一種滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，包括以下步驟：⑴將待識(shí)別軸承固定在試驗(yàn)臺(tái)上；⑵轉(zhuǎn)軸位于軸承與轉(zhuǎn)軸動(dòng)力輸入端之間的部位為轉(zhuǎn)軸軸段，在轉(zhuǎn)軸軸段上設(shè)置鍵相標(biāo)記作為后續(xù)轉(zhuǎn)速分析和鍵相、同步采集分析基準(zhǔn)；⑶對(duì)轉(zhuǎn)軸軸段施加不平衡力作為激勵(lì)力；⑷將轉(zhuǎn)軸升速到試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，分別測(cè)量轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)、轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軸承的振動(dòng)位移；⑸由轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)計(jì)算軸承所受動(dòng)態(tài)載荷；⑹將軸承動(dòng)態(tài)載荷和轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移代入軸承潤(rùn)滑理論相應(yīng)計(jì)算公式，得到兩組求解方程；⑺改變不平衡力，得到另外兩組求解方程；⑻求解四組求解方程，獲得軸承動(dòng)力特性系數(shù)。本發(fā)明專利技術(shù)可對(duì)大型軸承開展試驗(yàn)，無(wú)需配備激振器等大型設(shè)備，識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，屬于正置試驗(yàn)法，可以為技術(shù)人員分析滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要應(yīng)用于電力、冶金、石化等行業(yè)中的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等。
技術(shù)介紹
滑動(dòng)軸承是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要部件，起著支撐轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵作用，對(duì)于保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。在轉(zhuǎn)子-滑動(dòng)軸承所組成的系統(tǒng)中，軸承動(dòng)力特性對(duì)于系統(tǒng)不平衡響應(yīng)、臨界轉(zhuǎn)速、穩(wěn)定性等動(dòng)力特性的影響很大，是機(jī)組設(shè)計(jì)和故障診斷、治理時(shí)的主要考慮因素。滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性研究大多建立在線性化、小擾動(dòng)假設(shè)基礎(chǔ)上，此時(shí)軸承動(dòng)力特性可以用將油膜力在平衡點(diǎn)附近作線性化展開后的8個(gè)剛度、阻尼系數(shù)來(lái)表示。這8個(gè)系數(shù)統(tǒng)稱為滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)。目前，滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)求解有理論計(jì)算法和試驗(yàn)識(shí)別法兩種。其中，理論計(jì)算法是通過數(shù)值差分或其它方法求解滑動(dòng)軸承流體動(dòng)力潤(rùn)滑Reynolds方程及其壓力擾動(dòng)方程，從而求出8個(gè)剛度、阻尼系數(shù)。但是，滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性與軸頸偏心、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油特性、軸承形式、供油方式等都有關(guān)，影響因素較多，采用該方法建立的計(jì)算分析模型難以全面考慮，計(jì)算模型中的假設(shè)也較多，邊界條件難以準(zhǔn)確選取，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在一定的誤差。而滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性試驗(yàn)識(shí)別法有很多種，常見的有(I)倒置試驗(yàn)法。將軸承懸掛起來(lái)，軸名義上只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)軸承在軸上浮動(dòng)，即可在載荷作用下在垂直于軸線的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。通過施加激勵(lì)力到軸承上，求出軸承阻抗函數(shù)，根據(jù)振動(dòng)變化由阻抗函數(shù)反求出軸承動(dòng)力特性系數(shù)。