机械故障诊断技术旋转机械故障诊断.pptx

旋转机械(jīxiè)故障诊断6．1旋转机械(jīxiè)振动的动力学特征及信号特点柔性转子(zhuànzǐ)的临界转速临界转速(zhuànsù)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(bǐjiào)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(tèzhēng)
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(xuánzhuǎn)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(bùdào)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(zhǐshù)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(shēnɡɡāo)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，因而产生了附加的弯曲力。由于转动，这个附加弯曲力的方向和作用点也被强迫发生改变，从而激发出转频的2倍、4倍等偶数倍频的振动。其主要激振量以2倍频为主，某些情况下4倍频的激振量也占有较高的份量。更高倍频的成份因所占比重很少，通常显示(xiǎnshì)不出来。轴系不对中故障特征：

①时域波形在基频正弦波上附加了2倍频的谐波。
②轴心轨迹(guǐjì)图呈香蕉形或8字形。
③频谱特征：主要表现为径向2倍频、4倍频振动成份，
有角度不对中时，还伴随着以回转频率的轴