汽輪機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

汽輪機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書汽輪機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書汽輪機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書汽輪機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)一目錄實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕M成及技術(shù)參數(shù)安裝與一般操作軸承座的安裝轉(zhuǎn)子與軸的安裝平衡螺釘?shù)陌惭b聯(lián)軸節(jié)的使用和安裝轉(zhuǎn)速測(cè)量（鍵相）傳感器的安裝電渦流傳感器的安裝摩擦螺釘架的使用典型試驗(yàn)的操作振動(dòng)觀察（臨界轉(zhuǎn)速和質(zhì)量不平衡）摩擦渦動(dòng)與油膜振蕩渦動(dòng)油膜振蕩（四）自由轉(zhuǎn)子擾動(dòng)附錄模擬臺(tái)調(diào)速器使用說(shuō)明實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋巨D(zhuǎn)子振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)是一種用來(lái)模擬旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的試驗(yàn)裝置。主要用于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證撓性轉(zhuǎn)子軸系的強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)特性。它能有效地再現(xiàn)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械所產(chǎn)生的多種振動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)不同的選擇改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、軸系剛度、質(zhì)量不平衡、軸承的摩擦或沖擊條件以及聯(lián)軸節(jié)的型式來(lái)模擬機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，由配置的檢測(cè)儀表來(lái)觀察和記錄其振動(dòng)特性。電渦流傳感器、光電傳感器及ZXP-8型動(dòng)平衡分析儀與試驗(yàn)臺(tái)配套，使實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芊奖愕孛枥L出波特圖（幅頻和相頻特性曲線）、頻譜圖。該試驗(yàn)臺(tái)在ZXP-F16D轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)上模擬出各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障,并通過(guò)棒圖、振動(dòng)通頻值、數(shù)據(jù)列表、幅值趨勢(shì)圖、時(shí)域波形、頻譜圖、軸心軌跡、二維全息譜、波德圖、趨勢(shì)分析圖、極坐標(biāo)圖、軸中心線圖、層疊圖、瀑布圖等14種振動(dòng)監(jiān)測(cè)、分析圖表反映出來(lái)。組成及技術(shù)參數(shù)本試驗(yàn)臺(tái)采用直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，電機(jī)軸經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍寬，且平穩(wěn)可靠。電機(jī)額定電流，輸出功率250W。調(diào)速器將220VAC電源整流供電機(jī)勵(lì)磁電壓，同時(shí)經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓并整流后供電機(jī)電樞電流，手動(dòng)調(diào)整調(diào)壓器輸出電壓可實(shí)現(xiàn)電機(jī)0～10000rpm范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，升速率可達(dá)800rpm/min。ZT-3型是由產(chǎn)品代號(hào)（ZT）+跨數(shù)組成。試驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)1200mm，寬108mm，高145mm，質(zhì)量約45kg。轉(zhuǎn)軸直徑均為Ф，有兩種長(zhǎng)度規(guī)格：320mm軸3根、500mm油膜振蕩專用軸1根；最大撓曲不超過(guò)；沿軸的軸向任何部位均可選作試驗(yàn)中的支承點(diǎn)。共配有六只轉(zhuǎn)子，分為兩種規(guī)格：Ф76×25mm和Ф76×19mm，質(zhì)量分別為800g和600g，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選用。