转子临界转速测量实验指导书新
某转子系统的临界转速分析
某转子系统的临界转速分析众所周知，风扇部件是航空发动机的关键部件之一，同时也是发动机的设计难点之一。
为考核验证某型发动机的风扇特性，设计并研究了风扇试验器，而风扇试验器的转子动力特性问题是设计过程中不可避免的重要问题。
转子动力特性通常包含以下几个问题：临界转速、动力响应、动平衡以及转子的稳定性。
本文主要阐述了风扇试验器临界转速的初步分析。
转子临界转速的估算主要是避免其落入发动机的正常工作转速范围，转子工作转速应具有足够共振裕度，此裕度至少是20%【1】；是防止试验过程中振动过大，造成产品浪费、设备损坏的必要手段。
在转子动力学研究发展过程中，出现过许多计算方法，这与当时的计算命题和计算方法相适应。
现代的计算方法主要有两大类：传递矩阵法和有限元法。
传递矩阵法由于矩阵的阶数不随系统的自由度数增大而增加，因而编程简单，占内存少，运算速度块，得到广泛应用[2,3,4]；随着计算机硬件水平的迅猛发展，配套的有限元软件界面友好程度的不断提高以及解决转子及其周围结构组成的复杂系统所表现的优越性，使得有限元方法逐渐称为主流趋势[5,6]。
本文利用Samcef Field前后处理软件，基于Samcef Rotor有限元法求解器，分别采用一维和二维模型对风扇试验器进行了临界转速分析。
1 风扇试验器转子风扇试验器由电机驱动，电机转子通过法兰和风扇转子刚性连接。
试验器转子系统包括：风扇轮、平衡盘和两个轴承，其中转轴分为三段，第一段为风扇轴，通过花键将扭矩传递至风扇轮盘，第二段为平衡盘及轴，第三段为电机传扭轴，前两段轴通过法兰刚性连接，后两段轴通过花键传扭，通过锁片和螺帽轴向拉紧。
转子系统上有两个支点，采用0-1-1的支承方式，见图1。
图 1 风扇转子试验器2 一维分析2.1 一维计算模型依据转轴截面尺寸的不同以及集中质量位置、支点位置将转轴划分为多段阶梯轴，各段的几何参数见表一，集中质量及转动惯量见表二。
对于风扇轮前端的整流结构，由于其质量较小，一维分析时忽略其对转子临界转速的影响。
临界转速的计算
一、临界转速分析的目的临界转速分析的主要目的在于确定转子支撑系统的临界转速，并按照经验或有关的技术规定，将这些临界转速调整，使其适当的远离机械的工作转速，以得到可靠的设计。
例如设计地面旋转机械时，如果工作转速低于其一阶临界转速Nc1，应使N<0.75Nc1, 如果工作转速高于一阶临界转速，应使 1.4Nck<N<0.7Nck+1,而对于航空涡轮发动机，习惯做法是使其最大工作转速偏离转子一阶临界转速的10~20%。
二、选择临界转速计算方法要较为准确的确定出转子支撑系统的临界转速，必须注意以下两点1.所选择的计算方法的数学模型和边界条件要尽可能的符合系统的实际情况。
2.原始数据的（系统支撑的刚度系数和阻尼系数）准确度，也是影响计算结果准确度的重要因素。
3.适当的考虑计算速度，随着转子支撑系统的日益复杂，临界转速的计算工作量越来越大，因此选择计算方法的效率也是需要考虑的重要因素。
三、常用的计算方法2.Prohl-Myklestad莫克来斯塔德法传递矩阵法基本原理：传递矩阵法的基本原理是，去不同的转速值，从转子支撑系统的一端开始，循环进行各轴段截面状态参数的逐段推算，直到满足另一端的边界条件。
优点：对于多支撑多元盘的转子系统，通过其特征值问题或通过建立运动微分方程的方法求解系统的临界转速和不平衡响应，矩阵的维数随着系统的自由度的增加而增加，计算量往往较大：采用传递矩阵法的优点是矩阵的维数不随系统的自由度的增加而增大，且各阶临界转速计算方法相同，便于程序实现，所需存储单元少，这就使得传递矩阵法成为解决转子动力学问题的一个快速而有效的方法。
缺点：求解高速大型转子的动力学问题时，有可能出现数值不稳定现象。
今年来提出的Riccati 传递矩阵法，保留传递矩阵的所有优点，而且在数值上比较稳定，计算精度高，是一种比较理想的方法，但目前还没有普遍推广。
轴段划分：首先根据支撑系统中刚性支撑（轴承）的个数划分跨度。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==电机转子指导书篇一：电机转子动平衡作业指导书转子动平衡作业指导书1主题内容与适用范围1.1 本技术条件规定了低电压电机转子平衡的技术要求、检验方法。
