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一倍頻振動(dòng)增大的原因分析

 matanyh 2018-08-21

來(lái)源:設(shè)備管理研習(xí)社公眾號(hào)(ID:sbglyxs),原文來(lái)自網(wǎng)絡(luò)。

據(jù)統(tǒng)計(jì),有19%的設(shè)備振動(dòng)來(lái)自動(dòng)不平衡即一倍頻,而產(chǎn)生動(dòng)不平衡有很多原因?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的許多頻譜結(jié)果也多與機(jī)器的一倍頻有關(guān)系,下面僅就一倍頻振動(dòng)增大的原因進(jìn)行分析。


單一一倍頻信號(hào)

轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的時(shí)域波形為正弦波,頻率為轉(zhuǎn)子工作頻率,徑向振動(dòng)大。頻譜圖中基頻有穩(wěn)定的高峰,諧波能量集中于基頻,其他倍頻振幅較小。當(dāng)振動(dòng)頻率小于固有頻率時(shí),基頻振幅隨轉(zhuǎn)速增大而增大;當(dāng)振動(dòng)頻率大于固有頻率時(shí),轉(zhuǎn)速增加振幅趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值;當(dāng)振動(dòng)頻率接近固有頻率時(shí)機(jī)器發(fā)生共振,振幅具有最大峰值。由于通常軸承水平方向的剛度小,振動(dòng)幅值較大,使軸心軌跡成為橢圓形。振動(dòng)強(qiáng)烈程度對(duì)工作轉(zhuǎn)速的變化很敏感。


1.力不平衡

頻譜特征為振動(dòng)波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;振動(dòng)以徑向?yàn)橹?,一般水平方向幅值大于垂直方向;振幅與轉(zhuǎn)速平方成正比,振動(dòng)頻率為一倍頻;相位穩(wěn)定,兩個(gè)軸承處相位接近,同一軸承水平方向和垂直方向的相位差接近90度。


2.偶不平衡

頻譜特征為振動(dòng)波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;在兩個(gè)軸承處均產(chǎn)生較大的振動(dòng),不平衡嚴(yán)重時(shí),還會(huì)產(chǎn)生較大的軸間振動(dòng)。振幅與轉(zhuǎn)速平方成正比,振動(dòng)頻率以一倍頻為主,有時(shí)也會(huì)有二、三倍頻成分,振動(dòng)相位穩(wěn)定,兩個(gè)軸承處相位相差180度。


3.動(dòng)不平衡

頻譜特征為振動(dòng)波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形,振動(dòng)以徑向?yàn)橹鳎穹c轉(zhuǎn)速平方成正比,頻率以一倍頻為主。振動(dòng)相位穩(wěn)定,兩個(gè)軸承處相位接近。


4.外力作用下(旋轉(zhuǎn))產(chǎn)生的共振

各個(gè)零部件、結(jié)構(gòu)件在外力作用下所產(chǎn)生的固有共振為自激振動(dòng),其頻率與不同的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng),即剛度不同引起的不同共振。


頻譜特征為時(shí)域波形為正弦波,振動(dòng)頻率以一倍頻為主。


相關(guān)一倍頻信號(hào)

1.轉(zhuǎn)子永久彎曲

振動(dòng)類(lèi)似于動(dòng)不平衡和不對(duì)中,以一倍轉(zhuǎn)頻為主,也會(huì)產(chǎn)生二倍轉(zhuǎn)頻振動(dòng)。振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速增加很快,通常振幅穩(wěn)定,軸向振動(dòng)較大,兩支承處相位相差180度。


2.轉(zhuǎn)子存在裂紋使撓度增大

轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸上出現(xiàn)橫向疲勞裂紋,可能引發(fā)斷軸事故,危害很大,及時(shí)確定裂紋防止突然斷裂的災(zāi)難性事故。轉(zhuǎn)軸裂紋常用的診斷方法是監(jiān)測(cè)機(jī)器開(kāi)停機(jī)過(guò)程中通過(guò)“半臨界轉(zhuǎn)速”的振幅變化,以及監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子運(yùn)行中振幅和相位的變化。


轉(zhuǎn)軸的橫向疲勞裂紋為半月?tīng)畹幕⌒瘟鸭y,由于裂紋區(qū)所受的應(yīng)力狀態(tài)不同,轉(zhuǎn)軸的橫向裂紋呈現(xiàn)張開(kāi)、閉合、時(shí)張時(shí)閉三種情況。當(dāng)裂紋區(qū)轉(zhuǎn)軸總受拉應(yīng)力時(shí),裂紋處于張開(kāi)或具有張開(kāi)傾向的狀態(tài),軸剛度小于無(wú)裂紋時(shí)的剛度,撓度大于無(wú)裂紋時(shí)的撓度,在一定工作轉(zhuǎn)速下振幅及相位都發(fā)生變化。當(dāng)裂紋區(qū)轉(zhuǎn)軸總受壓應(yīng)力時(shí),裂紋處于閉合狀態(tài),軸的剛度略小于無(wú)裂紋時(shí),裂紋對(duì)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性基本沒(méi)有影響。當(dāng)裂紋區(qū)轉(zhuǎn)軸受交變壓力時(shí),裂紋周期性時(shí)閉時(shí)開(kāi),對(duì)振動(dòng)的影響比較復(fù)雜。


出現(xiàn)橫向疲勞裂紋時(shí),軸的剛度呈各向異性,振動(dòng)帶有非線性性質(zhì)。一倍頻和二倍頻分量隨時(shí)間逐漸增大,特別是二倍頻分量,隨裂紋深度的增大而明顯增大。


3.滑動(dòng)軸承間隙變大

軸與軸承間隙過(guò)大,類(lèi)似于不對(duì)中和機(jī)械松動(dòng),應(yīng)注意區(qū)別。此時(shí)徑向振動(dòng)較大,特別是垂直徑向,可能有較大的軸向振動(dòng),止推軸承可能有較高次諧波分量。徑向和軸向時(shí)域?yàn)榉€(wěn)定的周期波形占優(yōu)勢(shì),每轉(zhuǎn)一圈有1~3個(gè)峰值,沒(méi)有較大的加速度沖擊現(xiàn)象。若軸向振動(dòng)與徑向振動(dòng)大小接近,表明問(wèn)題嚴(yán)重。


4.軸承壓蓋松動(dòng)

振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)頻,并有高次諧波和分?jǐn)?shù)諧波。振動(dòng)具有方向性,幅值穩(wěn)定。


5.軸系同軸度差

造成軸系不對(duì)中的原因很多,如安裝誤差、調(diào)整不夠、承載后的變形、機(jī)器基礎(chǔ)的沉降不均勻等。


轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)以一倍頻和二倍頻為主,軸向振動(dòng)在一倍頻、二倍頻和三倍頻處有穩(wěn)定的高峰,一般可達(dá)徑向振動(dòng)50%以上。若與徑向振動(dòng)一樣大或更大,表明情況嚴(yán)重。


其它與一倍頻有關(guān)的原因


  1. 電機(jī)、風(fēng)機(jī)等底座龜裂,引起剛度變化,易產(chǎn)生共振。


  2. 聯(lián)軸器制造安裝偏差造成的磨損;不配套的連接螺帽/螺栓缺損;聯(lián)軸器螺帽磨損。


  3. 轉(zhuǎn)子溫度梯度影響。


  4. 潤(rùn)滑油溫度變化引起的失穩(wěn)。


  5. 轉(zhuǎn)子或軸承剛性變化。


  6. 電磁異常。


  7. 齒輪機(jī)構(gòu)中齒輪的累積制造誤。


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