振動檢測儀-檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障及其特點
旋轉(zhuǎn)軸的振動分類
旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動按機(jī)械振動性質(zhì)可以分為三類:
強(qiáng)迫振動
強(qiáng)迫振動又稱同步振動,它是由外界持續(xù)周期性激振力作用而引起的振動。強(qiáng)迫振動從外界不斷地獲得能量來補(bǔ)償阻尼所消耗的能量,使系統(tǒng)始終保持持續(xù)的等幅振動。該振動反過來并不影響擾動力。產(chǎn)生強(qiáng)迫振動的主要原因有轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、聯(lián)軸器不對中、轉(zhuǎn)子與定子磨擦、機(jī)械部件松動、轉(zhuǎn)子部件或軸承破損等。強(qiáng)迫振動的特點在于強(qiáng)迫振動的頻率總是等于擾動力的頻率。例如,由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡而引起的強(qiáng)迫振動,其頻率恒等于轉(zhuǎn)速頻率。
自激振動
機(jī)器在運(yùn)行過程中,由于機(jī)械內(nèi)部運(yùn)動本身所產(chǎn)生的交變力而引起的振動叫自激振動。其特點是一旦振動停止,交變力也自然消失;自激振動的頻率就是機(jī)械的固有頻率(或臨界頻率),與外來激勵的頻率無關(guān)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常見的自激振動有:油膜渦動和油膜振蕩。它主要由轉(zhuǎn)子內(nèi)阻、動靜部件間的干磨擦等引起。
與強(qiáng)迫振動相比,自激振蕩出現(xiàn)比較突然,振蕩強(qiáng)度比較嚴(yán)重,短時間內(nèi)就會對機(jī)器造成嚴(yán)重破壞。
非定常強(qiáng)迫振動
非定常強(qiáng)迫振動是由外來擾動力而引起的一種強(qiáng)迫振動。其特點是與擾動力具有相同的頻率;振動本身反過來會影響擾動力的大小與相位;振動的幅值和相位都是變化的。比如轉(zhuǎn)子軸上某一部位出現(xiàn)不均勻的熱變形,就相當(dāng)于給轉(zhuǎn)子增加了不平衡質(zhì)量,它將會使振動的幅值和相位都發(fā)生變化。反過來,振動幅值和相位的變化又影響不均勻熱變形的大小與部位,從而使強(qiáng)迫振動連續(xù)不斷地發(fā)生變化。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障及其特點
不平衡
轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見故障之一。在制造與維修過程中,雖都要對轉(zhuǎn)子作仔細(xì)平衡,使不平衡量小于限定值。但經(jīng)過一段時間的運(yùn)行,不平衡量會逐漸增大。由于轉(zhuǎn)子處于***速運(yùn)行狀態(tài),偏心量的少許增加,都會使慣性離心力劇增,使機(jī)器的功能下降,甚至無法繼續(xù)運(yùn)行。
轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動有以下特點:
1.振幅隨轉(zhuǎn)速的上升而增加;
2.振動的頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同;
3.振動方向以徑向為主;
4.振動相位常保持一定角度。
當(dāng)不平衡重量只存在于一個平面內(nèi)時,這種不平衡稱為靜不平衡;而當(dāng)在多個平面內(nèi)有不平衡情況時,就是動不平衡。
不同軸
所謂旋轉(zhuǎn)軸不同軸,是指用聯(lián)軸器連接起來的兩根軸的中心線有偏移。存在不同軸時,容易發(fā)生軸向振動,使轉(zhuǎn)子發(fā)生暫時或永久變形,使軸承和聯(lián)軸器工作情況惡化、機(jī)械壽命縮短等。不同軸較輕時,其頻率成分為旋轉(zhuǎn)基本頻率;不同軸嚴(yán)重時,會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)基本頻率的***次成分。造成不同軸的主要原因有制造精度差、安裝不良、熱變形不均勻、聯(lián)軸器松動、地基下沉等。
對于不平衡引起的振動,振幅的增大與轉(zhuǎn)速的平方成比例;對于不同軸引起的振動,振幅大體為一常數(shù),與轉(zhuǎn)速的變化無關(guān)。
松動
松動現(xiàn)象是由螺栓緊固不牢引起的,或由于基礎(chǔ)松動、過大的軸承間隙等引起的。松動會使設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重振動。松動引起的振動特征如下:
(1)振動方向常表現(xiàn)為上下方向的振動;
(2)振動頻率除旋轉(zhuǎn)基本頻率fr外,可發(fā)生***次諧波(2fr,3fr,…)成分,也會發(fā)生1/2fr,1/3fr,…等分?jǐn)?shù)諧波和共振;
(3)振動相位無變化;
(4)振動形態(tài)使轉(zhuǎn)速增減、位移突然變大或減小。
自激振動
自激振動的產(chǎn)生不是由于機(jī)械受到外來周期性持續(xù)激振力,而是由于機(jī)械內(nèi)部運(yùn)動本身所產(chǎn)生的交變力。一旦振動停止,交變力自然消失。在自激振動情況下,振動無特殊方向性;振動頻率是機(jī)械的固有頻率或臨界頻率,于轉(zhuǎn)速或外來激振的頻率無關(guān);相位會發(fā)生變化,在某一轉(zhuǎn)速下振動形態(tài)也會發(fā)生變化。旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見的自激振動有渦動、振蕩(油膜振蕩、密封振蕩、磨擦振蕩等)、韻蕩、參數(shù)失穩(wěn)等。
與強(qiáng)迫振動相比,自激振動出現(xiàn)比較突然,振蕩強(qiáng)度比較嚴(yán)重,短時間內(nèi)就會對機(jī)械造成嚴(yán)重破壞。
油膜渦動和油膜振蕩
油膜渦動是一種在某突然開始的轉(zhuǎn)速下,在軸承中發(fā)生的一種流體力不穩(wěn)定現(xiàn)象。其特點是振動頻率約為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率的一半,故又稱為半速渦動;隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升,油膜渦動頻率也隨之上升;當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升到臨界轉(zhuǎn)速二倍以上時,渦動頻率不再上升,而始終為臨界轉(zhuǎn)速,并出現(xiàn)強(qiáng)烈振動,這就是油膜振蕩。
油膜振蕩的原因是油膜渦動與轉(zhuǎn)子共振二者相互作用的結(jié)果,因而也稱為共振振蕩。根據(jù)線性化理論,一旦這種振動出現(xiàn),就會產(chǎn)生相當(dāng)大的共振振幅,增加轉(zhuǎn)子中心與軸承中心的偏離程度,容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子疲勞破壞。