1.2 本技术条件适用于发电机、电动机及其对振动无特殊要求的派生系列电机的转子平衡。
2技术要求2.1 发电机、电动机的转子均需校平衡。
2、4极电机转子必须校动平衡，其他级数允许校静平衡。
2.2 转子单位质量许用不平衡e不得超过下表规定。
2.2.1 转子单位质量的许用不平衡量e的关系式如下Gre = —W式中 e-----转子单位质量的许用不平衡量（又称偏心距）（μm）;G-----不平衡量（g）；r-----不平衡量离旋转轴线的距离（mm）；W-----转子重量（kg）。
2.2.2 在实际应用中，对于具体规格转子，其平衡精度可用重轻积G.r来表示。
2.2.3 当两个校正平衡与重心的距离相等时，则每个校正平衡面的许用不平衡量应为推荐值的 ?。
2.3 校转子平衡时，允许采用加重或去重法。
用加重法校平衡时，所加的平衡块应焊牢或铆牢在转子上。
2.4 多速电机转子平衡应以电机的最高工作转速为准。
2.5 校平衡时，在转子轴上的键槽中应安装半键。
当电机采用带键的工程塑料风扇时，则转子的风扇挡键槽可不需安装半键。
2.6 校好平衡后的转子，操作者再复核一次平衡精度。
3 质量检查3.1 从2.1规定的单位质量的许用不平衡量e的关系式所计算出不平衡量G的值，置于任一平衡柱上，其不平衡位置必须在该处。
3.2 每批抽查3%～5%，但不少于两件；若有不合格者，应加倍抽查；若再有不合格者，则应全部检查。
篇二：大型电机转子静平衡作业指导书大型电机转子静平衡作业指导书一、适用范围适用于大型电机转子校静平衡。
二、静平衡架静平稳一般是在静平衡架上进行，如图1所示。
多功能柔性转子测试试验
实验二—多功能柔性转子测试
三、实验原理与结构
原理：测定转子的临界转速ωn，即转子弯曲固有频率。可通过观 察转子升速旋转时的轴心轨迹图或波德图实现。 采集系统：两 个涡流式位移 传感器及其前 置放大器，光 电转速传感器 ，数据采集接 口箱
计算机数据系统
转子示意图
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实验二—多功能柔性转子测试
过程流体机械实验课程
实验二—多功能柔性转子测试
主讲：谈金祝
南京工业大学机械与动力工程学院
实验二—多功能柔性转子测试 内容
一、实验目的 二、实验设备 三、实验原理与结构 四、实验步骤 五、实验数据处理 六、实验注意事项 七、实验报告要求
实验二—多功能柔性转子测试
一、实验目的
1
观察和了解转子在临界转速时的振动现象，振动的幅值 和相位的变化情况。
利用振型圆和波德图测量转子的临界转速
2
3
观察和验证转子结构对临界转速的影响。
了解非接触涡流式位移传感器和振动测量分析仪器的使 用。
4
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实验二—多功能柔性转子测试
二、实验设备
Page 4
1.含油轴承支座 2 .限位保护支座 3.转盘 4.光电转速 传感器 5.涡流传感器 6.转轴 7.传感器支座 8.联轴节 9.电机 10.调压器 11.前置放大器 12.数据采集接口箱
4 传感器头与轴的距离要 有1mm以上。
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实验五—转子动平衡
七、实验报告要求
按照实验指导书的格式简 述实验目的，基本要求， 实验内容以及实验原理 详细写明每一个实验的具 体步骤，如何实现，在过 程中遇到具体问题以及如 何解决
1
2
3
在每一步中，分析各种不 同情况所得到的结果，并 进行比较，得出结论。
汽轮机转子临界转速实验研究
汽轮机转子临界转速实验研究
潘宏刚;郑飞飞;夏永放;崔洁
【期刊名称】《沈阳工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2016(012)004
【摘要】转子临界转速的计算方法有很多种,但是计算结果与实际误差较大.通过转子临界转速实验测量装置,利用伯德图法、频谱分析法和李莎茹图法对转子的临界转速进行测量,分析并比较了3种测量方法的优缺点.实验结果表明,伯德图法对转子临界转速的测量结果较为准确,并能直观地反映出转子在不同转速时刻下对应的相位,为后期转子临界转速影响分析及其灵敏度分析打下基础.
