旋轉(zhuǎn)類機(jī)械設(shè)備軸向振動(dòng)的5大原因及其中機(jī)理

小智01

大家都知道，旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行中除了發(fā)生徑向振動(dòng)之外，還經(jīng)常發(fā)生軸向振動(dòng)。

徑向振動(dòng)就是發(fā)生在垂直和水平方向上的振動(dòng)。

軸向振動(dòng)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(dòng)體的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，從而引起的振動(dòng)

相對(duì)于徑向振動(dòng)，軸向振動(dòng)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(dòng)的主要原因呢？激振力過大和軸承座剛度差。

徑向振動(dòng)過大引起的軸向振動(dòng)分析

有兩種情況：

一個(gè)軸承座裝有一個(gè)軸瓦和一個(gè)軸承座裝有兩個(gè)軸瓦。

1、一個(gè)軸承座內(nèi)裝有一個(gè)軸瓦

                                                                                       （b）二介彎曲振型

直觀地講，軸承座的軸向振動(dòng)應(yīng)該是由于轉(zhuǎn)軸的軸向運(yùn)動(dòng)所引起的。但是實(shí)際上，轉(zhuǎn)子和軸承之間有一層油膜。轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)動(dòng)經(jīng)油膜傳遞到軸瓦上后，很難引起軸承座的軸向振動(dòng)。實(shí)際機(jī)組發(fā)生的軸向振動(dòng)大多是由于徑向激振力引起的。從動(dòng)力學(xué)角度分析，徑向力與軸向振動(dòng)不在同一個(gè)方向上，不應(yīng)該引起軸向振動(dòng)。但是，考慮軸承座支承彈性后，徑向力會(huì)間接激發(fā)起軸向振動(dòng)?，F(xiàn)以上圖為例進(jìn)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(shí)刻，轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸承座承力中心偏向外側(cè)；t2時(shí)刻，轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸承座承力中心偏向內(nèi)側(cè)。不同時(shí)刻，軸承座承力中心點(diǎn)發(fā)生周期性變化，導(dǎo)致軸承座沿軸向擺動(dòng)。一階撓曲下，兩側(cè)軸承座軸向擺動(dòng)方向相反。二階撓曲振動(dòng)作用下，如圖（b）所示，兩側(cè)軸承座軸向振動(dòng)為同相。如果軸承座剛度很大，由此引起的軸向振動(dòng)很小，可以忽略。如果軸承座具有彈性，徑向振動(dòng)就會(huì)間接激發(fā)起軸承座的軸向振動(dòng)。

2、一個(gè)軸承座內(nèi)裝有兩個(gè)軸瓦

上圖中，假設(shè)A、B兩側(cè)垂直振動(dòng)同相，如

果A、B兩側(cè)支承剛度也相同，那么徑向振動(dòng)不會(huì)激發(fā)軸向振動(dòng)。如果A、B兩側(cè)垂直振動(dòng)反相，或者A、B兩側(cè)垂直振動(dòng)同相，但兩側(cè)支承剛度不對(duì)稱，這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致軸承座的軸向振動(dòng)。

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上述2種情況下發(fā)生的軸向振動(dòng)，往往都伴隨著較大的徑向振動(dòng)。因此，軸向振動(dòng)大時(shí)，如果徑向振動(dòng)也大，最好的處理方法就是首先減小徑向振動(dòng)。工程實(shí)踐表明，徑向振動(dòng)減小10％后，軸向振動(dòng)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(dòng)分析

有時(shí)軸承座垂直和水平振動(dòng)消除后，軸向振動(dòng)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(tái)板以及臺(tái)板與基礎(chǔ)之間的聯(lián)結(jié)松動(dòng)、結(jié)合面接觸不均勻、二次灌漿松動(dòng)、臺(tái)板底部墊鐵走動(dòng)等都有可能誘發(fā)軸向振動(dòng)。這類故障的處理必須結(jié)合機(jī)組檢修進(jìn)行。

其它因素引發(fā)的軸向振動(dòng)分析

1、轉(zhuǎn)子中心偏差過大

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    中心不正對(duì)油膜壓力和軸向振動(dòng)的影響

轉(zhuǎn)子中心偏差較大時(shí)，聯(lián)軸器螺栓連接后，軸頸處會(huì)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(huì)發(fā)生周期性的變化，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致軸承座的軸向振動(dòng)。

2、球面軸承緊力過大

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              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(shí)，軸承能夠自動(dòng)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(dāng)球面瓦與瓦座之間的過盈較大時(shí)，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(dòng)。

3、軸向共振引起的軸向振動(dòng)分析

有些發(fā)電機(jī)軸承上常會(huì)出現(xiàn)頻率為二倍頻的軸向振動(dòng)。電磁激振力是誘發(fā)二倍頻振動(dòng)的主要因素。軸承座剛度正常時(shí)，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(huì)誘發(fā)大幅度的二倍頻振動(dòng)。但是，當(dāng)軸承座與臺(tái)板或臺(tái)板與基礎(chǔ)之間的連結(jié)剛度較差時(shí)，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(jī)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(duì)中偏差、檢查和調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和靜子之間空氣間隙的均勻性等。

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

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徑向振動(dòng)過大引起的軸向振動(dòng)

軸承座剛度不足引起的軸向振動(dòng)

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(dòng)
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前景錢

學(xué)習(xí)一下了

一貫ljx

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

遠(yuǎn)祥

這樣也需要保證機(jī)構(gòu)的剛度是否足夠。

可樂COLA

學(xué)習(xí)了

時(shí)間不多多益善

學(xué)到了  厲害厲害