這種方法又可以進(jìn)一步細(xì)分為(a)載荷增量(影響系數(shù))法。分別在軸頸垂直和水平方向上施加靜載荷，測(cè)量加載后轉(zhuǎn)子在垂直、水平方向上的偏移量，組成影響系數(shù)矩陣，求逆得到剛度系數(shù)矩陣。這種方法只能求得剛度矩陣，無(wú)法求出阻尼矩陣；(b)動(dòng)態(tài)激振法。在垂直、水平方向上施加動(dòng)態(tài)激振力，測(cè)量軸頸同頻振動(dòng)響應(yīng)。一次激勵(lì)可以建立4個(gè)方程，2次線性獨(dú)立激振可以得到8個(gè)方程。此法需要兩次實(shí)驗(yàn)，由于2次實(shí)驗(yàn)的條件不可能完全相同，可能會(huì)帶來(lái)一定誤差；(C)復(fù)合激勵(lì)法。同時(shí)采用包含兩種不同頻率的簡(jiǎn)諧激振力，對(duì)軸頸在垂直/水平方向施加激勵(lì)，利用振動(dòng)響應(yīng)頻率和激振力頻率相同的條件，一次性求得8個(gè)系數(shù)。這種方法比較快捷；(d)瞬態(tài)激勵(lì)法。對(duì)軸頸施加瞬態(tài)激勵(lì)力或沖擊力，測(cè)出軸頸在沖擊激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，利用信號(hào)頻譜分析等方法建立求解方程組。這種方法試驗(yàn)工作量小，但是沖擊激勵(lì)時(shí)，某些頻率的能量可能比較弱，有可能導(dǎo)致這些頻率點(diǎn)的識(shí)別誤差較大。(2)正置試驗(yàn)法。把試驗(yàn)軸承固定的軸承試驗(yàn)臺(tái)稱為正置結(jié)構(gòu)。這種方法又可以進(jìn)一步細(xì)分為(a)不平衡響應(yīng)(模態(tài)綜合)法。利用有限元等方法建立轉(zhuǎn)子-軸承-軸承座系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型，由系統(tǒng)在2組不平衡工況下的振動(dòng)響應(yīng)差值構(gòu)建求解方程組，識(shí)別動(dòng)力特性系數(shù)。這種方法需要建立較為精確的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析模型，識(shí)別精度受模型精度的影響較大；(b)平衡臺(tái)試驗(yàn)識(shí)別法。利用大型動(dòng)平衡臺(tái)開展測(cè)試。建立動(dòng)平衡臺(tái)軸承-擺架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型，通過改變動(dòng)平衡臺(tái)擺架剛度，以不平衡力作為激勵(lì)力，測(cè)取剛度改變前后的轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)，建立求解方程組。這種方法的誤差主要來(lái)源于擺架結(jié)構(gòu)參數(shù)的準(zhǔn)確性，如擺架剛度等；倒置試驗(yàn)法需要配置專門的設(shè)備將軸承懸掛起來(lái)測(cè)試，試驗(yàn)工作量較大，對(duì)于大型軸承而言有一定困難。正置試驗(yàn)法由于軸是旋轉(zhuǎn)的，很難對(duì)它施加動(dòng)態(tài)載荷將軸承振動(dòng)“真正”激發(fā)起來(lái)，需要借助于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型等，該方法一直用得較少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)施、識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確、成本較低且可以對(duì)大型軸承開展試驗(yàn)的滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法。本專利技術(shù)的上述目的通過以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特征在于包括以下步驟⑴將待識(shí)別的軸承固定在試驗(yàn)臺(tái)上；⑵轉(zhuǎn)軸位于軸承與轉(zhuǎn)軸動(dòng)力輸入端之間的部位為轉(zhuǎn)軸軸段，在轉(zhuǎn)軸軸段上設(shè)置鍵相標(biāo)記作為后續(xù)轉(zhuǎn)速分析和鍵相、同步采集分析基準(zhǔn)；⑶對(duì)轉(zhuǎn)軸軸段施加不平衡力作為激勵(lì)力；⑷將轉(zhuǎn)軸升速到試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，分別測(cè)量轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)、轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軸承的振動(dòng)位移；(5)由轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)計(jì)算軸承所受動(dòng)態(tài)載荷；(6)將已計(jì)算得到的軸承動(dòng)態(tài)載荷和測(cè)量得到的轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移代入軸承潤(rùn)滑理論的相應(yīng)計(jì)算公式，得到兩組求解方程；(7)改變不平衡力，重復(fù)所述步驟⑷ (6)，得到另外兩組求解方程；(8)求解由所述步驟(6)、(7)得出的四組求解方程，得到四個(gè)未知數(shù)的數(shù)值，計(jì)算軸承剛度和阻尼系數(shù)，即獲得滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)。