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軸承知識
旋轉(zhuǎn)機(jī)組支承系統(tǒng)松動(dòng)的振動(dòng)機(jī)理與故障診斷

旋轉(zhuǎn)類設(shè)備的振動(dòng)故障類型很多,如不平衡、轉(zhuǎn)子彎曲、不對中、軸橫向裂紋以及今天跟你討論的支承系統(tǒng)連接松動(dòng)的問題。

首先,讓我們來了解到底什么是支承系統(tǒng)連接松動(dòng)?

支承系統(tǒng)連接松動(dòng),是指由于配合間隙誤差過大或結(jié)合面螺栓松動(dòng),使支承系統(tǒng)連接剛度降低,從而引起振動(dòng)異常的一種故障類型。如配合面間隙過大、緊力不足,連接螺栓斷裂或松動(dòng)、基礎(chǔ)松動(dòng)、支座變形或出現(xiàn)裂紋等。

由于松動(dòng),極小的不平衡或不對中等都會導(dǎo)致支承系統(tǒng)產(chǎn)生很大的振動(dòng)。

了解概念之后,需要進(jìn)一步掌握它的振動(dòng)機(jī)理。

支承系統(tǒng)連接松動(dòng)故障的振動(dòng)機(jī)理

我們先了解一下振動(dòng)幅值的來源,振動(dòng)幅值的大小是由激振力和機(jī)械阻抗(由系統(tǒng)剛度及阻尼組成的抵抗振動(dòng)的能力)兩個(gè)方面共同決定的。松動(dòng)使連接剛度下降,這是松動(dòng)導(dǎo)致振動(dòng)異常的基本原因。由于松動(dòng)部位的不同,松動(dòng)故障的振動(dòng)機(jī)理可從不同側(cè)面加以說明。

基礎(chǔ)松動(dòng)

基礎(chǔ)松動(dòng)是指機(jī)器的底座、臺板和基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動(dòng),或水泥灌漿不實(shí)以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形。發(fā)生此類振動(dòng)時(shí),是機(jī)器的整體都在振動(dòng),因此,測量轉(zhuǎn)子相對于軸承振動(dòng)的渦流傳感器對此反應(yīng)不夠敏感,往往還需要使用式傳感器來進(jìn)行測量。一般在垂直方向上的振動(dòng)值會相對更大一些。

結(jié)合面緊固螺栓松動(dòng)

結(jié)合面緊固螺栓松動(dòng)是指軸承座、支座、底座、臺板、基礎(chǔ)之間結(jié)合面上的緊固螺栓強(qiáng)度不足、斷裂或松動(dòng),以及支座變形或出現(xiàn)裂紋等。此類振動(dòng)是由于結(jié)合面上存在間隙,導(dǎo)致支承系統(tǒng)產(chǎn)生不連續(xù)位移。

軸承套松動(dòng)

軸承套松動(dòng)是指軸承套或可傾瓦的襯套與軸承座的配合間隙誤差過大,形成間隙過大或軸承緊力不足。軸承套松動(dòng)時(shí),在轉(zhuǎn)子離心力的作用下,軸承套沿圓周方向產(chǎn)生周期性變形,剖分形式的襯套則是沿剖分方面垂直方向產(chǎn)生松動(dòng)位移,從而改變了軸承的幾何參數(shù),進(jìn)而影響到油膜的穩(wěn)定性。

上述三種松動(dòng),都是支承系統(tǒng)的剛度發(fā)生了改變,變化的程度與激振力相關(guān)。由于松動(dòng)的方向性,還造成了支承系統(tǒng)剛度的不對稱,因而使松動(dòng)引起的振動(dòng)顯示非線性特征。

支承系統(tǒng)松動(dòng)的頻譜特征是,除了包含有1倍頻外,還有2和3倍頻···等高次諧波及1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波。另外,理論分析表明,在軸承偏心率及轉(zhuǎn)速偏低時(shí),即ω/ωk<0.75 時(shí)(ω為實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速,ωk為臨界轉(zhuǎn)速),轉(zhuǎn)子振動(dòng)響應(yīng)小于靜變形,此時(shí)松動(dòng)對轉(zhuǎn)子運(yùn)行的影響較小。當(dāng)ω/ωk=0.75~2時(shí),轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)為非線性系統(tǒng),振動(dòng)響應(yīng)除1倍頻外還有2倍頻、3倍頻、…等高次諧波及1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波,且1倍頻幅值隨速比ω/ωk而變化;其中,過臨界轉(zhuǎn)速前,松動(dòng)引起的振動(dòng)較大,系統(tǒng)穩(wěn)定性較差,過臨界后,松動(dòng)所引起振幅反而相對減小。

支承系統(tǒng)連接松動(dòng)故障的診斷

振動(dòng)特征

頻率成分,除工頻外,還有2倍頻、3倍頻等高次諧波及1/2、1/3 等分?jǐn)?shù)諧波,其中,基礎(chǔ)松動(dòng)時(shí),主要為工頻,同時(shí)還會出現(xiàn)某些極低的頻率成分,而軸承套松動(dòng)時(shí),1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波分量相對更為活躍。

波形的重復(fù)性差,振動(dòng)本身具有跳動(dòng)性,各頻率分量時(shí)大時(shí)小。

軸心軌跡混亂,重心漂移。

高次諧波的振幅值大于工頻的一半時(shí),應(yīng)懷疑是否有松動(dòng)現(xiàn)象。

方向性

松動(dòng)振動(dòng)的方向性十分明顯,松動(dòng)方向振動(dòng)大。

敏感參數(shù)

松動(dòng)振動(dòng)對轉(zhuǎn)速的變化很敏感,在增速或減速的過程中,振動(dòng)值會突然變大或變小;此外,對負(fù)荷的變化也有一定的敏感性。

(來源:優(yōu)感設(shè)備診斷中心微信公眾號)

發(fā)布時(shí)間:2022-11-09


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