配有剛性聯(lián)軸節(jié)和半撓性聯(lián)軸節(jié)供選用。試驗(yàn)臺(tái)最多可安裝三跨轉(zhuǎn)子，用Ф8渦流傳感器測(cè)量，測(cè)點(diǎn)數(shù)隨轉(zhuǎn)子數(shù)而定，每個(gè)轉(zhuǎn)子可安裝x及y方向各一個(gè)測(cè)點(diǎn)。試驗(yàn)臨界轉(zhuǎn)速因跨度、轉(zhuǎn)子質(zhì)量及位置等因素而各異，參考數(shù)據(jù)如下：使用320mm轉(zhuǎn)軸，跨度為250mm，當(dāng)一根軸上安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)子時(shí)，其一階臨界轉(zhuǎn)速約為4400rpm。使用500mm轉(zhuǎn)軸時(shí)，安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)子，其一階臨界轉(zhuǎn)速約為2400rpm；試驗(yàn)臺(tái)基本配置如圖1所示。渦動(dòng)和油膜振蕩試驗(yàn)配置如圖2所示。試驗(yàn)臺(tái)調(diào)速器的使用，見(jiàn)附錄說(shuō)明。三、安裝與一般操作裝配后的試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)水平放置在剛度較好且支撐穩(wěn)定的水平平臺(tái)上，底座下面宜墊以較厚實(shí)的橡皮墊。通常試驗(yàn)臺(tái)無(wú)需特殊固定。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康目蓪⒃囼?yàn)臺(tái)組裝成幾種不同型式。幾種基本型式可用于：驗(yàn)證質(zhì)量不平衡等引起的振動(dòng)；驗(yàn)證油膜振蕩理論；驗(yàn)證自由轉(zhuǎn)子擾動(dòng)；

圖1模擬試驗(yàn)臺(tái)基本配置（一）、軸承座的安裝本試驗(yàn)臺(tái)軸的支承均采用滑動(dòng)軸承，安裝軸承座時(shí)，應(yīng)注意方向一致，應(yīng)認(rèn)定無(wú)軸承蓋的一面一律朝向電機(jī)方向。使用M5內(nèi)六角螺釘和T型塊固緊軸承座，其軸向位置按需要而定。軸承座內(nèi)的軸承不宜隨意拆卸，以防止降低精度或損壞零件（二）、轉(zhuǎn)子與軸的安裝轉(zhuǎn)子在軸上的固定采用錐套式鎖緊方式。固緊時(shí)，借助于專用扳手上兩柱銷插入鎖緊螺母孔內(nèi)，右旋螺母即可。反之，若要使轉(zhuǎn)子與軸松開(kāi)，則用扳手左旋螺母，松開(kāi)后，轉(zhuǎn)子在軸上可任意移動(dòng)或拆卸。

注意：當(dāng)用手握緊轉(zhuǎn)子外圓固緊或松開(kāi)轉(zhuǎn)子時(shí)，必須小心，切莫用力壓轉(zhuǎn)軸，以避免軸受過(guò)大的橫向力而彎曲，造成永久變形。同理，當(dāng)欲把軸從聯(lián)軸節(jié)內(nèi)拉出或與聯(lián)軸節(jié)固緊以及把軸穿過(guò)轉(zhuǎn)子時(shí)，為防止軸承和軸過(guò)度受力和可能的損壞，施力必須保持軸與軸承基本成一水平線。安裝轉(zhuǎn)軸時(shí)，宜先從外側(cè)軸承孔穿入，并依次裝上轉(zhuǎn)子，再穿過(guò)內(nèi)側(cè)軸承孔直至與聯(lián)軸節(jié)配合、固緊。插入聯(lián)軸節(jié)時(shí)，軸端面與聯(lián)軸節(jié)的鉸鏈柱之間應(yīng)留有一定間隙。試驗(yàn)需要轉(zhuǎn)子懸伸時(shí)，應(yīng)使懸伸轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面與外軸承座外側(cè)面之間的距離不超過(guò)25mm，同時(shí)在轉(zhuǎn)子外側(cè)必須安裝摩擦螺釘架保護(hù)，如圖3所示。（三）、平衡螺釘?shù)陌惭b為便于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，在每個(gè)轉(zhuǎn)子兩側(cè)面加工有周向平衡槽。使用標(biāo)準(zhǔn)的M2螺釘和螺母作為平衡配重。每一套螺釘約重ｇ。周向槽側(cè)均刻有角度刻度、轉(zhuǎn)子質(zhì)量及平衡配重位置半徑R＝33，以方便平衡計(jì)算。轉(zhuǎn)子上的螺釘不得任意拆卸。（四）、聯(lián)軸節(jié)的使用與安裝本試驗(yàn)臺(tái)可使用剛性聯(lián)軸節(jié)和半撓性聯(lián)軸節(jié)。剛性聯(lián)軸節(jié)主要用于驗(yàn)證軸承座不對(duì)中及某跨間轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡量、擾動(dòng)力對(duì)另一跨轉(zhuǎn)子的影響。由于這些試驗(yàn)或要求把其中一軸承座墊高，或要求有較大的動(dòng)不平衡力，這都將容易加劇軸頸和軸承的磨損，因此應(yīng)盡可能地縮短試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。