《故障诊断技术》实验指导书.docVIP

实验一 滑动轴承油膜涡动和油膜振荡 一、实验目的 1、认识滑动轴承发生油膜涡动、油膜振荡的现象； 2、观察转子发生油膜涡动、油膜振荡振动幅值和相位以及轴心轨迹的变化情况； 3、分析转子系统发生油膜涡动、油膜振荡的规律及特点； 二、实验仪器 INV1612型多功能柔性转子实验台、数显式调速器、光电传感器、电涡流传感器、振动传感器、INV306U-5164 采集仪、INV 多功能滤波放大器、分析软件。 三、实验原理 油膜涡动：对于滑动轴承受到动载荷时，轴颈会随着载荷的变化而移动位置。移动产生惯性力，此时，惯性力也成为载荷，且为动载荷，取决于轴颈本身的移动。轴颈轴承在外载荷作用下，轴颈中心相对于轴承中心偏移一定的位置而运转。当施加一扰动力，轴颈中心将偏离原平衡位置。若这样的扰动最终能回到原来的位置或在一个新的平衡点保持不变，即此轴承是稳定的；反之，是不稳定的。后者的状态为轴颈中心绕着平衡位置运动，称为“涡动”。涡动可能持续下去，也可能很快地导致轴颈和轴承套的接触。 油膜振荡：高速旋转机械的转子常用流体动压滑动轴承支承，设计不当，轴承油膜常会使转子产生强烈的振动，这种振动与共振不同，它不是强迫振动，而是由轴承油膜引起的旋转轴自激振动，所以称为油膜振荡。。“油膜振荡”可产生与转轴达到临界转速时同等的振幅或更加激烈。油膜振荡不仅会导致高速旋转机械的故障，有时也是造成轴承或整台机组破坏的原因，应尽可能地避免油膜振荡的产生。 油膜振荡的特点： 1、发生于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，转子的振动将剧烈增加，轴心轨迹变化范围剧烈增大，也从原来的“椭圆形”变得 不稳定，呈紊乱状态；振荡产生后，转速继续增加，振动并不减少，也不易消除 3、油膜振荡时，轴心涡动频率通常为转子一阶固有频率，振型为一阶振型； 4、转速在一阶临界转速的两倍以下时可能产生半速涡动，涡动频率为转速的一半。半速涡动的振幅较小，若再提高转速则会发展成为油膜振荡，半速涡动通常在高速轻载轴承情况下发生； 5、转子速度降低时，油膜振荡常常在其开始出现的转速以下仍继续存在，至转速降低到一定程度之后油膜振荡才消失，即：升速时产生油膜振荡的转速与降速时油膜振荡消失的转速不相同，这种现象人们称为“惯性效应”。 发生油膜涡动和油膜振荡时的典型轴心轨迹如图1-1和图1-2所示。 图1-1 图1-2 四、实验内容与步骤 1、按图-3安装实验装置。 图1-3 2、查看实验注意事项，做好实验的准备工作。抽出配重盘橡胶托件，油壶内加入适量的润滑油。 3、按实验仪器使用说明书连接测试系统： 电涡流传感器的前置器由-24V 直流电源供电。电涡流传感器的感应面与被检测物体的表面距离应在 1mm 左右，使间隙电压调整到检定证书中的标准值。 连接传感器、抗混滤波器、INV306U 数据采集仪及计算机 DASP 测试软件。 4、采样参数设置 进入 INV1612 型多功能柔性转子实验系统的转子实验模块：选择转子实验按钮，进入转子实验模块界面。 点击“程序设置[P]”按钮，参照图1-4常规实验缺省的采样和通道参数的设置来分配传感器信号的通道。采集仪的 1 通道接转速（键相）信号，2 通道接水平位移 X 向信号，3 通道接垂直位移 Y 向 信号；对于 0～10000r/min 的转子实验装置，为兼顾时域和频域精度，一般采样频率应设置在 1024～4096Hz 的范围较为合适；程控放大可以将信号放大，但注意不要太大，以免信号过载；X-Y 轴心轨 迹图设置在转轴同一位置的水平和垂直两个位移测点（实验中，因为转轴较细，为了避免传感器磁 头发生磁场交叉耦合引起的误差，所以 X、Y 向传感器不要安装在同一平面内）。 图1-4 在数字跟踪滤波方式[F]选择 0-1X 低通或 0-2X 低通。如选择 0-2X 低通滤波将观察到更有趣味 油膜振荡现象；在虚拟仪器库栏下打开“转速表[F7]”和“幅值表[F8]”，转速表和幅值表都可以拖到屏幕 适当的位置；图谱曲线选择 X-Y（在曲线界面上方，可按热键[K]进行各种测量的快速切换）。 5、检查连线连接无误后，开启各仪器电源；点击开始按钮并同时启动转子。 6、数据采集： 1）X-Y 图：将显示调到 X-Y 图方式，逐渐提高转子转速，同时要注意观察转子转动速度和振幅的变化，接近临界转速时，可以发现振幅迅速增大，转子运行噪声也加大，转子通过临界转速后，振幅又迅速变小，由此可大致确定转子系统基频所在转速区间，系统临界转速大约在 3000r/min 左右。 继续升高转速，观察轨迹变化，当转速大约升至临界转速的两倍左右时，转子的振动剧烈增加， 轴心轨迹也从原来的“椭圆型