论文总字数：18881字

摘 要

机器振动不仅会产生噪声，加速轴承磨损，甚至严重影响产品的性能和使用寿命。任何机械都不能在临界转速下工作。当旋转机械的转子在临界转速下运行时，轻则使转子振动加剧，重则造成事故。因此，确定转子系统的实际各阶段临界转速十分重要，采用实测与理论计算相结合是获得准确的临界转速的有效方法。

本课题采用影响系数法计算转子轴的二阶临界转速。在此基础上进行转子轴的设计和校核，根据轴选择了滑动轴承，选择了凸缘联轴器并校核，完成了试验台的整体设计。

关键词：转子试验台，临界转速，设计校核

Abstract

Vibration machine will not only induced noise ,accelerated bearing wear,or even seriously affect the performance and service life of products. Any mechanical can’t be used in the critical speed. When the rotor running in the critical speed,the rotor vibration is aggravating, even worse, the accident will has been caused. Therefore, it is very important to determine the critical rotation speed of the rotor system of each stage, the combination of theory and calculation is an effective method to obtain the accurate critical speed .

The influence coefficient method has been used to calculate the second-order critical speed of rotor shaft in the subject.The rotor shaft has been designed and checked on this basis.According to the rotor,selecting the sliding bearing,choosing and checking the flange coupling to complete the overall design of the test bench.

Key words:rotor test-bed, critical speed, design verification

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2该领域的研究进展情况 1

1.3转子在工业中的应用 3

1.3.1转子的分类 3

1.3.2转子在工业中的应用 4

第二章 转子动平衡 5

2.1动平衡定义 5

2.1扰性（柔性）转子动平衡 5

2.1.1柔性转子动平衡特点 5

2.1.2柔性转子动平衡方法 5

2.1.3传统动平衡法缺点 7

2.1.4改善转子平衡的方式 8

2.2无试重动平衡理论 8

第三章 转子系统的临界转速 10

3.1转子临界转速计算方法 10

3.1.1影响系数法 10

3.1.2有限元法计算临界转速 12

3.1.3 ANSYS计算临界转速的方法 13

3.1.4基于新模型的计算转子支承系统临界转速的方法 13

3.1.5转子临界转速的机械导纳综合分析法 14

3.2影响临界转速的因素 14

3.3临界转速的工程意义及其重要性 15

第四章 转子轴临界转速实验 17

4.1概述 17

4.2组成及技术参数 17

4.3安装与一般操作 18

4.3.1轴承座的安装 19

4.3.2转子与轴的安装 19

4.3.3 平衡螺钉的安装 21

4.3.4联轴节的使用与安装 21

4.3.5转速测量（键相）传感器的安装 22

4.3.6摩擦螺钉架的使用 22

4.4柔性转子临界转速的测量 22

4.4.1柔性转子振动模拟试验台 22

第五章 转子试验台设计 28

5.1 轴的设计 28

5.1.1轴的总体设计信息 28

5.1.2确定轴的最小直径 28

5.2轴的校核 28

5.2.1求轴上的载荷 28

5.3轴承的选用与校核 30

5.3.1轴承的选用 30

5.3.2轴承的验算 32

5.4联轴器选择 32

5.5 其余零部件设计 34

致 谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

随着现代旋转机械转速的提高，机组容量的增大，机组转子的轴向尺寸也越来越大，细而长的转子，挠(柔)性增加，使得转子的临界转速大大下降，工作转速将超过第一阶临界转速或第二、第三阶临界转速。如果平衡不好，转子在一阶临界转速附近振动剧烈，很难越过临界转速。任何机械都不能在临界转速下工作。强行在临界转速下工作，则将不利生产、危害操作人员，甚至造成事故。为确保机器安全运行，回转轴系的工作转速必须在其各阶临界转速一定范围以外。

为了使转子工作转速在加速至临界转速时，振动情况大大改观，并能够顺利到达工作转速，需要在临界转速附近平衡转子。因此，准确地计算转子的临界转速对于转子动平衡具有十分重要的意义。

设计柔性转子临界转速试验台的目的是准确的测出转子各阶临界转速数值或其范围，，从而使轴系的工作转速避开它的任何一阶临界转速，以防止发生这类特殊的共振动危害。如果轴系的工作转速不能任意变动，则需采用改变轴系尺寸、结构等方法来改变临界转速的数值，务使轴系新的临界转速远离其工作转速。

1.2该领域的研究进展情况

Thearle和Baker最早将影响系数法运用到动平衡中，研究了两个平衡面、两个测量点、单一平衡转速的确定点影响系数平衡法(Exact-point influence coefficient balancing method)。Goodman提出了将最小二乘法运用到动平衡影响系数法中，计算柔性转子动平衡时测点数大于平衡面数时所需的配重量。

Tessarzik等人针对确定点平衡法以及最小平方法的最佳平衡校正计，用实验来评估影响系数法的价值。Pilkey和Baileyt利用线性程式设计技术(Linear programming techniqne)来限制配重量的大小，并根据限制条件来寻找出最佳平衡面位置。此外，其它有关于影响系数平衡在解析方法以及实验研究方面的重要文献列述于Darlow的著作中。

我国的转予动平衡研究起步较晚，但近年来发展迅速，取得了较大的进展。浙江大学顾晃教授等人提出了“影响系数修正方法”，对不准确的影响系数加以修正，它是通过借鉴同类机组或以往测试的影响系数，来减少平衡过程中的开车次数。上海机械学院朱闯等人提出“识别不平衡量的数据处理方法”，此外他们还首次提出阻尼最小二乘的概念，解决了大型线性方程组的病态问题。山东工业大学的张耀荣对影响系数提出了逐步逼近的修正措施。为了避免利用影响系数法计算出的校正重量太大，哈尔滨工业大学刘荣强等人提出了“大型机组柔性转子的影响系数余量平衡法”。西安交通大学的徐宾刚、屈粱生等人针对目前转子动平衡技术需多次试重起车的不足，研究了柔性转子在无试重起车情况下进行动平衡的理论和方法。株洲608所邓旺群等对航空发动机转子的动平衡做了很多实际的工作。

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