摘 要

各种工作过程中的机械设备，都存在不同程度的振动，设备故障发生的极大比重是振动，振动对设备安全稳定运行的重要影响因素。为了更好的研究机械振动，保障机械可以安全稳定的运行，产生了机械振动故障诊断。大型实体机械在进行振动诊断时，操作困难，为了更好研究机械振动，及其所产生的故障，本文的多自由度扭振系统的旋转机械模拟振动试验台，以单自由度扭振系统为基础来进行设计，并配备了相应数据分析软件，可以很方便地描绘出实验数据所对应的频谱图、波特图(幅频和相频特性曲线)、轴心轨迹、阶次频、摩擦、油膜涡动与振荡等。本实验台可以使旋转机械振动得以有效的模拟，使大型旋转机械实际运行中所产生的多种振动现象得以重现，为专门进行振动故障测试、振动故障诊断与研究及科研院校的实验室提供了简单有效的实验手段。

关键词：振动；旋转机械；模拟实验；试验台；转子

Abstract

All kinds of machinery and equipment in the operation, there are different levels of vibration, vibration in equipment failure in a large proportion, is an important factor affecting the safety of equipment, stable operation. In order to better study the mechanical vibration and ensure the safe and stable operation of the machine, the fault diagnosis of mechanical vibration is produced. When the large physical mechanical vibration diagnosis. It is difficult to operate, in order to better study of mechanical vibration, and the fault, this paper with single degree of freedom vibration system based design multi degree of freedom system of torsional vibration of rotating machinery vibration test bench simulation, and is equipped with the corresponding number according to the analysis software, can make the experiment can easily depict the Bode diagram (amplitude frequency and phase frequency characteristic curve), frequency spectrum, order frequency, orbit, oil film vortex dynamic and oscillation, friction. The test-bed can effective simulation of rotating machinery vibration, can effectively reproduce various vibration phenomena of large rotating machinery, is engaged in the vibration testing and vibration research and scientific research colleges and universities laboratory and provide effective and convenient method.

Key Words: vibration; rotating machinery; simulation experiment; test bench; rotor

目 录

第一章 绪论 1

1.1旋转机械振动模拟实验的重要性 1

1.2旋转机械振动模拟实验的研究与发展趋势 2

第二章 旋转机械振动模拟试验台 4

2.1试验台设计背景 4

2.2试验台设计原理 4

2.3试验台大致综述 6

2.4 试验台装配和零件参数 7

2.5 试验台部件安装与操作 8

2.5.1 轴承座安装 9

2.5.2转子与轴的安装 9

2.5.3联轴节的使用与安装 10

2.5.4 转速测量传感器安装 10

2.5.5电涡流传感器安装 11

2.5.6维护与保养 11

2.5.7运输和贮存 11

2.5.8基本配置 12

第三章 试验台典型试验操作 13

3.1试验台典型实验 13

3.1.1振动实验观察 13

3.1.2摩擦 16

3.1.3涡动与油膜振荡 18

3.1.4自由转子扰动 19

3.2 试验台典型实验实例 19

3.2.1共振试验 20

3.2.2油膜涡动 23

3.3 试验台的缺点及改进 28

第四章 结论与展望 29

4.1结论 29

4.2展望 29

致 谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

1.1旋转机械振动模拟实验的重要性

在船舶、石化、电力等许多行业中，柴油机、汽轮机、电动机、风机等机械及其配套轴系都属于回旋机械，是极其重要的机械设备。机械设备及其配套轴系在运转过程中，都存有不同水平的振动，这是旋转机械的共有特性。但是，机器的不同，或者同一台机器其发生的振动状况在各个时刻或各个状态下，也是有差异的，这就是机械振动的特殊性[^[1]]。这些机械一旦出现故障，引起的经济损严极为重大。

机械故障中的极大比例是振动，它是机械设备平稳安全运行的关键因素。振动是对机械进行安全评估的关键指标之一，是工程机械的“晴雨表”，反映了机械设备的运行平稳状态。机械设备稳定工作时，其振动峰值、振动幅度变化值都是很小的。设备出现了一定程度的设备故障时，会出现机械的振动峰值变大、振动幅度变得起伏不定等现象。

振动对机械结构平稳运行的主要危害表现在：

(1)轴承合金会因过大振动产生疲劳损坏；

(2)过大振动将会造成通流部分磨损，严重时将会导致大轴弯曲；

(3)部件过大振动时，将会承受大幅的交变应力，联结螺栓、转子、地基等极易损坏[^[2]]。

在当今，回旋及扭转机械的振动问题有很大一部分是因为转子偏心引起的，所以，可以说转子偏心是引起回旋及扭转机械振动的重要原因之一，对于线性系统而言，由于转子偏心引起的振动，其频率就是转子的旋转频率，而当转子有非线性特性时，引起转子旋转的频率会变为失衡的基频，以及带有一系列高阶谐波引起的振动，为了消除或减少因为失衡导致的振动，就必须对转子进行动平衡[^[3]]。