【总页数】5页(P314-318)
【作者】潘宏刚;郑飞飞;夏永放;崔洁
【作者单位】沈阳工程学院能源与动力学院,辽宁沈阳110136;沈阳经济技术开发区热电有限公司生产技术部,辽宁沈阳110027;沈阳工程学院能源与动力学院,辽宁沈阳110136;沈阳工程学院能源与动力学院,辽宁沈阳110136
【正文语种】中文
【中图分类】TK263.6
【相关文献】
1.汽轮机转子临界转速的可靠性计算仿真 [J], 刘雪峰;王祥和
2.轴承阻尼系数对汽轮机转子临界转速的影响分析 [J], 阚伟民;肖小清;邓小文;陈坚红;盛德仁
3.汽轮机转子临界转速及不平衡响应计算 [J], 丁峰;郭群龙
4.汽轮机转子临界转速的仿真分析与验证 [J], 陈付平;许文辉;杨二旭
5.汽轮机转子热弯曲及临界转速偏移故障分析及处理 [J], 米孜拉夫·麦麦提;秦涛;陈刚;刘辉
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冲击响应时域法测量转子的一阶临界转速
冲击响应时域法测量转子的一阶临界转速刘高进;马会防;章跃洪;陆勇星;张恒【摘要】The purpose of this study on method of time domain signal of pulse response is to present a way to test the first criti-cal speed of rotor which has lower experiment cost and is more suitable for small and medium-sized enterprise.Firstly, it ana-lyzes theoretically that the choice of excitation point and measurement point is very important for studying pulse response .The excitation point controls the form of combination of multi-order modal shapes with different participation factors and the meas-urement point reflects sensitivity to different order modalshape .Secondly , experiments on the rotor of a multistage centrifugal pump are conducted , and the frequency domain signals are compared among one another to identify where is the best excitation point and where is the best measurement point, and relationship between modal shape and the best excitation measurement point is discussed;Finally, the first order critical speed of rotor under different excitation measurement points is acquired with method of domain signal of pulse response and it suggests that the effect under the best excitation measurement point is opti-mum.This study presents an easier test method for the rotor′s first order critical speed, and has important application and ref-erence values.%通过对冲击响应时域法的研究，提出一种更加适合中小企业的转子临界转速测定方法。
转子临界转速实验与计算的对比分析
转子临界转速实验与计算的对比分析
蔡 俊, 王宏光
( 上海理工大学 动力工程学院 , 上海 200093)
摘要 : 在建立转子实验台的基础上 ,用实验方法测量转子的一阶临界转速 ,并与理论计算所得值进 行对比分析 . 利用 LabV IEW 软件对实验台编制数据采集分析软件 ,可以直接显示随着转速的变化 转子振幅和相位的相应变化 ,当转子振幅和相位发生突变时 ,所对应转速便是转子临界转速 . 根据 Prohl 法 ( 初参数法) 计算转子临界转速 ,利用 VB 编写程序进行计算 . 结果显示 ,实验数据和理论值 基本一致 ,说明采用此实验台可以准确测量转子临界转速 ,编制的 Prohl 法 VB 程序适用于计算临 界转速 . 关键词 : 转子 ; 振动 ; 临界转速 ; LabV IEW 软件 ; Prohl 法 中图分类号 : V 231. 96 文献标识码 : A
3 临界转速理论计算程序设计
理论计算常采用的方法有 Prohl 法[ 8 ] . 将转子 简化为具有若干个集总质量的多自由度系统 . 即沿 轴线把转子质量及转动惯量集总到若干个结点上 , 这些结点一般选在叶轮 、 轴颈中心 、 连轴器 、 轴的截 面有突变处以及轴的端部等位置 ,并按顺序编号 . 根 据这样的原则 ,将实验转子分成 n 段 ,每段的质量及 转动惯量都集总于两端 ,如图 2 所示 .
