專利名稱：轉(zhuǎn)子試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種轉(zhuǎn)子試驗臺，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，為了提高運行速度、充分利用能源，高 速旋轉(zhuǎn)機械不斷涌現(xiàn)，電力機車的不斷提速、電力行業(yè)研發(fā)超臨界發(fā)電機組、 風(fēng)機等大量的旋轉(zhuǎn)機械都在原有基礎(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， 找出其薄弱位置以增強其結(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)子試驗臺，配接大量測試傳感器，后面連接采集器與PC機銜接，使用相 應(yīng)地分析軟件，達到對現(xiàn)場運行設(shè)備的振動分析。此試驗臺專為發(fā)電機組進行 模擬實驗，可模擬實際發(fā)電設(shè)備運行中存在的薄弱點，從而找到不平衡因素， 進行改進及時調(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。實用新型內(nèi)容本實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 驗臺。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種轉(zhuǎn)子試驗臺，包括底板，所述底板一端安裝有電機，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的輸出軸和油膜震蕩軸承支架上。所述電機為直流電機。所述電機通過電機支架安裝到所述底板上。所述電機支架、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)采集器與計算機相連； 所述計算機還通過一調(diào)速器與所述電機相連。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。本實用新型所產(chǎn)生的有益效果是，通過該實驗臺，可以在設(shè)計階段對機械 產(chǎn)品的轉(zhuǎn)動部件進行測試，以根據(jù)測試結(jié)果修改設(shè)計參數(shù)，保證設(shè)計出的機械 產(chǎn)品可以實現(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。本實用新型的轉(zhuǎn)子試驗臺可以完成轉(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 衡實驗等多種功能的測量分析試驗，實現(xiàn)一機多用。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊， 體積小，運輸方便，演示項目多，操作簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性及測試手段先進等優(yōu) 點。在機械旋轉(zhuǎn)設(shè)備的動態(tài)試驗研究及教學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本實用新型的轉(zhuǎn)子試驗臺的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示轉(zhuǎn)子試驗臺實施例的橫截面視圖； 圖3是圖1所示轉(zhuǎn)子實驗臺實施例的主視圖； 圖4是本實用新型的轉(zhuǎn)子試驗系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi).電機，2.電機后支架，3.電機前支架，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。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，以使所屬技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員可以實施本實用新型，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。如圖1所示，并參考圖2和圖3，該試驗臺包括一個底板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1，電機 1通過電機前支架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)。本實用新型中，電機l最好采用直流電機，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)采集器與計算機 相連；計算機還通過一調(diào)速器與電機相連。本實用新型以轉(zhuǎn)子試驗臺為試驗主體，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、模擬、采集、分析于一體的 動態(tài)機械轉(zhuǎn)動試驗臺。該轉(zhuǎn)子試驗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現(xiàn)不同機械旋 轉(zhuǎn)試驗；在配重部位加裝防護板提高了在高轉(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驗，非常適合科研、教學(xué)、 培訓(xùn)演示的轉(zhuǎn)子實驗系統(tǒng)。本實施例的轉(zhuǎn)子試驗臺系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)子試驗臺、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)子試驗臺用于各種機械旋轉(zhuǎn)設(shè)備動態(tài)模擬，振動 測量傳感器用于實時接收轉(zhuǎn)子試驗臺在模擬各種機械轉(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路并行的實時采集記錄存儲系統(tǒng)，專業(yè) 的測試分析軟件可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子試驗的各種振動試驗。整套系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可 完成試驗項目多、系統(tǒng)穩(wěn)定性高等特點。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。利用上述試驗臺進行轉(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。試驗臺的振動傳感器將轉(zhuǎn)軸的振動 傳送到計算機，由計算機繪制出轉(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。但是本試驗改變了轉(zhuǎn)子實驗臺的結(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。利用上述試驗臺進行滑動軸承油膜渦動和油膜振蕩試驗油膜渦動對于滑 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。若最終中心點不能回到原來位置或在新平衡點 繼續(xù)變化，是不穩(wěn)定的，這種軸徑繞平衡位置運動，稱為"渦動"。油膜振蕩是 高速旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子常用流體動壓滑動軸承支撐，設(shè)計不當(dāng)，軸承油膜會使轉(zhuǎn) 子產(chǎn)生強烈的振動，稱為油膜振蕩。油膜振蕩的現(xiàn)象有以下特點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。利用本實用新型進行柔性轉(zhuǎn)子振動測試實驗原理當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支承為各 向同性時，若不計阻尼，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。以上所述實施例只是為說明本實用新型而舉的一種較佳的實施例，本實用 新型的保護范圍不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的基礎(chǔ)上所作的等 同變換或替代，均應(yīng)在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍以 權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求1、一種轉(zhuǎn)子試驗臺，包括底板，其特征在于，所述底板一端安裝有電機，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)子試驗臺，其特征在于，所述電機為直流電機。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子試驗臺，其特征在于，所述電機通過電 機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)子試驗臺，其特征在于，所述電機支架、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)采集器與計算機相連；所述計算機還通過一調(diào)速器與所述電機相連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子試驗臺，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。
專利摘要本實用新型公開了一種轉(zhuǎn)子試驗臺。該試驗臺包括底板，所述底板一端安裝有電機，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的輸出軸和油膜震蕩軸承支架上。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，運輸方便，演示項目多，操作簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性及測試手段先進等優(yōu)點。在機械旋轉(zhuǎn)設(shè)備的動態(tài)試驗研究及教學(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