机械故障诊断技术6旋转机械故障诊断.ppt

第六章 旋转机械故障诊断6．1 旋转机械振动的动力学特征及信号特点;在工程上，我们也把对应于转子一阶横向固有频率的转速称为临界转速。 当代的大型转动机械，为了提高单位体积的做功能力，一般均将转动部件做成高速运转的柔性转子(工作转速高于其固有频率对应的转速)，采用滑动轴承支撑。 由于滑动轴承具有弹性和阻尼，因此，它的作用远不止是作为转子的承载元件，而且已成为转子动力系统的一部分。在考虑到滑动轴承的作用后，转子——轴承系统的固有振动、强迫振动和稳定特性就和单个振动体不同了。;柔性转子的临界转速;临界转速的变动;6．1．2 转子—轴承系统的稳定性 转子系统的稳定与失稳： 转子——轴承系统的稳定性是指转子在受到某种小干扰扰动后能否随时间的推移而恢复原来状态的能力，也就是说扰动响应能否随时间增加而消失。 如果响应随时间增加而消失，则转子系统是稳定的。 若响应随时问增加，则转子系统就失稳了。 油膜涡动与油膜振荡：　　　 在瓦隙较大的情况下，转子常会因不平衡等原因而偏离其转动中心，致使油膜合力与载荷不能平衡，就会引起油膜涡动。油膜涡动是一种比较典型的失稳。 机组的稳定性能在很大程度上取决于滑动轴承的刚度和阻尼。当系统具有正阻尼时，系统具有抑制作用，振动逐渐衰减。反之系统具有负阻尼时，油膜涡动就会发展为油膜振荡。 油膜涡动与油膜振荡都是油膜承载压力波动的反映，表现为轴的振动。;（1）油膜涡动与油膜振荡的发生条件 　① 只发生在使用压力油润滑的滑动轴承上。在半润滑轴 　　 承上不发生。 　② 油膜振荡只发生在转速高于临界转速的设备上。 ? （2）油膜涡动与油膜振荡的信号特征 　① 油膜涡动的振动频率随转速变化，与转频保持 　　　 f=（0.43～0.48）fn。 　② 油膜振荡的振动频率在临界转速所对应的固有频率附　　　　　 　　 近，不随转速变化。 　③ 两者的振动随油温变化明显。;（3）油膜涡动与油膜振荡的振动特点 　① 油膜涡动的轴心轨迹是由基频与半速涡动频率叠加成的双椭圆，较稳定。 　② 油膜振荡是自激振荡，维持振动的能量是转轴在旋转中供应的，具有惯性效应。由于有失稳趋势，导致摩擦与碰撞，因此轴心轨迹不规则，波形幅度不稳定，相位突变。 ? （4）消除措施 ① 设计时使转子避开油膜共振区； ② 增大轴承比压，减小承压面； ③ 减小轴承间隙； ④ 控制轴瓦预负荷，降低供油压力； ⑤ 选用抗振性好的轴承结构； ⑥ 适当调整润滑油温； ⑦ 从多方面分析并消除产生的因素。;6.1.3 转子的不平衡振动机理 旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度的偏心距。 静不平衡：偏心距较大时，静态下，所产生的偏心力矩大于摩擦阻力矩，表现为某一点始终恢复到水平放置的转子下部，其偏心力矩小于摩擦阻力矩的区域内，称之为静不平衡。 动不平衡：偏心距较小时，不能表现出静不平衡的特征，但是在转子旋转时，表现为一个与转动频率同步的离心力矢量，离心力F=Meω2，从而激发转子的振动。这种现象称之为动不平衡。 特点：静不平衡的转子，由于偏心距e较大，表现出更为强烈的动不平衡振动。 要求：虽然作不到质量中心与旋转中心绝对重合，但为了设备的安全运行，必需将偏心所激发的振动幅度控制在许可范围内。;（1）不平衡故障的信号特征 　① 时域波形为近似的等幅正弦波。 　② 轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，这是因为轴承座及 　　基础的水平刚度与垂直刚度不同所造成。 　③ 频谱图上转子转动频率处的振幅。 　④ 在三维全息图中，转频的振幅椭圆较大，其他成份较 　　 小。 ? （2）敏感参数特征 　① 振幅随转速变化明显，这是因为，激振力与角速度ω是指数关系。 ② 当转子上的部件破损时，振幅突然变大。例如某烧结 　厂抽风机转子焊接的合金耐磨层突然脱落，造成振幅 　突然增大。;6.1.4 转子与联轴节的不对中振动机理 　　转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中两类。 轴承不对中本身不引起振动，它影响轴承的载荷分布、油膜形态等运行状况。一般情况下，转子不对中都是指轴系不对中，故障原因在联轴节处。 ? 　引起轴系不对中的原因： 　① 安装施工中对中超差； 　② 冷态对中时没有正确估计各个转子中心线的热态升高量，工作时出现主动转子与从动转子之间产生动态对中不良； 　③ 轴承座热膨胀不均匀； 　④ 机壳变形或移位； 　⑤ 地基不均匀下沉； 　⑥ 转子弯曲，同时产生不平衡和不对中故障。;　轴系不对中可分为三种情况： 　① 轴线平行不对中 　② 轴线交叉不对中 　③ 轴线综合不对中 　　　在实际情况中，都存在着综合不对中。只是其中平行不对中和交叉不对中所占的比重不同而已。 　　　由于两半联轴节存在不对中，因而产