專利名稱：轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，更具體地說，是一種可以測試轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 過程中振動所產(chǎn)生的影響的裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著工業(yè)科技的飛速發(fā)展，為了提高運(yùn)行速度、充分利用能源，高 速旋轉(zhuǎn)機(jī)械不斷涌現(xiàn)，電力機(jī)車的不斷提速、電力行業(yè)研發(fā)超臨界發(fā)電機(jī)組、 風(fēng)機(jī)等大量的旋轉(zhuǎn)機(jī)械都在原有基礎(chǔ)上逐步提高轉(zhuǎn)速，這就對原有旋轉(zhuǎn)機(jī)械因 在旋轉(zhuǎn)過程中本身存在磨損、不平衡造成的振動，又增加了振動量，增大了不 安全的因素；尤其長期運(yùn)行產(chǎn)生的振動，這些振動存在著大量的危害，如果不 及時消除或減弱，將會使整個系統(tǒng)不能正常工作，以致崩潰甚至發(fā)生重大事故。 在國外，尤其是較發(fā)達(dá)國家，在旋轉(zhuǎn)設(shè)備的研發(fā)前期針對研發(fā)設(shè)想做充分試驗(yàn)， 找出其薄弱位置以增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)，使危害消除在設(shè)備生產(chǎn)制造前期。例如，德國 對于此類振動有相應(yīng)的測試手段與設(shè)備；又如，美國本特利公司所生產(chǎn)的RK-5 型轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，配接大量測試傳感器，后面連接采集器與PC機(jī)銜接，使用相 應(yīng)地分析軟件，達(dá)到對現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備的振動分析。此試驗(yàn)臺專為發(fā)電機(jī)組進(jìn)行 模擬實(shí)驗(yàn)，可模擬實(shí)際發(fā)電設(shè)備運(yùn)行中存在的薄弱點(diǎn)，從而找到不平衡因素， 進(jìn)行改進(jìn)及時調(diào)整。但是，此類設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，價格昂貴，普及性差。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于結(jié)構(gòu)簡單、成本低，通用性好的轉(zhuǎn)子試 驗(yàn)臺。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，包括底板，所述底板一端安裝有電機(jī)，另一端安裝有油膜震蕩軸承支架，所述油膜 震蕩軸承支架上設(shè)有油杯；所述電機(jī)與油膜震蕩軸承支架之間設(shè)有含油軸承支 架、配重盤和傳感器支架，所述傳感器支架上安裝有傳感器；被測試主軸通過軟接頭分別連接到所述電機(jī)的輸出軸和油膜震蕩軸承支架上。所述電機(jī)為直流電機(jī)。所述電機(jī)通過電機(jī)支架安裝到所述底板上。所述電機(jī)支架、油膜震蕩軸承支架、含油軸承支架、配重盤和傳感器支架 與底板之間設(shè)有相互嚙合的突起和凹槽。所述突起為梯形。所述底板與各支架嚙合處在長度方向上均勻間隔設(shè)有多個螺栓安裝孔，所 述各支架上設(shè)有螺栓孔，所述支架與底板之間通過螺栓連接。所述含油軸承支架、配重盤和傳感器支架至少有一套，每套包括兩個含油 軸承支架、 一配重盤和兩個傳感器支架。所述傳感器與一變送器相連，所述變送器通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連； 所述計(jì)算機(jī)還通過一調(diào)速器與所述電機(jī)相連。所述傳感器包括速度傳感器、加速度傳感器或電渦流傳感器。 所述底板由球墨平磨鑄鐵制成。本實(shí)用新型所產(chǎn)生的有益效果是，通過該實(shí)驗(yàn)臺，可以在設(shè)計(jì)階段對機(jī)械 產(chǎn)品的轉(zhuǎn)動部件進(jìn)行測試，以根據(jù)測試結(jié)果修改設(shè)計(jì)參數(shù)，保證設(shè)計(jì)出的機(jī)械 產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生震動或只產(chǎn)生極微小的震動，從而保證產(chǎn)品的 安全。本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺可以完成轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對臨 界轉(zhuǎn)速的影響、滑動軸承油膜渦動和油膜振蕩、柔性轉(zhuǎn)子振動測試和轉(zhuǎn)子動平 衡實(shí)驗(yàn)等多種功能的測量分析試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊， 體積小，運(yùn)輸方便，演示項(xiàng)目多，操作簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性及測試手段先進(jìn)等優(yōu) 點(diǎn)。在機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備的動態(tài)試驗(yàn)研究及教學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺實(shí)施例的橫截面視圖； 圖3是圖1所示轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺實(shí)施例的主視圖； 圖4是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi).電機(jī)，2.電機(jī)后支架，3.電機(jī)前支架，4.軸承支架，5.軟接頭，6. 軸承，7.傳感器支架，8.主軸，9.油膜震蕩軸承，IO.油膜震蕩軸承支架，11. 螺栓，12.底板，13.油杯，14.螺栓安裝孔，15.螺栓孔，16.突起，17.凹槽，18. 底板后擋板，19.底板前擋板，20.配重盤。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，以使所屬技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員可以實(shí)施本實(shí)用新型，但所舉實(shí)施例不作為對本實(shí)用新型的限定。