CN201173849Y - 转子试验台 - Google Patents

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马奎林
梁士龙
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Abstract

本实用新型公开了一种转子试验台。该试验台包括底板，所述底板一端安装有电机，另一端安装有油膜震荡轴承支架，所述油膜震荡轴承支架上设有油杯；所述电机与油膜震荡轴承支架之间设有含油轴承支架、配重盘和传感器支架，所述传感器支架上安装有传感器；被测试主轴通过软接头分别连接到所述电机的输出轴和油膜震荡轴承支架上。本实用新型具有结构紧凑，体积小，运输方便，演示项目多，操作简单，系统稳定性及测试手段先进等优点。在机械旋转设备的动态试验研究及教学领域有着广阔的应用前景。

Description

转子试验台
技术领域
本实用新型涉及一种转子试验台，更具体地说，是一种可以测试转子转动过程中振动所产生的影响的装置。
背景技术
目前，随着工业科技的飞速发展，为了提高运行速度、充分利用能源，高速旋转机械不断涌现，电力机车的不断提速、电力行业研发超临界发电机组、风机等大量的旋转机械都在原有基础上逐步提高转速，这就对原有旋转机械因在旋转过程中本身存在磨损、不平衡造成的振动，又增加了振动量，增大了不安全的因素；尤其长期运行产生的振动，这些振动存在着大量的危害，如果不及时消除或减弱，将会使整个系统不能正常工作，以致崩溃甚至发生重大事故。在国外，尤其是较发达国家，在旋转设备的研发前期针对研发设想做充分试验，找出其薄弱位置以增强其结构，使危害消除在设备生产制造前期。例如，德国对于此类振动有相应的测试手段与设备；又如，美国本特利公司所生产的RK-5型转子试验台，配接大量测试传感器，后面连接采集器与PC机衔接，使用相应地分析软件，达到对现场运行设备的振动分析。此试验台专为发电机组进行模拟实验，可模拟实际发电设备运行中存在的薄弱点，从而找到不平衡因素，进行改进及时调整。但是，此类设备结构复杂、成本高，价格昂贵，普及性差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于结构简单、成本低，通用性好的转子试验台。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转子试验台，包括底板，所述底板一端安装有电机，另一端安装有油膜震荡轴承支架，所述油膜震荡轴承支架上设有油杯；所述电机与油膜震荡轴承支架之间设有含油轴承支架、配重盘和传感器支架，所述传感器支架上安装有传感器；被测试主轴通过软接头分别连接到所述电机的输出轴和油膜震荡轴承支架上。
所述电机为直流电机。
所述电机通过电机支架安装到所述底板上。
所述电机支架、油膜震荡轴承支架、含油轴承支架、配重盘和传感器支架与底板之间设有相互啮合的突起和凹槽。
所述突起为梯形。
所述底板与各支架啮合处在长度方向上均匀间隔设有多个螺栓安装孔，所述各支架上设有螺栓孔，所述支架与底板之间通过螺栓连接。
所述含油轴承支架、配重盘和传感器支架至少有一套，每套包括两个含油轴承支架、一配重盘和两个传感器支架。
所述传感器与一变送器相连，所述变送器通过数据采集器与计算机相连；所述计算机还通过一调速器与所述电机相连。
所述传感器包括速度传感器、加速度传感器或电涡流传感器。
所述底板由球墨平磨铸铁制成。
本实用新型所产生的有益效果是，通过该实验台，可以在设计阶段对机械产品的转动部件进行测试，以根据测试结果修改设计参数，保证设计出的机械产品可以实现高速旋转而不产生震动或只产生极微小的震动，从而保证产品的安全。本实用新型的转子试验台可以完成转子的临界转速测量、转子结构对临界转速的影响、滑动轴承油膜涡动和油膜振荡、柔性转子振动测试和转子动平衡实验等多种功能的测量分析试验，实现一机多用。本实用新型具有结构紧凑，体积小，运输方便，演示项目多，操作简单，系统稳定性及测试手段先进等优点。在机械旋转设备的动态试验研究及教学领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的转子试验台的俯视结构示意图；
