有兩種情況:
一個軸承座裝有一個軸瓦和一個軸承座裝有兩個軸瓦。
直觀地講,軸承座的軸向振動應該是由于轉軸的軸向運動所引起的。但是實際上,轉子和軸承之間有一層油膜。轉子的軸向運動經油膜傳遞到軸瓦上后,很難引起軸承座的軸向振動。實際機組發(fā)生的軸向振動大多是由于徑向激振力引起的。從動力學角度分析,徑向力與軸向振動不在同一個方向上,不應該引起軸向振動。但是,考慮軸承座支承彈性后,徑向力會間接激發(fā)起軸向振動?,F以上圖為例進行分析。
假設轉子上存在一階型式的不平衡力,轉子撓曲呈現一階振型,如圖(a)所示。t1時刻,轉子兩側軸承座承力中心偏向外側;t2時刻,轉子兩側軸承座承力中心偏向內側。不同時刻,軸承座承力中心點發(fā)生周期性變化,導致軸承座沿軸向擺動。一階撓曲下,兩側軸承座軸向擺動方向相反。二階撓曲振動作用下,如圖(b)所示,兩側軸承座軸向振動為同相。如果軸承座剛度很大,由此引起的軸向振動很小,可以忽略。如果軸承座具有彈性,徑向振動就會間接激發(fā)起軸承座的軸向振動。
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上圖中,假設A、B兩側垂直振動同相,如
果A、B兩側支承剛度也相同,那么徑向振動不會激發(fā)軸向振動。如果A、B兩側垂直振動反相,或者A、B兩側垂直振動同相,但兩側支承剛度不對稱,這兩種情況都會導致軸承座的軸向振動。
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上述2種情況下發(fā)生的軸向振動,往往都伴隨著較大的徑向振動。因此,軸向振動大時,如果徑向振動也大,最好的處理方法就是首先減小徑向振動。工程實踐表明,徑向振動減小10%后,軸向振動減小的百分比可能更高。此種情況下,減小激振力比提高軸承座剛度的工作量要小得多,而效果要明顯得多。
軸承座剛度不足引起的軸向振動分析
有時軸承座垂直和水平振動消除后,軸向振動仍然較大。這種情況大多是由于軸承座本身剛度不足所引起的。軸承座與臺板以及臺板與基礎之間的聯結松動、結合面接觸不均勻、二次灌漿松動、臺板底部墊鐵走動等都有可能誘發(fā)軸向振動。這類故障的處理必須結合機組檢修進行。
其它因素引發(fā)的軸向振動分析
1、轉子中心偏差過大
中心不正對油膜壓力和軸向振動的影響
轉子中心偏差較大時,聯軸器螺栓連接后,軸頸處會出現較大晃度,如上圖所示。隨著軸頸的旋轉,油膜壓力會發(fā)生周期性的變化,嚴重時將導致軸承座的軸向振動。
2、球面軸承緊力過大
球面軸承結構圖
如上圖所示,球面軸承軸瓦外表面為凸形球面,軸承蓋與軸承座的支承表面為凹形球面。這類軸承具有自位功能。軸頸傾斜時,軸承能夠自動調整軸瓦中心線角度,使軸瓦烏金面與軸頸之間始終保持軸向接觸良好。但是,當球面瓦與瓦座之間的過盈較大時,瓦枕將壓住軸瓦,使其失去自位功能,從而產生較大的軸向振動。
有些發(fā)電機軸承上常會出現頻率為二倍頻的軸向振動。電磁激振力是誘發(fā)二倍頻振動的主要因素。軸承座剛度正常時,軸承座的自振頻率大多高于二倍工作轉速,電磁激振力不會誘發(fā)大幅度的二倍頻振動。但是,當軸承座與臺板或臺板與基礎之間的連結剛度較差時,軸承座的自振頻率可能落入二倍轉速頻率附近。在發(fā)電機電磁激振力的作用下,導致軸承座出現較大幅度的二倍頻軸向共振。出現這種情況后,需要檢查軸承座連結剛度、減小轉子對中偏差、檢查和調整發(fā)電機轉子和靜子之間空氣間隙的均勻性等。
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