如圖1所示，并參考圖2和圖3，該試驗(yàn)臺包括一個底板12，底板兩端下 部分別設(shè)有底板后擋板18和底板前擋板19，底板12 —端安裝有電機(jī)1，電機(jī) 1通過電機(jī)前支架3和后支架1安裝到底板12上；底板12另一端安裝有油膜 震蕩軸承支架10，油膜震蕩軸承支架10上設(shè)有油杯13和油膜震蕩軸承9;電 機(jī)1與油膜震蕩軸承支架10之間設(shè)有含油軸承支架4、配重盤20和傳感器支 架7，其中傳感器支架7上安裝有傳感器。電機(jī)支架、油膜震蕩軸承支架10、 含油軸承支架4、配重盤20和傳感器支架7與底板12之間設(shè)有相互嚙合的突 起16和凹槽17，優(yōu)選地，該突起16為梯形。底板12與各支架嚙合處在長度 方向上均勻間隔設(shè)有多個螺栓安裝孔14，各支架上設(shè)有螺栓孔15，支架與底板 12之間通過螺栓11連接。通過選用不同的螺栓安裝孔14，可以將支架固定到 底板12的不同位置，方便調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型中，電機(jī)l最好采用直流電機(jī)，以 方便精確地控制其轉(zhuǎn)速。含油軸承支架4、配重盤20和傳感器支架7至少有一套，每套包括兩個含油軸承支架4、 一配重盤20和兩個傳感器支架7。測試時，將被測試主軸8通 過軟接頭5分別連接到電機(jī)1的輸出軸和油膜震蕩軸承9上。當(dāng)需要同時測試 多根主軸時，多根主軸之間通過軟接頭相連，相應(yīng)地，每根主軸配有一套含油 軸承支架4、配重盤20和傳感器支架7。如圖3所示，傳感器與一變送器相連，該變送器通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī) 相連；計(jì)算機(jī)還通過一調(diào)速器與電機(jī)相連。本實(shí)用新型以轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺為試驗(yàn)主體，配合以振動傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、 變送器及其專用測試分析軟件為核心構(gòu)建以試驗(yàn)、模擬、采集、分析于一體的 動態(tài)機(jī)械轉(zhuǎn)動試驗(yàn)臺。該轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺采用梯形式定位導(dǎo)軌降低軸心距，同時在 配合有梯形支架情況下使長軸保持水平度；多種傳感器選擇可實(shí)現(xiàn)不同機(jī)械旋 轉(zhuǎn)試驗(yàn)；在配重部位加裝防護(hù)板提高了在高轉(zhuǎn)速下的安全性。臺體可重組性高 滿足不同試驗(yàn)需求。并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與專業(yè)軟件對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動情況(轉(zhuǎn) 速、振幅、相位、位移)進(jìn)行采集、測量與分析。對轉(zhuǎn)子動平衡、臨界轉(zhuǎn)速、 油膜渦動、摩擦振動、全息譜和非線性分岔圖等實(shí)驗(yàn)，非常適合科研、教學(xué)、 培訓(xùn)演示的轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺、振動測量傳感器(包括速度 傳感器、加速度傳感器、電渦流傳感器與前置器集成盒)、變送器、數(shù)據(jù)采集器、 專業(yè)的測試分析軟件組成。轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺用于各種機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備動態(tài)模擬，振動 測量傳感器用于實(shí)時接收轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺在模擬各種機(jī)械轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的振動量并將 其轉(zhuǎn)為電壓信號予以輸出，變送器用于對電壓，電荷輸入放大、積分、整合速 度電渦流輸出電壓，并對用于轉(zhuǎn)速測量的光電傳感器于電渦流傳感器的前置器 供電，數(shù)據(jù)采集器是一套16位AD， 4路并行的實(shí)時采集記錄存儲系統(tǒng)，專業(yè) 的測試分析軟件可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)的各種振動試驗(yàn)。整套系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可 完成試驗(yàn)項(xiàng)目多、系統(tǒng)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度數(shù)值上與轉(zhuǎn)軸橫向彎曲振動固有頻率相等，S卩0 ="。時 的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。利用上述試驗(yàn)臺進(jìn)行轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速測量的原理是轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸的振動明顯變得劇烈，既處于"共振"狀態(tài)， 轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速度后的一段速度區(qū)間內(nèi)，運(yùn)轉(zhuǎn)又趨于平穩(wěn)。所以通過觀察轉(zhuǎn) 軸振動幅值一轉(zhuǎn)速曲線可以測量臨界轉(zhuǎn)速。試驗(yàn)臺的振動傳感器將轉(zhuǎn)軸的振動 傳送到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)繪制出轉(zhuǎn)速與振幅相關(guān)的圖，軸心軌跡在通過臨界轉(zhuǎn)速時，長短軸發(fā)生明顯變化；所以通過觀察軸心X-Y圖中振幅-相位變化，可 以判斷臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)軸在通過臨界轉(zhuǎn)速時，振動瞬時頻譜幅值明顯增大；所以 通過觀察X-Y向振動頻譜的變化可以判斷臨界轉(zhuǎn)速。