一种获取转子等效不平衡量的方法和改善转子临界转速振动响应的方法技术

本申请公开了一种获取转子等效不平衡量的方法和改善转子临界转速振动响应的方法，获取转子等效不平衡量的方法包括在转子上选取平衡面并布设等于或多于平衡面数量的传感器，在临界速度以下测量振动响应Y

【技术实现步骤摘要】
一种获取转子等效不平衡量的方法和改善转子临界转速振动响应的方法
本申请涉及领域转子临界转速振动响应领域，具体涉及一种获取转子等效不平衡量的方法和改善转子临界转速振动响应的方法。
技术介绍
在旋转机械中，由于旋转部件(以下简称转子)在制造、加工中存在的误差或者由于材质不均匀性，使其质量分布并不完全按照回转中心对称，形成一定的偏心不平衡量(以下简称不平衡量)。在转子旋转工作时，不平衡量会由于离心力的作用引起支撑系统的振动(不平衡振动)，从而破坏系统的机械性能，因此需要对转子进行平衡校准工作，以降低或消除由于不平衡量产生的振动。如果转子设计为以等于或高于其第一个临界速度运行，则应将其归类为柔性转子(无法忽视不平衡量的转子)。传统的柔性转子动平衡方法主要包括模态平衡法和现场动平衡法，两种方法都需要转子在等于或高于临界速度下的振动信息。然而，在大多数情况下，由于动平衡仪器结构条件的限制，很难运行到转子的超临界速度。现场动平衡则属于基于试重的动平衡方法，虽然可以获取转子高速运行时的响应，但会带来很大工作量，除非是安装、试车、维修阶段，现场动平衡一般是需要尽量避免的。因此，如何从转子低速运行的条件下实现对转子的高速动平衡，即对转子的临界和超临界运行条件下的振动进行抑制，是一个迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的在于克服
技术介绍
中存在的上述缺陷或问题，提供一种获取转子等效不平衡量的方法和改善转子临界转速振动响应的方法，其能够在低于临界转速的测试条件下获取转子的等效不平衡量，并据此改善转子临界转速振动响应。为达成上述目的，采用如下技术方案：一种获取转子等效不平衡量的方法，所述转子由支撑系统支撑绕第一轴转动，所述转子的动态模态参数包括临界速度ω0和阻尼比ζ0已知；其包括：在转子上选取s个垂直于第一轴的平衡面，在支撑系统上沿第一轴布设t个传感器以获取单一方向上的振动响应，其中s为大于或等于1的自然数，t为大于或等于s的自然数；步骤一：在低于临界转速的范围内测量不同转速下各传感器的振动响应Yq(ω)，其中q为传感器序号，其取值范围为从1至t的自然数；定义其中，ω为转子的转速；x为常量，在测量振动位移时x＝2，在测量振动速度时x＝3，在测量振动加速度时x＝4；j为复数符号，定义与传感器相关的复参数通过拟合得到各传感器的Pq；步骤二：对每个平衡面至少一次调整不平衡量，在低于临界转速的范围内测量各次调整后不同转速下的振动响应Yqr(ω)，其中r为每次调整对应的序号；定义相应序号的调整后与传感器相关的相应序号的复函数通过拟合得到各次调整后各传感器的Pqr；步骤三：由于且其中，n为平衡面的序号，其取值范围为从1至s的自然数；hnq为相应序号的传感器至相应序号的平衡面的机械传递率；Un为转子在相应序号的平衡面上的等效不平衡量；Unr为相应序号的调整后相应序号的平衡面上的不平衡量，若该次调整中，该平衡面被调整，则Unr＝Un+Ur′，其中Ur′为该次调整中对该平衡面调整的不平衡量，若该次调整中，该平衡面未被调整，则Unr＝Un；因此，根据Ur′、Pq和Pqr，利用影响系数法求解每个平衡面上的不平衡量Un。进一步地，s≧2。进一步地，s＝2且t＝2。一种改善转子临界转速振动响应的方法，其采用如上中任一项所述的获取转子等效不平衡量的方法获取各平衡面上的等效不平衡量Un，并根据各平衡面上的等效不平衡量Un，在相应的平衡面上对转子进行调整。相对于现有技术，上述方案具有的如下有益效果：本申请的技术方案中，通过与各传感器相关而与转速无关的复参数Pq和Pqr作为桥梁，利用影响系数法求解获得各平衡面上的等效不平衡量Un，因此获得各平衡面上的等效不平衡量Un，因此本申请的技术方案能够实现在低于临界转速的测试条件下获取转子的等效不平衡量，降低了对平衡测量仪器的要求，也可以避免因空气中轴承摩擦产生过多热量而造成对某些特殊轴承的损坏。