图2是图1所示转子试验台实施例的横截面视图；
图3是图1所示转子实验台实施例的主视图；
图4是本实用新型的转子试验系统的总结构示意图。
图中：1.电机，2.电机后支架，3.电机前支架，4.轴承支架，5.软接头，6.轴承，7.传感器支架，8.主轴，9.油膜震荡轴承，10.油膜震荡轴承支架，11.螺栓，12.底板，13.油杯，14.螺栓安装孔，15.螺栓孔，16.突起，17.凹槽，18.底板后挡板，19.底板前挡板，20.配重盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，以使所属技术领域的技术人员可以实施本实用新型，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，并参考图2和图3，该试验台包括一个底板12，底板两端下部分别设有底板后挡板18和底板前挡板19，底板12一端安装有电机1，电机1通过电机前支架3和后支架1安装到底板12上；底板12另一端安装有油膜震荡轴承支架10，油膜震荡轴承支架10上设有油杯13和油膜震荡轴承9；电机1与油膜震荡轴承支架10之间设有含油轴承支架4、配重盘20和传感器支架7，其中传感器支架7上安装有传感器。电机支架、油膜震荡轴承支架10、含油轴承支架4、配重盘20和传感器支架7与底板12之间设有相互啮合的突起16和凹槽17，优选地，该突起16为梯形。底板12与各支架啮合处在长度方向上均匀间隔设有多个螺栓安装孔14，各支架上设有螺栓孔15，支架与底板12之间通过螺栓11连接。通过选用不同的螺栓安装孔14，可以将支架固定到底板12的不同位置，方便调节。本实用新型中，电机1最好采用直流电机，以方便精确地控制其转速。
含油轴承支架4、配重盘20和传感器支架7至少有一套，每套包括两个含油轴承支架4、一配重盘20和两个传感器支架7。测试时，将被测试主轴8通过软接头5分别连接到电机1的输出轴和油膜震荡轴承9上。当需要同时测试多根主轴时，多根主轴之间通过软接头相连，相应地，每根主轴配有一套含油轴承支架4、配重盘20和传感器支架7。
如图3所示，传感器与一变送器相连，该变送器通过数据采集器与计算机相连；计算机还通过一调速器与电机相连。
本实用新型以转子试验台为试验主体，配合以振动传感器、数据采集系统、变送器及其专用测试分析软件为核心构建以试验、模拟、采集、分析于一体的动态机械转动试验台。该转子试验台采用梯形式定位导轨降低轴心距，同时在配合有梯形支架情况下使长轴保持水平度；多种传感器选择可实现不同机械旋转试验；在配重部位加装防护板提高了在高转速下的安全性。台体可重组性高满足不同试验需求。并通过数据采集系统与专业软件对转子系统振动情况(转速、振幅、相位、位移)进行采集、测量与分析。对转子动平衡、临界转速、油膜涡动、摩擦振动、全息谱和非线性分岔图等实验，非常适合科研、教学、培训演示的转子实验系统。
本实施例的转子试验台系统是由转子试验台、振动测量传感器(包括速度传感器、加速度传感器、电涡流传感器与前置器集成盒)、变送器、数据采集器、专业的测试分析软件组成。转子试验台用于各种机械旋转设备动态模拟，振动测量传感器用于实时接收转子试验台在模拟各种机械转动时产生的振动量并将其转为电压信号予以输出，变送器用于对电压，电荷输入放大、积分、整合速度电涡流输出电压，并对用于转速测量的光电传感器于电涡流传感器的前置器供电，数据采集器是一套16位AD，4路并行的实时采集记录存储系统，专业的测试分析软件可实现转子试验的各种振动试验。整套系统具有结构紧凑、可完成试验项目多、系统稳定性高等特点。