如做轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)，則須在保證轉(zhuǎn)子或附加測(cè)量齒輪平衡的條件下使用剛性聯(lián)軸節(jié)。對(duì)于使用半撓性聯(lián)軸節(jié)，則無(wú)嚴(yán)格的限制。注意：半撓性聯(lián)軸節(jié)軸銷處，不需加任何潤(rùn)滑劑。（五）轉(zhuǎn)速測(cè)量（鍵相）傳感器的安裝用數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，可使用電渦流傳感器或光電傳感器探頭作為轉(zhuǎn)速計(jì)的輸入信號(hào)源。用渦流傳感器探頭時(shí)，軸上必須裝專用渦流鍵相套；用光電傳感器探頭時(shí)，軸上一般粘貼一定寬度的反光鋁箔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，此信號(hào)既用于轉(zhuǎn)速計(jì)量，又作為測(cè)量相位角的參考標(biāo)志，因此這樣使用的傳感器又稱之為鍵相器。光電傳感器使用時(shí)其探頭端面與被測(cè)表面之間的距離為20～50mm，電源電壓為12VDC。使用時(shí)，請(qǐng)按下列步驟操作：1、用502膠把5mm寬、20mm長(zhǎng)的鋁箔作反光材料沿軸向粘貼于電機(jī)聯(lián)軸節(jié)套的凹槽中，注意粘貼牢固，不致因轉(zhuǎn)速高時(shí)飛脫。鋁箔表面應(yīng)平整不得有皺折；2、把光電傳感器探頭安裝在電機(jī)座的傳感器支架上，使光電傳感器兩只微型接收發(fā)射管呈水平方向?qū)?zhǔn)聯(lián)軸節(jié)套上鋁箔標(biāo)記；3、接通光電傳感器與有關(guān)測(cè)振儀器及電源的連線，開(kāi)啟儀表于工作狀態(tài)；4、啟動(dòng)電機(jī)使其低速運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)整光電頭與鋁箔標(biāo)記的距離，至有正常的光電信號(hào)輸出，固緊光電傳感器。（六）電渦流傳感器的安裝電渦流傳感器用來(lái)測(cè)量軸對(duì)軸承座的相對(duì)位移或振動(dòng)。本試驗(yàn)臺(tái)共配三只渦流傳感器支架，其上都有兩個(gè)互相垂直（沿x、y軸）的Φ孔，用來(lái)安裝Φ8渦流傳感器探頭，可根據(jù)需要將傳感器探頭安裝于轉(zhuǎn)子赤道平面內(nèi)。安裝前，先檢查轉(zhuǎn)子外徑的跳動(dòng)量，然后按如下步驟操作：固定傳感器支架于所需位置，使探頭安裝孔中心線沿轉(zhuǎn)子法線方向；2、裝上x、y方向的傳感器探頭；3、分別將探頭與前置器、前置器與測(cè)量?jī)x表之間的連線接好；4、接通儀表及傳感器電源，使呈工作狀態(tài)；5、調(diào)整探頭前端面與轉(zhuǎn)子外表面間的距離，使其約等于傳感器線性范圍（～）的中間值，或調(diào)至前置器輸出電壓–12V左右；6、借助于兩個(gè)M10×1六角螺母緊固探頭；7、低速啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，檢查有無(wú)輸出信號(hào)及信號(hào)是否正常。（七）摩擦螺釘架的使用摩擦螺釘架有兩個(gè)功能：一是用于驗(yàn)證在各種摩擦狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子特性；二是在懸伸轉(zhuǎn)子狀態(tài)限制軸的最大徑向跳動(dòng)，起一定的安全保護(hù)作用。摩擦試驗(yàn)時(shí)，首先按照所需位置固緊摩擦螺釘架，然后啟動(dòng)電機(jī)使在所需轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，仔細(xì)地調(diào)進(jìn)摩擦螺釘，在有關(guān)儀器上觀察到?jīng)_擊信號(hào)后，即鎖緊翼形防松螺母。注意：由于連續(xù)或間斷地摩擦都將損傷機(jī)械，因此，為試驗(yàn)建立摩擦狀態(tài)應(yīng)格外小心，其摩擦試驗(yàn)只允許短時(shí)間進(jìn)行，一般不超過(guò)30秒鐘。典型試驗(yàn)的操作振動(dòng)觀察（臨界轉(zhuǎn)速和質(zhì)量不平衡）振動(dòng)試驗(yàn)接線示意如圖4所示。按圖1基本配置安裝試驗(yàn)臺(tái)，傳感器支架上安裝x、y向渦流傳感器，其探頭端面與轉(zhuǎn)子外圓之間的間隙按傳感器線性范圍的中值調(diào)整；光電傳感器安裝于正對(duì)聯(lián)軸節(jié)反射標(biāo)記處。按圖4連接傳感器與測(cè)量?jī)x器。在檢查無(wú)誤的情況下即可接通電源，啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。按照要求逐漸增加轉(zhuǎn)子速度，可觀察到不超出轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)操作范圍的振動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，振幅的峰值最大，且相位角發(fā)生180°的變化，在示波器上看到的軸心軌跡如圖5所示，軌跡圖形上的亮點(diǎn)（鍵相點(diǎn)）在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)其位置變化180°。