而遭到破坏。
多转子的转轴系统，自由度较多，目前较普遍采用能量法。能量法是一种近似解法而不是理论上的精确解法，其优点是简单可行，计算双支点和多个集中载荷转子的一阶转速比较方便，做为工程计算 已足够精确。
光电转速传感器是利用光电变换原理，它基于周期性变换光电元件（如光电池、光敏电阻、光敏晶体管等）受光强弱，而产生与被测轴转速成比列的电脉冲信号。采用单头反射式传感器，在测量转轴转速时，在被测轴上设置反光记号，由光源发生的光线，经聚光镜聚焦折射成平行光束，照射到斜置45°的半透膜镜，部分光线由半透膜镜反射经聚光镜投射到被测轴上，当被测轴转动时，投射到转轴上的光点遇到轴上的反光记号时，产生反射光线反射经聚光镜、半透膜镜及聚光镜投射到光敏管上，使光敏管感光。于是转轴旋转时，光敏管间断地交替感光，从而产生电脉冲信号，经适当放大处理，将信号输入到数字式频率计，便可读到比例于转轴转速的数值。若被测轴上的反光记号只有一个，则脉冲频率等于转速，若被测轴上有两个反光记号，则脉冲频率等于两倍转速，依此类推 。
光电传感器的特点是能实现非接触测量，对被测轴不增加负载，测量精度比较高，但它在信号脉冲频率较高时，有脉冲信号减弱的缺点。光电转速传感器的测量范围在30r/min～48k r/min之间，一般使用温度在0～40℃。

三、实验仪器设备
DT2234A型数字式光电转速测试仪，临界转速测量试验装置

四、实验步骤
    1、观察与测量临界转速测量实验装置提供的转子系统，分析转子系统的等效系统；
2、熟悉光电转速测试仪的基本使用方法；
3、开启电源，缓慢增加转子转速，观察出现的现象并进行判断，注意到振动现象出现3次则马上降低转速；
4、重新将转子加速，并利用光电转速测试仪进行临界转速的测量；
5、重复测量2～3次；
5、实验完毕，关闭电机。

五、实验结果分析、讨论