第5期
蔡 俊 ,等 : 转子临界转速实验与计算的对比分析
473
电涡流型 、 速度型和加速度型 . 由于电涡流传感器的 尺寸小 ,具有合适的频响范围 ,标定相对容易 ,所以 , 本实验采用的是电涡流传感器 , 电压范围为 0 ～ + 5 V. b. 数据采集卡是用来将传感器里的电信号采 集进计算Байду номын сангаас的设备 . 本实验采用的是 N I 公司的 M 系列 PCI - 6221 数据采集卡 . 它的主要特性有 : 采 样率 250 kS/ s ,16 双/ 32 单模拟输入通道 ,2 路模拟 输出通道 16 位采样分辨率 , - 10 ～ + 10 V 的信号 范围 . c. 本实验对计算机无特殊要求 . 选择有 PCI 插 槽的微型计算机即可 .
转子临界转速特性的试验研究
转子临界转速特性的试验研究
李惠昌;张臻伟
【期刊名称】《上海汽轮机》
【年(卷),期】1989(000)002
【摘要】转子临界转速的一些基本特性早已被人们所认识。
当一台旋转机械的结构参数确定后,当通过计算已不难获得其临界转速。
但是,由于各种计算方法都引入了一定的假设条件和对实际转子作了简化,以致计算所得结果与实物转子的临界转速总有着或大或小的差异。
在机组运行时,准确测定转子的实际临界转速,是保证机组安全操作运行和进行故障诊断等工作所必不可少的一个环节。
本课题着重于对测定转子实际临界转速过程中常会遇到的若干问题进行试验研究。
【总页数】12页(P9-20)
【作者】李惠昌;张臻伟
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TM311.033
【相关文献】
1.汽轮机轮盘质量及位置对转子临界转速影响试验研究 [J], 潘宏刚;张野;夏永放;孟召军;崔洁
2.转子系统穿越临界转速瞬态响应的振幅特性分析 [J], 丁鸿昌;吕楠;樊玉华
3.基于ARMD的轴承特性对转子临界转速的影响 [J], 许艳;肖云峰;张志莲;唐涛;邓若飞;侯建
4.具有弧齿锥齿轮啮合的试验器转子系统临界转速及稳态不平衡响应试验研究 [J], 戚先萍
5.转子越过临界转速的振动特性试验研究 [J], 杨伸记;赵明;杨秉玉;戚先萍;任平珍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
转子动力学求解转子临界转速与固有频率.