由低速到高速變化的振動(dòng)情況可由繪圖儀繪出幅頻及相頻特性（波特圖），如圖6所示。由圖6曲線可以看出：（1）在ω<ωk，且有阻尼（實(shí)際工作狀態(tài)總有阻尼）情況下，不平衡相位與振動(dòng)相位由開(kāi)始的保持一致到隨轉(zhuǎn)速的升高而相位差逐漸發(fā)生變化。當(dāng)ω=ωk時(shí)，不平衡相位超前振動(dòng)相位90°，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，相位差將逐漸增大到180°，即不平衡相位超前振動(dòng)相位180°。（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速很低時(shí)，即ω接近零時(shí)，振幅接近零，因?yàn)榇藭r(shí)不平衡離心力極小。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速很多時(shí)，振幅接近于某一穩(wěn)定值，這就是轉(zhuǎn)子的自動(dòng)定心。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，由于阻尼作用，振幅被抑制成有限值，在振動(dòng)曲線上形成一個(gè)高峰。試驗(yàn)可以證明，隨著阻尼的增大，峰值越來(lái)越低。（4）由于不平衡離心力總是存在的，因此，幅頻曲線一般均出現(xiàn)峰值，峰值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速就是臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速附近的高振幅區(qū)稱為共振范圍。（5）轉(zhuǎn)子振動(dòng)的相頻曲線和幅頻曲線，從相位和振幅兩個(gè)不同的方面反映了轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性，顯然這兩者之間是密切相關(guān)的。正是由于轉(zhuǎn)子的不平衡相位與由不平衡所引起的振動(dòng)相位之間有上述隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，才使得轉(zhuǎn)子的振動(dòng)在臨界轉(zhuǎn)速之前，隨著轉(zhuǎn)速的升高而升高，并在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到峰值；在轉(zhuǎn)速超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速以后，由于不平衡矢量與振動(dòng)矢量之間的相位差超過(guò)，就是說(shuō)，這時(shí)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而形成的離心力已經(jīng)開(kāi)始抵消由于轉(zhuǎn)子變形而造成的弓狀回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，因此越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速以后，振幅開(kāi)始下降。高于臨界轉(zhuǎn)速越多，不平衡相位就越接近于超前轉(zhuǎn)動(dòng)相位180°，抵消作用也越大，因此振動(dòng)也越小，運(yùn)轉(zhuǎn)越加平穩(wěn)。當(dāng)然，對(duì)于實(shí)際機(jī)器轉(zhuǎn)子，不是簡(jiǎn)單的單圓盤轉(zhuǎn)子，也不是只有一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，而是具有多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，因此超過(guò)第一臨界轉(zhuǎn)速后，振幅隨轉(zhuǎn)速的升高而降低被限制在一個(gè)很有限的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，超過(guò)一定轉(zhuǎn)速后，振幅又會(huì)由于第二臨界轉(zhuǎn)速的存在而開(kāi)始升高。摩擦旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)行中，常常由于某些原因發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜止部件之間的摩擦，它可能造成轉(zhuǎn)子出現(xiàn)更大的振動(dòng)。最常見(jiàn)的是轉(zhuǎn)子與密封之間的摩擦，它們都是由于轉(zhuǎn)子中心線的偏移或嚴(yán)重的橫向振動(dòng)引起的。產(chǎn)生的原因依次為不平衡、重力、各種徑向預(yù)載荷、流體動(dòng)力、熱膨脹、不對(duì)中等。沖擊現(xiàn)象當(dāng)轉(zhuǎn)子與靜止部件相碰撞時(shí)，產(chǎn)生的直接沖擊力通常并不很高，而對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的影響更為顯著。