旋轉(zhuǎn)類機械設(shè)備軸向振動的5大原因及其中機理

小智01

大家都知道，旋轉(zhuǎn)機械運行中除了發(fā)生徑向振動之外，還經(jīng)常發(fā)生軸向振動。

徑向振動就是發(fā)生在垂直和水平方向上的振動。

軸向振動是指其軸承體包括上圈體和下圈體，在內(nèi)圈體與外圈體之間或上圈體與下圈體之間安裝有滾動體的簡單結(jié)構(gòu)，從而引起的振動

相對于徑向振動，軸向振動處理起來就比較困難，所以我們本篇文章就來說說。那么什么是引起軸向振動的主要原因呢？激振力過大和軸承座剛度差。

徑向振動過大引起的軸向振動分析

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。

1、一個軸承座內(nèi)裝有一個軸瓦

                                                                                       （b）二介彎曲振型

直觀地講，軸承座的軸向振動應(yīng)該是由于轉(zhuǎn)軸的軸向運動所引起的。但是實際上，轉(zhuǎn)子和軸承之間有一層油膜。轉(zhuǎn)子的軸向運動經(jīng)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(xué)角度分析，徑向力與軸向振動不在同一個方向上，不應(yīng)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。現(xiàn)以上圖為例進行分析。

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假設(shè)轉(zhuǎn)子上存在一階型式的不平衡力，轉(zhuǎn)子撓曲呈現(xiàn)一階振型，如圖（a）所示。t1時刻，轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸承座承力中心偏向外側(cè)；t2時刻，轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸承座承力中心偏向內(nèi)側(cè)。不同時刻，軸承座承力中心點發(fā)生周期性變化，導(dǎo)致軸承座沿軸向擺動。一階撓曲下，兩側(cè)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(cè)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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2、一個軸承座內(nèi)裝有兩個軸瓦

上圖中，假設(shè)A、B兩側(cè)垂直振動同相，如

果A、B兩側(cè)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(cè)垂直振動反相，或者A、B兩側(cè)垂直振動同相，但兩側(cè)支承剛度不對稱，這兩種情況都會導(dǎo)致軸承座的軸向振動。

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(chǔ)之間的聯(lián)結(jié)松動、結(jié)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(jié)合機組檢修進行。

其它因素引發(fā)的軸向振動分析

1、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子中心偏差較大時，聯(lián)軸器螺栓連接后，軸頸處會出現(xiàn)較大晃度，如上圖所示。隨著軸頸的旋轉(zhuǎn)，油膜壓力會發(fā)生周期性的變化，嚴重時將導(dǎo)致軸承座的軸向振動。

2、球面軸承緊力過大

              球面軸承結(jié)構(gòu)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(diào)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(chǎn)生較大的軸向振動。

3、軸向共振引起的軸向振動分析

有些發(fā)電機軸承上常會出現(xiàn)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(zhuǎn)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(chǔ)之間的連結(jié)剛度較差時，軸承座的自振頻率可能落入二倍轉(zhuǎn)速頻率附近。在發(fā)電機電磁激振力的作用下，導(dǎo)致軸承座出現(xiàn)較大幅度的二倍頻軸向共振。出現(xiàn)這種情況后，需要檢查軸承座連結(jié)剛度、減小轉(zhuǎn)子對中偏差、檢查和調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)子和靜子之間空氣間隙的均勻性等。

本篇文章已經(jīng)闡述完畢，我們簡單來回顧一下，在什么情況下會引起軸向振動？

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徑向振動過大引起的軸向振動

軸承座剛度不足引起的軸向振動

轉(zhuǎn)子中心偏差過大

球面軸承緊力過大

軸向共振引起的軸向振動

前景錢

學(xué)習(xí)一下了

一貫ljx

教科書式的分析，當年課本上的太死板，根本不清楚怎么應(yīng)用。個人轉(zhuǎn)兩軸轉(zhuǎn)臺多年了，粗淺認為是軸承沒用明白，公差和預(yù)緊力

遠祥

這樣也需要保證機構(gòu)的剛度是否足夠。

可樂COLA

學(xué)習(xí)了

時間不多多益善

學(xué)到了  厲害厲害