利用上述試驗(yàn)臺分析轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對臨界轉(zhuǎn)速的影響時，原理和步驟與上述轉(zhuǎn) 子臨界轉(zhuǎn)速測量相同，都是通過檢測轉(zhuǎn)子臨界是的振幅、相位及頻譜的變化來 測量系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速。但是本試驗(yàn)改變了轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)形態(tài)，使系統(tǒng)的臨 界轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)變化有1、改變單盤轉(zhuǎn)子裝配位置；2、換上兩個圓盤 轉(zhuǎn)子，從新安裝固定。利用上述試驗(yàn)臺進(jìn)行滑動軸承油膜渦動和油膜振蕩試驗(yàn)油膜渦動對于滑 動軸承受到動載荷時，軸頸會隨載荷的變化移動位置。移動產(chǎn)生慣性力，慣性 力也為動載荷。軸頸軸承在外載荷作用下軸頸中心發(fā)生相對位移。當(dāng)施加擾動 力，軸頸中心將偏離原來位置。若最終中心點(diǎn)不能回到原來位置或在新平衡點(diǎn) 繼續(xù)變化，是不穩(wěn)定的，這種軸徑繞平衡位置運(yùn)動，稱為"渦動"。油膜振蕩是 高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子常用流體動壓滑動軸承支撐，設(shè)計(jì)不當(dāng)，軸承油膜會使轉(zhuǎn) 子產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動，稱為油膜振蕩。油膜振蕩的現(xiàn)象有以下特點(diǎn)1、發(fā)生在轉(zhuǎn) 軸一階臨界轉(zhuǎn)速兩倍以上，其甩動方向與轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向一致；2、 一旦產(chǎn)生轉(zhuǎn)子 的振動將增加，軸心軌跡變化范圍增大，由"橢圓形"變?yōu)椴环€(wěn)定繁亂；3、油 膜振蕩軸心渦動頻率為一階固有頻率振型也如一階振型。利用本實(shí)用新型進(jìn)行柔性轉(zhuǎn)子振動測試實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支承為各 向同性時，若不計(jì)阻尼，對于軸對稱的轉(zhuǎn)子，彎曲振動時軸的擾度曲線是平面 曲線，軸線上個點(diǎn)渦動軌跡是一些不同半徑的圓周。因此，只要分析轉(zhuǎn)子在通 過軸線一個平面內(nèi)的橫向彎曲振動模態(tài)，就可以得到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的振型。以上所述實(shí)施例只是為說明本實(shí)用新型而舉的一種較佳的實(shí)施例，本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所作的等 同變換或替代，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以 權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，包括底板，其特征在于，所述底板一端安裝有電機(jī)，另一端安裝有油膜震蕩軸承支架，所述油膜震蕩軸承支架上設(shè)有油杯；所述電機(jī)與油膜震蕩軸承支架之間設(shè)有含油軸承支架、配重盤和傳感器支架，所述傳感器支架上安裝有傳感器；被測試主軸通過軟接頭分別連接到所述電機(jī)的輸出軸和油膜震蕩軸承支架上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述電機(jī)為直流電機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述電機(jī)通過電 機(jī)支架安裝到所述底板上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述電機(jī)支架、油膜 震蕩軸承支架、含油軸承支架、配重盤和傳感器支架與底板之間設(shè)有相互嚙合 的突起和凹槽。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述突起為梯形。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述底板與各支架嚙 合處在長度方向上均勻間隔設(shè)有多個螺栓安裝孔，所述各支架上設(shè)有螺栓孔， 所述支架與底板之間通過螺栓連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述含油軸承支架、 配重盤和傳感器支架至少有一套，每套包括兩個含油軸承支架、 一配重盤和兩 個傳感器支架。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述傳感器與一變送 器相連，所述變送器通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連；所述計(jì)算機(jī)還通過一調(diào)速器與所述電機(jī)相連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述傳感器包括速度 傳感器、加速度傳感器或電渦流傳感器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺，其特征在于，所述底板由球墨鑄鐵平磨制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺。該試驗(yàn)臺包括底板，所述底板一端安裝有電機(jī)，另一端安裝有油膜震蕩軸承支架，所述油膜震蕩軸承支架上設(shè)有油杯；所述電機(jī)與油膜震蕩軸承支架之間設(shè)有含油軸承支架、配重盤和傳感器支架，所述傳感器支架上安裝有傳感器；被測試主軸通過軟接頭分別連接到所述電機(jī)的輸出軸和油膜震蕩軸承支架上。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，運(yùn)輸方便，演示項(xiàng)目多，操作簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性及測試手段先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備的動態(tài)試驗(yàn)研究及教學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01M7/00GK201173849SQ20082007920
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者梁士龍, 馬奎林 申請人:北京京儀北方儀器儀表有限公司測振儀器分公司