沖擊發(fā)生后，轉(zhuǎn)子響應(yīng)中有復(fù)雜的瞬態(tài)橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是由扭矩突變引起的。橫向反彈運(yùn)動(dòng)的方向可能與原來(lái)的進(jìn)動(dòng)方向一致，也可能使其變成反進(jìn)動(dòng)，它取決于障礙物相對(duì)于轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)的原始位置、接觸表面和轉(zhuǎn)子的圓周速度，沖擊后轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)的特征為橫向自由振動(dòng)，即其頻率等于轉(zhuǎn)子自然頻率之一或?yàn)樗鼈兊慕M合。摩擦力摩擦力和碰撞的關(guān)系很大。它產(chǎn)生在相接觸的零件的每一個(gè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。其大小主要取決于零件間的正壓力、材料、零件表面性質(zhì)以及它們相對(duì)速度的方向。摩擦力會(huì)改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)動(dòng)，其作用的結(jié)果先使轉(zhuǎn)速下降，隨后當(dāng)摩擦力矩去掉時(shí)便產(chǎn)生瞬時(shí)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。摩擦力使轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，一部分消耗在接觸表面磨削上，所以能量損耗，這就發(fā)生了由一間隙改變而引起的摩擦條件的變化。局部發(fā)熱可能導(dǎo)致軸變形或者密封件損壞。摩擦還會(huì)產(chǎn)生噪音—具有豐富頻譜的聲波。系統(tǒng)剛度變化旋轉(zhuǎn)機(jī)械的剛度決定機(jī)器的自然頻率（共振頻率）。這個(gè)剛度是由軸（包括轉(zhuǎn)動(dòng)部件）的剛度、支座的剛度、軸承及密封的剛度決定的，當(dāng)轉(zhuǎn)軸偶然和一靜止的障礙物接觸時(shí)，這種新的邊界條件改變了它的剛度。如果轉(zhuǎn)子發(fā)生接觸則在每一旋轉(zhuǎn)周期的一部分時(shí)間內(nèi)（局部摩擦），或者在保持整周接觸時(shí)（整周摩擦）連續(xù)地影響軸的剛度。在局部摩擦的情況下，轉(zhuǎn)子的剛度在最低值（與障礙物不接觸）和最高值（與障礙物接觸）之間變化。剛度變化的頻率與進(jìn)動(dòng)的頻率相同。這就可能發(fā)生存在于有周期性變化系數(shù)的系統(tǒng)中的自由振動(dòng)的不穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子與靜止部件的局部摩擦或者是在尺寸超差或潤(rùn)滑不良的軸承中的摩擦經(jīng)常引起穩(wěn)定的次諧振（分?jǐn)?shù)諧波共振），其頻率正好是轉(zhuǎn)速的一半。然而隨著轉(zhuǎn)速的升高，次諧波振動(dòng)的范圍是變化的。當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度高于一階自然頻率的三倍時(shí)，穩(wěn)態(tài)次諧振的范圍為1/3（“輕”摩擦）或1/2（“重”摩擦）。如果轉(zhuǎn)速超過(guò)轉(zhuǎn)子第一階自然頻率的ｉ倍時(shí)，那么轉(zhuǎn)子的響應(yīng)將由同步分量（1X）和一個(gè)次同步分量組成，其最低頻率隨著摩擦力的增加分別等于（1/ｉ）ω、（１／ｉ-1）ω、…(1/3)ω、（1/2）ω。次諧波的范圍決定于不平衡、阻尼、外載荷、幾何形狀、材料性質(zhì)等因素。當(dāng)阻尼很大時(shí)，次諧波可能根本不發(fā)生。本試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)摩擦螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)局部摩擦，用來(lái)驗(yàn)證由局部摩擦產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)機(jī)理、觀察分?jǐn)?shù)諧波共振現(xiàn)象。隨著調(diào)節(jié)摩擦螺釘改變摩擦大小，在示波器上可觀察到不同的軸心軌跡圖形。圖7表示了輕摩擦和重摩擦?xí)r的軸心軌跡。亮點(diǎn)表示的鍵相點(diǎn)變化一般與軸的轉(zhuǎn)向相同。（b）圖7摩擦?xí)r的軸心軌跡a)輕摩擦b)重摩擦操作步驟如下：把內(nèi)、外側(cè)軸承座安排得盡可能遠(yuǎn)些；在試驗(yàn)臺(tái)上安裝500mm長(zhǎng)軸，軸上僅安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子（為了降低一階臨界轉(zhuǎn)速），摩擦螺釘架安裝在離轉(zhuǎn)子約8mm處；把x-y方向傳感器支架放置在轉(zhuǎn)子另一側(cè)（軸上應(yīng)加渦流測(cè)振套），支架與轉(zhuǎn)子盡量靠近；摩擦螺釘不與軸接觸，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子至一階臨界轉(zhuǎn)速，并記錄數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速至一階臨界轉(zhuǎn)速的倍，并觀察示波器上的軸心軌跡和用z軸表示的相位信號(hào)；小心地向下擰摩擦螺釘，直至與軸接觸，使可以看到由兩個(gè)固定鍵相點(diǎn)所表示的特殊軌跡；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速超過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速的三倍，直至軌跡上出現(xiàn)三個(gè)靜止亮點(diǎn)。