卧式螺旋卸料沉降离心机是一种应用广泛的离心沉降分离设备,其转子系为由转鼓与螺旋同心装配的特殊双转子结构,振动问题是制约其发展的主要因素。为此,本文针对某型高速卧式螺旋卸料沉降离心机开展了振动测试分析和数值模拟计算的研究,分析了卧式螺旋卸料沉降离心机主要的振动故障,研究了卧式螺旋卸料沉降离心机的动力学特性。针对负载工况下的卧式螺旋卸料沉降离心机进行了系统的振动测试,包括开机过程、匀速过程和停车过程,并应用时域图、幅频图、轴心轨迹和频谱图等方法分析了卧式螺旋卸料沉降离心机的振动特征,得到了卧式螺旋卸料沉降离心机的临界转速为4833r/min。结果表明,采用测定副临界转速法来确定卧式螺旋卸料沉降离心机的临界转速是有效的,而且还可以避免机器在临界转速下运行保障机器的安全;同时由于转鼓与螺旋之间存在差转速,振动会伴随着“拍振”,这使卧式螺旋卸料沉降离心机振动的危险性更高,发生故障的可能性更大。采用有限元软件方法建立了卧式螺旋卸料沉降离心机转子系的三维有限元模型,并进行转子动力学计算分析,得到了转鼓、螺旋和不同工况下转子系的涡动频率、临界转速、相应振型以及物料参数对卧式螺旋卸料沉降离心机临界转速的影响。结果表明,耦合后转子系的各阶临界转速低于其部件转鼓和螺旋相应的各阶临界转速,耦合后转子系的振型与转鼓和螺旋的涡动频率由低到高排列所相应的振型一一对应;同时,空载下转子系的临界转速为4914.2r/min,负载下转子系的临界转速为4857.7r/min,差别为1.15%,因此在实际工程上计算卧式螺旋卸料沉降离心机的临界转速时,可忽略物料的影响。在卧式螺旋卸料沉降离心机转子系数值模拟研究的基础上,耦合机座与转子系构建了整机三维有限元模型,对负载工况下的整机进行转子系动力学计算分析,得到了整机的临界转速、相应振型及不平衡响应特性,并就机座的结构参数对卧式螺旋卸料沉降离心机临界转速的影响进行了研究。结果表明,卧式螺旋卸料沉降离心机的最低阶临界转速由刚度最低的部件决定;改变机座的结构参数对机座激励引起的整机振动产生较大的影响;经过优化改造后,整机正常工况下的振动由原来6.0mm/s下降到3.4mm/s,降幅43%,优化效果明显。本文的研究结果,对卧式螺旋卸料沉降离心机结构的优化设计具有较大的指导价值,对旋转机械的振动故障诊断和防振设计具有重要的意义。