臨界轉速測量實驗

一、實驗目的
1、了解臨界轉速產生的實質和影響因素；
2、觀察轉軸在通過臨界轉速時的現象；
3、理解剛性軸與撓性軸的概念及設計規定；
4、掌握臨界轉速的測試方法并測定轉軸臨界轉速；
5、驗證臨界轉速的理論計算方法。

二、實驗原理
若轉子旋轉的角速度與轉子彎曲振動的固有圓周頻率相重合，則轉子發生強烈的共振導致轉子的破壞，轉子與此相應的轉速稱為轉子的臨界轉速，一旦遠離臨界轉速，則轉子運行平穩不發生振動。故對設計和操作者來說，使離心壓縮機、離心泵燈葉輪機械的工作轉速遠離臨界轉速，對確保機器工作的安全具有重要意義。
由分析轉子橫向彎曲振動可知，轉子彎曲振動的臨界轉速有1、2、……i階個，各階臨界轉速大致是隨i2增大。由于實際的轉子工作轉速不會太大，所以大多關注轉子的第1、2階臨界轉速。為確保機器運行的安全性，要求工作轉速遠離第1、2階臨界轉速，校核條件為：
對剛性轉子：
對柔性轉子：
為了防止可能出現的軸承油膜振蕩，工作轉速應低于二倍的第一階臨界轉速，即：
對于柔性轉子，要求機器在啟動、運行或停車過程中，盡快越過第一階臨界轉速，決不允許在附近停留，否則轉子將因劇烈振動而遭到破壞。
多轉子的轉軸系統，自由度較多，目前較普遍采用能量法。能量法是一種近似解法而不是理論上的精確解法，其優點是簡單可行，計算雙支點和多個集中載荷轉子的一階轉速比較方便，做為工程計算 已足夠精確。
光電轉速傳感器是利用光電變換原理，它基于周期性變換光電元件（如光電池、光敏電阻、光敏晶體管等）受光強弱，而產生與被測軸轉速成比列的電脈沖信號。采用單頭反射式傳感器，在測量轉軸轉速時，在被測軸上設置反光記號，由光源發生的光線，經聚光鏡聚焦折射成平行光束，照射到斜置45°的半透膜鏡，部分光線由半透膜鏡反射經聚光鏡投射到被測軸上，當被測軸轉動時，投射到轉軸上的光點遇到軸上的反光記號時，產生反射光線反射經聚光鏡、半透膜鏡及聚光鏡投射到光敏管上，使光敏管感光。于是轉軸旋轉時，光敏管間斷地交替感光，從而產生電脈沖信號，經適當放大處理，將信號輸入到數字式頻率計，便可讀到比例于轉軸轉速的數值。若被測軸上的反光記號只有一個，則脈沖頻率等于轉速，若被測軸上有兩個反光記號，則脈沖頻率等于兩倍轉速，依此類推 。
光電傳感器的特點是能實現非接觸測量，對被測軸不增加負載，測量精度比較高，但它在信號脈沖頻率較高時，有脈沖信號減弱的缺點。光電轉速傳感器的測量范圍在30r/min～48k r/min之間，一般使用溫度在0～40℃。

三、實驗儀器設備
DT2234A型數字式光電轉速測試儀，臨界轉速測量試驗裝置

四、實驗步驟
??? 1、觀察與測量臨界轉速測量實驗裝置提供的轉子系統，分析轉子系統的等效系統；
2、熟悉光電轉速測試儀的基本使用方法；
3、開啟電源，緩慢增加轉子轉速，觀察出現的現象并進行判斷，注意到振動現象出現3次則馬上降低轉速；
4、重新將轉子加速，并利用光電轉速測試儀進行臨界轉速的測量；
5、重復測量2～3次；
5、實驗完畢，關閉電機。

五、實驗結果分析、討論