f N 1 SN 1eN 1
f1 0, e1 0, f N 1 0, eN 1 0
存在非零解的条件为
S N 1 0
这就是Riccati传递矩阵法进行求解临界转速时的系统频率方程式 。
参数计算
• 支承刚度计算： 根据高等转子动力学中计算第j个支承的总刚度为
K sj
R j k 1
s
(d) dj (d) pj (d) j
J J J J
R dj R pj R j
L dj 1 L pj 1 L j 1
la k
lj
l l j a s k mL l k m R j j l k 1 k 1 j
计算结果
J
L dj
lk ak 1 3 2 j l l la l a j 2 d 12 k k 1 ak lk ak
s 2
• 低速轴集总后的参数列 表为：
传递矩阵法
• 对于转子中的第i个轴段，其左右两端截面的编号分 别为i与i+1，则截面i的挠度X i ，斜率 Ai ，弯矩M i 及剪力 Qi 所组成的列阵，称为该截面的状态向量zi 。即：
• 将各个变截面轴段所具有的质量和转动惯量都集总 到左右的两个端点位置，形成集总的刚性刚性波圆 盘。
• 对于简化后的节点j,它具有的直径转动惯量 J dj ，极 转动惯量 J pj 以及总质量 m j 的计算方法分别如下：
J dj J J Pj J
• 其中，
s
mj m m m
m
• 引入Riccati变换，
1
fi Si ei
，得到，
simulation转子析临界转速
simulation转子析临界转速
Simulation分析转子的临界转速，可以通过使用仿真软件如COMSOL进行建模和模拟。
在模拟中，需要考虑旋转的影响来计算旋转部件的固有频率。
具体步骤如下：
1. 建立模型：使用仿真软件，根据转子的几何形状、尺寸、材料属性等信息，建立转子动力学模型。
2. 定义约束和边界条件：根据实际情况，设置适当的约束和边界条件，例如轴承约束、转速条件等。
3. 求解动力学方程：通过仿真软件，求解转子动力学方程，得到转子的振动响应。
4. 识别临界转速：分析仿真结果，找出转子发生共振或剧烈振动的转速点，这些点即为转子的临界转速。
5. 优化设计：根据临界转速的仿真结果，调整转子或系统的参数，如改变几何形状、增加阻尼等，以改善系统的稳定性和性能。
需要注意的是，Simulation分析只是确定临界转速的一种方法，实际应用中还需要结合实验测试和理论分析进行综合评估。
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转子临界转速测量实验指导书
一、实验目的
1、观察和了解转子在临界转速时的振动现象，振动的幅值和相位的变化情况。
2、利用振型圆和波德图测量转子的临界转速。
3、观察和验证转子结构对临界转速的影响。
4、了解非接触涡流式位移传感器和振动测量分析仪器的使用。
一、实验装置与原理
1、柔性转子振动模拟试验台。
图1、柔性转子临界速度测定装置
1.含油轴承支座 2 .限位保护支座 3.转盘
4.光电转速传感器
5.涡流传感器
6.转轴
7.传感器支座 8.联轴节 9.电机
10.调压器 11.前置放大器 12.数据采集接口箱
图1所示为柔性转子临界速度测定装置，它包括，实验台和测试仪器两部分，实验台部分是电机、支撑和转子，转子由等直径轴和若干转盘组成，转盘在轴上的位置可以改变，转轴的直径为
9.5，转盘分为两种规格。
76
25，其质量为800g；
76
19 ，其质量为600g。
转子转速的变化通过串激电机改变电压实现的。
测试仪器主要是两个涡流式位移传感器及其前置放大器，光电转速传感器，数据采集接口箱等。
2、计算机化的数据采集与信号分析系统
本实验的数据采集与处理，均通过计算机化的“信号采集与分析系统CRAS”实现。
该系统包括传感器以及放大器（非接触涡流式位移传感器二只，光电转速传感器一只），直流稳压电源，数据采集卡，接口箱，以及VMCRAS软件等。
图 2 转子轴心轨迹的监测
图 3 转子的波德图
3、实验原理
测定转子的临界转速ωn，即转子弯曲固有频率。
可通过观察转子升速旋转时的轴心轨迹图或波德图实现。
轴心轨迹图的测试如图2所示，通过将两个涡流传感器分别置于轴某一截面相互垂直的两个方向上，把两个方向上的振动信号分别输入信号分析仪的X轴和Y 轴，由此测得转子的涡动运动，这种涡动运动的轨迹称为轴心轨迹。