作為本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式，在所述步驟⑵中，所述鍵相標(biāo)記采用反光條，在轉(zhuǎn)軸軸段的正上方設(shè)有光電傳感器，以使反光條轉(zhuǎn)動(dòng)至正對(duì)光電傳感器位置時(shí)發(fā)送出一個(gè)鍵相脈沖信號(hào)。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，在所述步驟⑶中，在轉(zhuǎn)軸軸段上設(shè)置配重盤，并在配重盤的選定角度處安裝不平衡配重，構(gòu)成不平衡力，角度計(jì)算以反光條為O °基準(zhǔn)，逆轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檎Ｍㄟ^改變?cè)囼?yàn)臺(tái)輪盤上不平衡配重的大小和角度即可以實(shí)現(xiàn)基于不平衡力的工頻激勵(lì)，無(wú)需配備激振器等大型設(shè)備。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式，在所述步驟⑷中，所述轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移是轉(zhuǎn)軸相對(duì)于6軸承在水平和垂直方向上的振動(dòng)數(shù)值X (t)，y (t)，該振動(dòng)數(shù)值分別由設(shè)置在軸承端部垂直和水平方向上的垂直振動(dòng)傳感器與水平振動(dòng)傳感器測(cè)量獲得，所述垂直振動(dòng)傳感器與水平振動(dòng)傳感器分別連接信號(hào)采集分析儀，所述轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移信號(hào)與所述鍵相脈沖信號(hào)發(fā)送至信號(hào)采集分析儀。作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述步驟⑷中，測(cè)量轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)采用應(yīng)變片，將反光條盤動(dòng)至轉(zhuǎn)軸軸段的正上方，在轉(zhuǎn)軸軸段靠近待識(shí)別軸承非自由端的截面垂直和水平方向上各布置一組用于測(cè)量截面彎矩的應(yīng)變片，所述應(yīng)變片輸出動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)，該動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變值εια)，ε2α):①采用坐標(biāo)變換法，求出固定坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變值ε 水平(t) = ε j (t) cos ω t~ ε 2 (t) sin ω t⑴ε 垂直(t) = ε j (t) sin ω t+ ε 2 (t) cos ω t式中ω為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；②由動(dòng)態(tài)應(yīng)變值計(jì)算動(dòng)態(tài)彎矩M垂直(t) = EXWX ε 垂直(t)(2)M水平(t) = EXffX ε 水平⑴其中E，W分別為轉(zhuǎn)軸彈性模量和截面模量；③根據(jù)軸段力學(xué)數(shù)學(xué)模型，忽略軸段自身的不平衡量，計(jì)算軸承垂直和水平方向上所承受的動(dòng)態(tài)載荷f β直⑴，f 7jCT⑴本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，其特征在于包括以下步驟：⑴將待識(shí)別的軸承固定在試驗(yàn)臺(tái)上；⑵轉(zhuǎn)軸位于軸承與轉(zhuǎn)軸動(dòng)力輸入端之間的部位為轉(zhuǎn)軸軸段，在轉(zhuǎn)軸軸段上設(shè)置鍵相標(biāo)記作為后續(xù)轉(zhuǎn)速分析和鍵相、同步采集分析基準(zhǔn)；⑶對(duì)轉(zhuǎn)軸軸段施加不平衡力作為激勵(lì)力；⑷將轉(zhuǎn)軸升速到試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，分別測(cè)量轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)、轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軸承的振動(dòng)位移；⑸由轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