转子转动角速度数值上与转轴横向弯曲振动固有频率相等，即：ω＝ωn时的转速称为临界转速。利用上述试验台进行转子的临界转速测量的原理是：转子在临界转速附近转动时，转轴的振动明显变得剧烈，既处于“共振”状态，转速超过临界转速度后的一段速度区间内，运转又趋于平稳。所以通过观察转轴振动幅值-转速曲线可以测量临界转速。试验台的振动传感器将转轴的振动传送到计算机，由计算机绘制出转速与振幅相关的图，轴心轨迹在通过临界转速时，长短轴发生明显变化；所以通过观察轴心X-Y图中振幅-相位变化，可以判断临界转速。转轴在通过临界转速时，振动瞬时频谱幅值明显增大；所以通过观察X-Y向振动频谱的变化可以判断临界转速。
利用上述试验台分析转子结构对临界转速的影响时，原理和步骤与上述转子临界转速测量相同，都是通过检测转子临界是的振幅、相位及频谱的变化来测量系统的临界转速。但是本试验改变了转子实验台的结构形态，使系统的临界转速发生变化。结构变化有：1、改变单盘转子装配位置；2、换上两个圆盘转子，从新安装固定。
利用上述试验台进行滑动轴承油膜涡动和油膜振荡试验：油膜涡动对于滑动轴承受到动载荷时，轴颈会随载荷的变化移动位置。移动产生惯性力，惯性力也为动载荷。轴颈轴承在外载荷作用下轴颈中心发生相对位移。当施加扰动力，轴颈中心将偏离原来位置。若最终中心点不能回到原来位置或在新平衡点继续变化，是不稳定的，这种轴径绕平衡位置运动，称为“涡动”。油膜振荡是高速旋转机械的转子常用流体动压滑动轴承支撑，设计不当，轴承油膜会使转子产生强烈的振动，称为油膜振荡。油膜振荡的现象有以下特点：1、发生在转轴一阶临界转速两倍以上，其甩动方向与转轴旋转方向一致；2、一旦产生转子的振动将增加，轴心轨迹变化范围增大，由“椭圆形”变为不稳定繁乱；3、油膜振荡轴心涡动频率为一阶固有频率振型也如一阶振型。
利用本实用新型进行柔性转子振动测试实验原理：当转子系统的支承为各向同性时，若不计阻尼，对于轴对称的转子，弯曲振动时轴的扰度曲线是平面曲线，轴线上个点涡动轨迹是一些不同半径的圆周。因此，只要分析转子在通过轴线一个平面内的横向弯曲振动模态，就可以得到转子系统的临界转速和相应的振型。
以上所述实施例只是为说明本实用新型而举的一种较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所作的等同变换或替代，均应在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1、一种转子试验台，包括底板，其特征在于，所述底板一端安装有电机，另一端安装有油膜震荡轴承支架，所述油膜震荡轴承支架上设有油杯；所述电机与油膜震荡轴承支架之间设有含油轴承支架、配重盘和传感器支架，所述传感器支架上安装有传感器；被测试主轴通过软接头分别连接到所述电机的输出轴和油膜震荡轴承支架上。
2、根据权利要求1所述的转子试验台，其特征在于，所述电机为直流电机。
3、根据权利要求1或2所述的转子试验台，其特征在于，所述电机通过电机支架安装到所述底板上。
4、根据权利要求3所述的转子试验台，其特征在于，所述电机支架、油膜震荡轴承支架、含油轴承支架、配重盘和传感器支架与底板之间设有相互啮合的突起和凹槽。
5、根据权利要求4所述的转子试验台，其特征在于，所述突起为梯形。
6、根据权利要求4所述的转子试验台，其特征在于，所述底板与各支架啮合处在长度方向上均匀间隔设有多个螺栓安装孔，所述各支架上设有螺栓孔，所述支架与底板之间通过螺栓连接。
7、根据权利要求1所述的转子试验台，其特征在于，所述含油轴承支架、配重盘和传感器支架至少有一套，每套包括两个含油轴承支架、一配重盘和两个传感器支架。
8、根据权利要求1所述的转子试验台，其特征在于，所述传感器与一变送器相连，所述变送器通过数据采集器与计算机相连；所述计算机还通过一调速器与所述电机相连。
9、根据权利要求1所述的转子试验台，其特征在于，所述传感器包括速度传感器、加速度传感器或电涡流传感器。
10、根据权利要求1所述的转子试验台，其特征在于，所述底板由球墨铸铁平磨制成。
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