一、造成機器轉(zhuǎn)子不平衡的主要原因是:是材質(zhì)不勻、制造安裝誤差、孔位置有缺陷、孔的內(nèi)徑偏心、偏磨損、雜質(zhì)沉積、轉(zhuǎn)子零部件脫落、腐蝕等。這些原因引起轉(zhuǎn)子中心慣性主軸往往會偏離其旋轉(zhuǎn)軸線,造成轉(zhuǎn)子不平衡。
二、造成機器轉(zhuǎn)子不對中的主要原因是:主要是安裝誤差。在安裝時應保證良好的對中,即連接的轉(zhuǎn)子中心線為一條連續(xù)的直線,并且軸承標高應能適應轉(zhuǎn)子軸心曲線運轉(zhuǎn)的要求,否則轉(zhuǎn)子軸線會產(chǎn)生不對中。
1、 轉(zhuǎn)子不對中
轉(zhuǎn)子不對中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度;
轉(zhuǎn)子不對中可分為聯(lián)軸器不對中和軸承不對中。
√聯(lián)軸器不對中:可分為平行不對中、偏角不對中和平行偏角不對中三種情況:
a.平行不對中時振動頻率為轉(zhuǎn)子工頻的兩倍;
b.偏角不對中使聯(lián)軸器附加一個彎矩,以力圖減小兩個軸中心線的偏角。軸每旋轉(zhuǎn)一周,彎矩作用方向就交變一次,因此,偏角不對中增加了轉(zhuǎn)子的軸向力,使轉(zhuǎn)子在軸向產(chǎn)生工頻振動;
c.平行偏角不對中是以上兩種情況的綜合,使轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向和軸向振動。軸承不對中實際上反映的是軸承座標高和軸中心位置的偏差。
軸承不對中:軸承不對中使軸系的載荷重新分配。負荷較大的軸承可能會出現(xiàn)高次諧波振動,負荷較輕的軸承容易失穩(wěn),同時還使軸系的臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。
√軸承不對中:可分為偏角不對中和標高變化兩種情況;
不對中故障的特征是:
a.轉(zhuǎn)子徑向振動出現(xiàn)二倍頻,以一倍頻和二倍頻分量為主,軸系不對中越嚴重,二倍頻所占的比例就越大,多數(shù)情況甚至出現(xiàn)二倍頻能量超過一倍頻能量;
b.振動信號的原始時域波形呈畸變的正弦波;
c.聯(lián)軸器兩側(cè)相鄰兩個軸承的油膜壓力呈反方向變化,一個油膜壓力變大,另一個則變??;
d.聯(lián)軸器不對中時軸向振動較大,振動頻率為一倍頻,振動幅值和相位穩(wěn)定;
e.聯(lián)軸器兩側(cè)的軸向振動基本上是呈現(xiàn)出180°反相的;
f.典型的軸心軌跡為月牙形、香蕉形,嚴重對中不良時的軸心軌跡可能出現(xiàn)“8"字形;渦動方向為同步正進動;
g.振動對負荷變化敏感。當負荷改變時,由聯(lián)軸器傳遞的扭矩立即發(fā)生改變,如果聯(lián)軸器不對中,則轉(zhuǎn)子的振動狀態(tài)也立即發(fā)生變化一般振動幅值隨著負荷的增加而升高;
h.軸承不對中包括偏角不對中和標高變化兩種情況,軸承不對中時徑向振動較大,有可能出現(xiàn)高次諧波,振動不穩(wěn)定。由于軸承座的熱膨脹不均勻而引起軸承的不對中,使轉(zhuǎn)子的振動也要發(fā)生變化。但由于熱傳導的慣性,振動的變化在時間上要比負荷的改變滯后一段時間。
2、轉(zhuǎn)子不平衡
不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機械中普遍存在的,引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因是多方面的:
a.轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設計不合理、機械加工質(zhì)量偏差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動平衡精度差;
b.運行中聯(lián)軸器相對位置的改變;
c.轉(zhuǎn)子部件缺損,如:運行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結(jié)垢、脫落;
d.轉(zhuǎn)子受疲勞應力作用造成轉(zhuǎn)子的零部件(如葉輪、葉片、圍帶、拉筋等)局部損壞、脫落,產(chǎn)生碎塊飛出等。
不平衡轉(zhuǎn)子的振動信號,其時間波形和頻譜圖一般具有如下典型特征:
a.原始時域波形的形狀接近一個純正弦波;
b.振動信號的頻譜圖中,諧波能量主要是集中在轉(zhuǎn)子的工作頻率(1X)上,即基頻振動成分所占的比例很大,而其它倍頻成分所占的比例相對較小;
c.在升降速過程中,當轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速時,振幅隨轉(zhuǎn)速的增加而上升。當轉(zhuǎn)速越過臨界轉(zhuǎn)速之后,振幅隨轉(zhuǎn)速的增加反而減小,并趨向于一個較小的穩(wěn)定值。當轉(zhuǎn)速等于或接近臨界轉(zhuǎn)速時,轉(zhuǎn)子將會產(chǎn)生共振,此時的振幅具有最大峰值;
d.當工作轉(zhuǎn)速一定時,振動的相位穩(wěn)定;
e.轉(zhuǎn)子的軸心軌跡圖呈橢圓形;
f.轉(zhuǎn)子的渦動特征為同步正進動;
g.純靜不平衡時支承轉(zhuǎn)子的兩個軸承同一方向的振動相位相同,而純力偶不平衡時支承轉(zhuǎn)子的兩個軸承振動呈反相,即相位差180°。但實際轉(zhuǎn)子一般既存在一定的靜不平衡,又存在一定的力偶不平衡(即存在動不平衡),此時支承轉(zhuǎn)子的兩個軸承同一方向振動相位差在0°~180°之間變化;
h.在外伸轉(zhuǎn)子不平衡情況下可能會產(chǎn)生很大的軸向振動。在轉(zhuǎn)子外伸端不平衡時,支承轉(zhuǎn)子的兩軸承的軸向振動相位相同;
i.介質(zhì)不均勻結(jié)垢時,工頻幅值和相位是緩慢變化的。
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