)計(jì)算軸承所受動(dòng)態(tài)載荷；⑹將已計(jì)算得到的軸承動(dòng)態(tài)載荷和測(cè)量得到的轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移代入軸承潤(rùn)滑理論的相應(yīng)計(jì)算公式，得到兩組求解方程；⑺改變不平衡力，重復(fù)所述步驟⑷～⑹，得到另外兩組求解方程；⑻求解由所述步驟⑹、⑺得出的四組求解方程，得到四個(gè)未知數(shù)的數(shù)值，計(jì)算軸承剛度和阻尼系數(shù)，即獲得滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，其特征在于包括以下步驟 ⑴將待識(shí)別的軸承固定在試驗(yàn)臺(tái)上； ⑵轉(zhuǎn)軸位于軸承與轉(zhuǎn)軸動(dòng)力輸入端之間的部位為轉(zhuǎn)軸軸段，在轉(zhuǎn)軸軸段上設(shè)置鍵相標(biāo)記作為后續(xù)轉(zhuǎn)速分析和鍵相、同步采集分析基準(zhǔn)； ⑶對(duì)轉(zhuǎn)軸軸段施加不平衡力作為激勵(lì)力； ⑷將轉(zhuǎn)軸升速到試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，分別測(cè)量轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)、轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軸承的振動(dòng)位移； (5)由轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)計(jì)算軸承所受動(dòng)態(tài)載荷； (6)將已計(jì)算得到的軸承動(dòng)態(tài)載荷和測(cè)量得到的轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移代入軸承潤(rùn)滑理論的相應(yīng)計(jì)算公式，得到兩組求解方程； (7)改變不平衡力，重復(fù)所述步驟⑷ (6)，得到另外兩組求解方程； ⑶求解由所述步驟(6)、(7)得出的四組求解方程，得到四個(gè)未知數(shù)的數(shù)值，計(jì)算軸承剛度和阻尼系數(shù)，即獲得滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，其特征在于在所述步驟⑵中，所述鍵相標(biāo)記采用反光條，在轉(zhuǎn)軸軸段的正上方設(shè)有光電傳感器，以使反光條轉(zhuǎn)動(dòng)至正對(duì)光電傳感器位置時(shí)發(fā)送出一個(gè)鍵相脈沖信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，其特征在于在所述步驟⑶中，在轉(zhuǎn)軸軸段上設(shè)置配重盤，并在配重盤的選定角度處安裝不平衡配重，構(gòu)成不平衡力。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，其特征在于在所述步驟⑷中，所述轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移是轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軸承在水平和垂直方向上的振動(dòng)數(shù)值x(t)，y(t)，該振動(dòng)數(shù)值分別由設(shè)置在軸承端部垂直和水平方向上的垂直振動(dòng)傳感器與水平振動(dòng)傳感器測(cè)量獲得，所述垂直振動(dòng)傳感器與水平振動(dòng)傳感器分別連接信號(hào)采集分析儀，所述轉(zhuǎn)軸振動(dòng)位移信號(hào)與所述鍵相脈沖信號(hào)發(fā)送至信號(hào)采集分析儀。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滑動(dòng)軸承動(dòng)力特性系數(shù)試驗(yàn)識(shí)別方法，其特征在于在所述步驟⑷中，測(cè)量轉(zhuǎn)軸軸段動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)采用應(yīng)變片，將反光條盤動(dòng)至轉(zhuǎn)軸軸段的正上方，在轉(zhuǎn)軸軸段靠近待識(shí)別軸承非自由端的截面垂直和水平方向上各布置一組用于測(cè)量截面彎矩的應(yīng)變片，所述應(yīng)變片輸出動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)，該動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變值 ε “t)，ε 2(t)； 在所述步驟(5)中 ①采用坐標(biāo)變換法，求出固定...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高慶水，鄧小文，張楚，劉石，馮永新，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：