采用本申请的技术方案，无需现场高速动平衡，因此避免了因试重而带来的大量工作量。现具体说明如下：现有技术中，已知转子的同步振动响应Y(ω)遵守以下规律，其中U为不平衡量。其中，x为常量，在测量振动位移时x＝2，在测量振动速度时x＝3，在测量振动加速度时x＝4；本申请通过设置等效不平衡面以及传感器，并定义hnp为特定等效不平衡面与特定传感器之间的机械传递效率(只与传感器位置和等效不平衡面的位置有关)，应用上述规律后，传感器处的振动响应Yq(ω)可表达为：定义和后，Yq(ω)＝PqZ(ω)由此，Pq形成了与传感器相关而与转速无关的复参数，进一步就可以通过调整各平衡面上的不平衡量，利用影响系数法求解Un。上述不平衡量Un虽然是在低速测量条件下获得的，但根据其对转子进行调整，仍能很好地改善转子临界转速振动响应。设置s≧2，则在旋转轴方向上具有一定长度的转子均能够实现有效的调整。设置s＝2且t＝2，则除非是在旋转轴方向上特别长的的转子，都能够以最小的测量工作量，得到有效的调整。附图说明为了更清楚地说明实施例的技术方案，下面简要介绍所需要使用的附图：图1为测量系统示意图；图2为平衡面上不平衡量的示意图；图3为第一传感器在低速区测得的振动加速度响应；图4为第二传感器在低速区测得的振动加速度响应；图5为调整前后第一传感器在各个转速下测得的振动加速度响应对比；图6为调整前后第二传感器在各个转速下测得的振动加速度响应对比；主要附图标记说明：测量系统10；转子1，轴11，轴键相标记111，第一圆盘12，第一平衡面121，第二圆盘13，第二平衡面131；变速电机2；支撑系统3，第一轴承31，第二轴承32；第一传感器41，第二传感器42，相位传感器43；数据采集模块51，数据处理模块52。具体实施方式权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意为“包含但不限于”。下面将结合附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1，图1示出了测量系统10的结构。如图1所示，测量系统10包括转子1、变速电机2、支撑系统3、第一传感器41、第二传感器42、相位传感器43、数据采集模块51和数据处理模块52。其中，转子1包括彼此固接的轴11、第一圆盘12和第二圆盘13。在轴11上设置有轴键相标记111，实施例分别设置第一圆盘12和第二圆盘13相对的两个垂直于轴11的延伸方向的表面为第一平衡面121和第二平衡面131。第一平衡面121和第二平衡面131均可以用于附接质量块，以在相应的平衡面上改变不平衡量。本实施例中，转子1的动态模态参数包括临界速度ω0和阻尼比ζ0，可通过现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获取转子等效不平衡量的方法，所述转子由支撑系统支撑绕第一轴转动，所述转子的动态模态参数包括临界速度ω

【技术特征摘要】
1.一种获取转子等效不平衡量的方法，所述转子由支撑系统支撑绕第一轴转动，所述转子的动态模态参数包括临界速度ω0和阻尼比ζ0已知；其特征是，包括：
在转子上选取s个垂直于第一轴的平衡面，在支撑系统上沿第一轴布设t个传感器以获取单一方向上的振动响应，其中s为大于或等于1的自然数，t为大于或等于s的自然数；步骤一：
在低于临界转速的范围内测量不同转速下各传感器的振动响应Yq(ω)，其中q为传感器序号，其取值范围为从1至t的自然数；
定义
其中，ω为转子的转速；
x为常量，在测量振动位移时x＝2，在测量振动速度时x＝3，在测量振动加速度时x＝4；
j为复数符号，
定义与传感器相关的复参数
通过拟合得到各传感器的Pq；
步骤二：
对每个平衡面至少一次调整不平衡量，在低于临界转速的范围内测量各次调整后不同转速下的振动响应Yqr(ω)，其中r为每次调整对应的序号；
定义相应序号的调整后与传感器相关的相应序号的复函数
通过拟合得到各次调整后各传感器的Pqr；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华耿，邓振鸿，吴太欢，张保强，冯吴俊，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35