用某种方法测得的轴心轨迹图也称为李莎如图。
转子的轴心轨迹一般为椭圆，当转子通过临界转速时，椭圆迅速变大，椭圆轴线方向迅速改变。
通过临界转速后，椭圆又缩小。
波德图是反映转子振幅和相位随转速变化的曲线，如图3。
通过波德图，可清楚看出转子通过临界转速时，振幅迅速变大，通过临界转速后，振幅又变小。
临界转速前后的相位迅速改变。
三、实验步骤
1、熟悉实验用设备和仪器。
2、打开数据采集接口箱的电源。
3、打开计算机电源，
鼠标点击：CRAS 5.1（快捷方式），进入计算机化的振动信号采集分析系统CRAS。
再点击：“旋转机械振动监示与分析VMCRAS”。
在“VMCRAS”状态下，点击：“作业”：
在“搜寻（I）” 栏确认作业文件的位置；
在“文件名称（N）” 栏写入所起的文件名；
在“文件类型（T）” 栏点入‘外部双通道（*.RED）” (注:内部方式指定采样率采样、适用于稳定转速；外部方式指整周期采样、采样频率随转速同步变化，适用于起停车的瞬态过程。
)。
4、设置实验参数，点击“参数设置”
采集方式：外部；键相位为：64或128（表示整转速周期的测点数）。
采集控制：监示采集；转速控制为“升速”；在老师的指导下或根据经验填入“总记录时间（秒）”、“开始转速”、“停止转速”、“转速间隔”等。
监测值类型：pp（双峰值）。
工程单位：μm。
电压范围：±10000Mv。
通道标记：确认各通道（传感器）的振动方向，X或Y。
所有参数确定后，点击“确认”。
5、在每个轴承座锣钉孔滴入所需润滑油；然后打开试验台调速器电源。
微小转动调压器旋钮，转子即会转动。
缓慢地转动调压器，逐步升速；升速时必须注意防止瞬时电流过大。
升速记录时不得降速（即反向转动调压器）。
振动记录结束后，反向转动调压器平稳降速。
直至电压为零，再切断电源。
6、在转子启动的同时，点击“在线监测”，即可观察到由两个传感器（一个水平放置、一个垂直放置）分别采集的转子两个方向的振动波形，随着转速的升高，振幅也越来越高，当转速接近临界转速时，振幅出现一个高峰。
当转速超过临界转速后继续升速，振幅降低，逐渐达到一稳定值。
7、振动记录结束后，通过显示器观察转子的动态特性，有两种方式：
伯德图依次点击“瞬态分析”，“伯德图”，即看到两通道的转子振动幅频特性和相频特性曲线。
点击通道1或通道2，观察并记录单个通道的从振幅和相位两个方面反映的转子振动情况。
一般振幅极大值所对应的转速就是临界转速，临界转速附近的高振幅区为共振区。
当转速经过共振区时，相位发生突变（约180°的相位变化）。
轴心轨迹图依次点击“图形显示”，“轨迹图”，即看到某一转速下的轴心轨迹图，看到转速频率的轴心轨迹圆，通过点击改变转速（时间），观察不同转速下的轴心轨迹圆形状。
转速由低速逐渐升高时，轨迹圆越来越大，再通过临界转速时，图形迅速增大，图形的方向突然改变。
通过临界转速后，图形逐渐缩小。
8、根据观察分析结果，确定转子的临界转速。
9、改变转子位置；重复步骤5-8。
10、实验结束后，先切断稳压电源，接口箱的电源，再切断计算机的电源。
实验数据记录
四、数据整理
1、画出实验台转子结构示意图
2、手工画出波德图，（振幅-转速图和相位-转速图）列出最大振动位移量和临界转速值
3、按理论公式计算该转子的临界转速（转轴的直径为
9.5mm，转盘分为两种规格。
76J较厚的转盘质量为800g；较薄的转盘质量为600g。
）
转子临界转速简易计算公式（邓柯来公式）：
式中：
的尺寸见图4，由现场测量
——以“弧度/秒”单位表示的转子临界转速，
——转速转/分
材料弹性膜量，
；
——两转盘的质量，
轴的截面惯性距，
，
转轴直径，（
）
4、
图4 转子示意图
对结果进行分析比较。
五、实验报告：
实验报告内容
1、实验目的
2、实验原理和实验装置（画出实验台转子结构示意图）
3、实验过程
4、实验记录表
5、手工画振幅-转速图和相位-转速图
6、采用邓柯来公式分别计算出转子的临界转速，与实验值比较，并分析原因。
六、注意事项：
1、启动转子前先检查所有螺钉是否拧紧。
2、变速时要缓慢，开始时不要一下将转速升得很高。
3、在临界转速附近要避免停留时间过长。
4、传感器头与轴的距离要有1mm以上。