【乾貨】轉子不平衡的產生及特徵詳解


【乾貨】轉子不平衡的產生及特徵詳解


轉子不平衡的產生

常用機械中包含著大量的做旋轉運動的零部件,例如各種傳動軸、主軸、電動機和汽輪機的轉子等,統稱為迴轉體。在理想的情況下回轉體旋轉與不旋轉時,對軸承產生的壓力是一樣的,這樣的迴轉體是平衡的迴轉體。但在實際應用中的各種迴轉體,由於材質不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產生的誤差,甚至設計時就具有非對稱的幾何形狀等多種因素,造成了迴轉體的不平衡,即使靜態平衡了,迴轉體在旋轉時,其上每個微小質點產生的離心慣性力不能相互抵消,從而產生了不平衡的離心力,就造成了動態的不平衡。

轉子不平衡是由於轉子部件質量偏心或轉子部件出現缺損造成的故障。造成轉子不平衡的具體原因很多,按發生不平衡的過程可分為原始不平衡、漸發性不平衡和突發性不平衡等幾種情況。原始不平衡是由於轉子製造誤差、裝配誤差以及材質不均勻等原因造成的,如出廠時動平衡沒有達到平衡精度要求,在投用之初,便會產生較大的振動。漸發性不平衡是由於轉子上不均勻結垢,介質中粉塵的不均勻沉積,介質中顆粒對葉片及葉輪的不均勻磨損以及工作介質對轉子的磨蝕等因素造成的。


轉子不平衡的特徵

(1)振動頻譜典型特徵:不平衡問題通常是較高的轉頻振動佔主導,一般其轉頻振動成份大於或等於其通頻振動的80%以上。

(2)不平衡力具有一定的方向性,離心力在徑向基本是均勻的,軸及支承軸承的運動軌跡近似為一個圓,然而,由於軸承座的垂直支承剛度大於水平方向,所以正常的軸及支承軸承的運動軌跡為橢圓,即正常情況下水平方向振動要比垂直方向振動大1.5到2倍,若超出這個範圍,可能存在其它問題,特別是可能存在共振問題。

(3)徑向與軸向振動比較,當是不平衡問題佔主導時,徑向振動(水平和垂直)要比軸向方向的振動大得多(懸臂轉子除外)。

(4)懸臂轉子不平衡問題的方向性,通常情況下,徑向和軸向振動都比較大,它是靜不平衡和力偶不平衡同時存在,所以通常情況下需要二平面進行平衡修正。

(5)有不平衡振動問題轉子,其振動相位是穩定和可重複的。

(6)不平衡問題會促使共振幅值增大,如果轉子的工作轉速比較靠近其系統自振頻率處的共振點時,少量的不平衡振動會增大10到50倍。

(7)轉子不平衡問題的相位表現,同一軸承位置的垂直和水平相位差約 90°,兩側軸承同一方向的相位差相等。


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