（三）渦動(dòng)與油膜振蕩渦動(dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)子除了受到像不平衡離心力等各種外力作用而發(fā)生受迫振動(dòng)外，在轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)內(nèi)部，也可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的激振因素。在一定條件下，徑向滑動(dòng)軸承支持的轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子在油膜力作用下發(fā)生渦動(dòng)，稱為油膜自激渦動(dòng)。為驗(yàn)證渦動(dòng)需使用下列組件：帶軸肩的油膜渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸（500mm）、裝有滑動(dòng)軸承套的渦動(dòng)軸承支架、針閥式油杯和接油盒。渦動(dòng)試驗(yàn)組裝如圖2所示，操作步驟如下：拆去后兩跨轉(zhuǎn)子，僅留第一跨轉(zhuǎn)子和第二跨的內(nèi)軸承座；把轉(zhuǎn)子套裝在渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸上，渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸插入第二跨的內(nèi)軸承座，并與聯(lián)軸節(jié)固緊；（也可以將渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸直接插入第一跨的內(nèi)軸承座與電機(jī)聯(lián)軸節(jié)固緊）安裝渦動(dòng)軸承座，使渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸的軸肩進(jìn)入渦動(dòng)軸承座內(nèi)，同時(shí)調(diào)整渦動(dòng)軸承座與轉(zhuǎn)軸的軸向距離，保證有1～2mm的間隙，然后固緊；裝好針閥式油杯和接油盒；調(diào)整轉(zhuǎn)子在軸上的位置，離渦動(dòng)軸承座約2/3處固緊；在無(wú)摩擦、無(wú)預(yù)負(fù)荷、無(wú)不平衡的條件下，檢查軸的彎曲；在低轉(zhuǎn)速下，徑向跳動(dòng)量應(yīng)不大于。轉(zhuǎn)軸在渦動(dòng)軸承內(nèi)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)自由，無(wú)明顯阻滯；安裝x、y方向渦流傳感器在渦流傳感器支架上，并按要求調(diào)整探頭到轉(zhuǎn)子表面的距離；把前置放大器的輸出信號(hào)線接到有關(guān)測(cè)振儀（例如ZXP－8動(dòng)平衡分析儀），并由測(cè)振儀輸出至示波器的x、y軸上，把鍵相傳感器輸出端接到示波器Z軸的輸入端；打開(kāi)油流閥，直至油從軸承滴下，啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，逐漸提高轉(zhuǎn)速，約在3000~4000rpm時(shí)，發(fā)生渦動(dòng)，如果渦動(dòng)沒(méi)有立即發(fā)生，則使用尼龍預(yù)負(fù)荷棒在渦動(dòng)軸承端輕輕地抬起軸。當(dāng)振幅很小時(shí)，渦動(dòng)軌跡接近于橢圓；當(dāng)振動(dòng)很大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)更復(fù)雜的渦動(dòng)軌跡，例如圖8所示。此時(shí)，在示波器上看到兩個(gè)鍵相點(diǎn)，且鍵相點(diǎn)的變化方向與軸的轉(zhuǎn)向相反。圖8渦動(dòng)軌跡改變轉(zhuǎn)子的不平衡、預(yù)負(fù)荷、加其它力及改變油的粘度都會(huì)改變或阻礙渦動(dòng)現(xiàn)象的效果。注意：（1）渦動(dòng)軸承無(wú)潤(rùn)滑時(shí)，不準(zhǔn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)子。運(yùn)轉(zhuǎn)期間，潤(rùn)滑油必須充足，流量以每10秒內(nèi)數(shù)滴為宜?？墒褂?0號(hào)高速機(jī)械油或合成錠子油等低粘度潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油必須清潔；（2）不準(zhǔn)在渦動(dòng)試驗(yàn)時(shí)使用摩擦螺釘。油膜振蕩轉(zhuǎn)子渦動(dòng)轉(zhuǎn)速，基本上為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，習(xí)慣上稱為半速渦動(dòng)。相對(duì)于未發(fā)生油膜自激渦動(dòng)來(lái)說(shuō)，發(fā)生渦動(dòng)后，無(wú)論振幅大小，轉(zhuǎn)子都失去了穩(wěn)定性，即所謂轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。在一定條件下，轉(zhuǎn)子雖已失穩(wěn)，但是軸頸可能只在一個(gè)很小的范圍內(nèi)渦動(dòng)，即渦動(dòng)的振幅很小，從機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的角度來(lái)看，可能仍然是平穩(wěn)的。但是隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高，渦動(dòng)會(huì)逐漸加劇。最嚴(yán)重的情況是，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比較高，接近或超過(guò)二倍的一階臨界轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)角速度與轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速相重合，發(fā)生共振性振蕩。此時(shí)半速渦動(dòng)會(huì)變得十分嚴(yán)重，稱為油膜振蕩。本試驗(yàn)臺(tái)受極限轉(zhuǎn)速的限制，在做油膜振蕩試驗(yàn)時(shí)，用增加輪盤的辦法降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速至4000rpm以下，以便在9000rpm附近可以觀察到油膜振蕩現(xiàn)象。渦動(dòng)和油膜振蕩試驗(yàn)按要求配置好后，利用示波器的x、y軸輸入，可以顯示轉(zhuǎn)子啟動(dòng)瞬間軸的徑向位置變化。停轉(zhuǎn)后，x、y傳感器的電壓可通過(guò)示波器的波形看出。隨著向渦動(dòng)軸承供油、逐漸使轉(zhuǎn)子升速、軸頸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)、可看到油膜將軸頸抬起并推向一邊。如果軸頸的徑向位置變化不明顯，可將示波器x、y軸的增益加大。自由轉(zhuǎn)子擾動(dòng)擾動(dòng)就是向轉(zhuǎn)子系統(tǒng)施加干擾力，干擾力與轉(zhuǎn)速完全無(wú)關(guān)。轉(zhuǎn)子對(duì)如此強(qiáng)力作用的響應(yīng)能提供有關(guān)轉(zhuǎn)子特性的有用資料。自由轉(zhuǎn)子是否受擾動(dòng)力作用，其振動(dòng)特性一般都可在示波器上觀察到；擾動(dòng)力的效果也可以從轉(zhuǎn)子的狀態(tài)來(lái)觀察到。維護(hù)與保養(yǎng)本試驗(yàn)臺(tái)系高速精密機(jī)械，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)特別注意安全。應(yīng)隨時(shí)保持各部件的清潔和合理的潤(rùn)滑。轉(zhuǎn)軸采用40Cr鋼，并經(jīng)嚴(yán)格的工藝制作而成。320mm的轉(zhuǎn)軸和500mm的轉(zhuǎn)軸，其徑向跳動(dòng)量均應(yīng)小于。為防止軸彎曲，試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)在轉(zhuǎn)子下加彈性墊塊，使轉(zhuǎn)子重量由墊塊承受而減少軸的長(zhǎng)時(shí)間靜負(fù)荷。但必須注意每當(dāng)試驗(yàn)時(shí)必須去掉。若長(zhǎng)期不做試驗(yàn)，應(yīng)將轉(zhuǎn)軸拆下，并沿其軸線懸吊放置。如軸已有少量彎曲變形，可經(jīng)矯直后再用；若嚴(yán)重彎曲，則必須更換。注意：搬運(yùn)試驗(yàn)臺(tái)必須使用專用提手，嚴(yán)禁握住軸搬動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)所用軸承，除油膜振蕩軸承外，均為粉末冶金含油球軸承，其潤(rùn)滑僅在試驗(yàn)前于每個(gè)軸承座上螺釘孔處滴入所需潤(rùn)滑油，使內(nèi)部油氈浸滿油即可。如油氈已磨損或損壞，則必須更換。附錄:模擬臺(tái)調(diào)速器使用說(shuō)明概述該調(diào)速器為模擬臺(tái)配套，用于ZD–220T直流電動(dòng)機(jī)供給電源及無(wú)級(jí)調(diào)速之用。采用調(diào)壓器調(diào)壓、橋式整流、濾波，將220VAC變?yōu)橹绷麟妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、調(diào)節(jié)電壓，具有線路簡(jiǎn)單、可靠、調(diào)節(jié)范圍寬、功率大、體積小、重量輕等特點(diǎn)，完全滿足模擬臺(tái)各種試驗(yàn)的需要。技術(shù)參數(shù)電源：220VAC，50Hz輸出勵(lì)磁電壓：220VDC輸出勵(lì)磁電流：90mA輸出電樞電壓：0--240VDC電樞電流：0--1A調(diào)速范圍：0--10000rpm（滿負(fù)荷時(shí)）使用方法接線接線時(shí)斷開(kāi)電源，按調(diào)速器面板所標(biāo)接線，面板右邊兩對(duì)接線柱，上面一對(duì)接電樞，下面一對(duì)接電機(jī)勵(lì)磁繞組，并分別以紅色、橙色導(dǎo)線區(qū)分。開(kāi)機(jī)開(kāi)機(jī)后，看轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確，由轉(zhuǎn)子向電機(jī)方向看，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎_，若反時(shí)針轉(zhuǎn)，可將電樞（或勵(lì)磁）的兩根線對(duì)調(diào)。注意：每次啟動(dòng)前都要把調(diào)壓器左旋到零位，即保證電樞電流從零開(kāi)始往上調(diào)，以避免啟動(dòng)電流過(guò)大燒斷保險(xiǎn)絲。面板左邊有兩個(gè)3A保險(xiǎn)絲，左邊一個(gè)為電樞電路保險(xiǎn)，右邊一個(gè)為電源保險(xiǎn)。升速接通電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮，微動(dòng)調(diào)壓器，電流表即有指示，負(fù)載較小時(shí)，轉(zhuǎn)子即會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。升速時(shí)必須平滑地轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓器旋鈕，開(kāi)始升得較慢，調(diào)壓器轉(zhuǎn)到某一位置后升速較快，這時(shí)必須注意要更平穩(wěn)、緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓器，以保證瞬時(shí)電流不致過(guò)大。降速時(shí)，同樣要注意平緩，在高速狀態(tài)停機(jī)，應(yīng)通過(guò)平穩(wěn)降速過(guò)程再切斷電源，否則電機(jī)承受沖擊較大。實(shí)驗(yàn)二汽輪機(jī)單個(gè)葉片靜頻率的測(cè)試一、概述在電廠中，汽輪機(jī)是發(fā)電廠設(shè)備中主要的設(shè)備之一，由于葉片損壞造成的事故停機(jī)占汽輪機(jī)事故的70%以上，國(guó)內(nèi)外發(fā)電廠常有因汽輪機(jī)葉片損壞事故停電、停產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了保證葉片在汽輪機(jī)運(yùn)行中的安全，防止葉片因共振而損壞，需要知道葉片的自振頻率，在現(xiàn)場(chǎng)，常用實(shí)測(cè)法測(cè)定葉片的自振。對(duì)于新投運(yùn)的機(jī)組，應(yīng)較全面地測(cè)定各級(jí)葉片的各種振型的自振頻率?？紤]在運(yùn)行過(guò)程中，葉片的安裝狀況可能發(fā)生變化，以及因沖蝕、腐蝕、結(jié)垢、及損壞等原因，均將影響到葉片的自振頻率。因此，在每次大修時(shí)應(yīng)對(duì)葉片的切向Ao型（無(wú)節(jié)點(diǎn)）的自振頻率進(jìn)行測(cè)定、校核，確保葉片的安全運(yùn)行。利用葉片自振頻率的測(cè)定，根據(jù)葉片的自振頻率有無(wú)變化，亦可以發(fā)現(xiàn)葉片有無(wú)隱藏裂紋損傷。常用的測(cè)試單個(gè)葉片靜頻率的方法有：1．振動(dòng)法簡(jiǎn)稱“自振法”2．“共振法”或稱激振法。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握自振法及共振法測(cè)定葉片頻率和判別振型的基本方法；2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加深理解單個(gè)葉片的振動(dòng)特性以及葉根緊力對(duì)自振頻率的影響；3.掌握測(cè)試儀器的使用方法。三、實(shí)驗(yàn)要求1.用自振法測(cè)定葉片的自振頻率，并觀察不同頻率下的李沙茹圖形。2.用共振法測(cè)定葉片的自振頻率，判別振型，并觀察葉根緊力對(duì)振動(dòng)的影響。四、實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)采用自振法、共振法這兩種方法測(cè)定葉片的靜頻率。1.自振法：用自振法測(cè)定葉片的自振頻率的原理圖(見(jiàn)后附圖)。實(shí)驗(yàn)時(shí),用橡皮錘輕輕敲擊葉片,則葉片將以一種最容易產(chǎn)生的振動(dòng)型式作自由衰減振動(dòng)。通常為切向Ao型振動(dòng)，用拾振器將葉片的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)送至陰極示波器的垂直軸(y)軸。同時(shí)將低頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率信號(hào)送至示波器的水平軸(x)軸。一邊用橡皮錘敲擊葉片，一邊調(diào)節(jié)低頻信