引起各類機械設備振動的原因有有:回轉件不平衡、不對中、設備聯接部分的機械松動和軸承故障。
1、回轉件不平衡
機械中有很多構件是繞固定的軸線回轉的,這類回轉運動的構件稱為回轉件(或稱轉子),每個回轉件可看作是有是由若干質量構成的,當回轉件的質量和幾何中心不重合時,就會產生離心力,方向是隨著軸承的變化而發生周期性的變化,并在軸承中一起一種附加的動壓力,使整個的機械產生周期性性的變化。不平衡的類型主要有質量分布在同一平面內的靜平衡和質量分布不在同一平面內的動平衡。 不平衡時頻譜的表象:波形為正弦波;軸心軌跡為圓或橢圓;1X頻率為主;徑向(水平和垂直)振動為主;振幅隨轉速升高而增大;過臨界轉速有共振峰;懸臂轉子不平衡水平和垂直軸向振動都很大。 另外,如果滑輪、齒輪、軸承或轉子的旋轉中心偏離幾何中心線就會出現偏心。
2、不對中 零件在加工誤差、不正確裝配、或長時間使用后變形等原因產生的不對中的現象較為普遍,主要類型有兩軸線,兩軸線呈一定角度的角度不對中,和兩軸線不平行和位移引起的綜合不對中,主要危害是旋轉時會增加對軸承或密封的應力,減少使用壽命。
實際上大多數不對中案例都是軸線角度不對中和平行不對中的組合。一般原則是:診斷應該根據軸向和垂直(或水平)方向上隨著1X轉速的增加,對應的2X處的振動級的變化情況來判斷。
對于設備上安裝的聯軸器,一般認為存在以下振動特征: 1) 對中不良引起轉子2倍頻振動分量,不對中越嚴重,2倍頻分量所占比例越大;
2) 不對中量和聯軸器內阻尼越大,倍頻振動的幅值越大;
3) 不對中產生的振動幅值,隨著轉速的升高而增大;
4) 對中不良引起的彎曲振動中有工頻的2,4,6,8…等偶數倍頻振動分量,且靠近聯軸器處的軸承的彎曲振動振幅大于遠離聯軸器處的軸承振幅;扭轉振動有工頻的1,3,5,7…等奇數倍頻振動分量,靠近聯軸器處的軸承的彎曲振動振幅小于遠離聯軸器處的軸承振幅。
3、機械松動 由于松動會產生非常明顯的1X基頻波峰。在實際中存在有兩種類型的松動:旋轉松動和非旋轉松動。
軸承長時間使用后磨損可能會導致出現滾珠和其它零件間隙過大,就會引起振動。此故障在檢測時首先會測到軸承磨損的跡象,然后才能出現軸承松動。當滾動軸承出現間隙問題時,它的頻譜上會顯示出與旋轉松動非常相似的特征:出現很強的1X諧波。在大多數情況下,其垂直方向上的振動要高于水平方向上的振動。對于結構松動(彈性地基)非旋轉松動,機器與地基之間的松動會使其最小剛性方向上的1X振動升高,通常在水平方向上,同時和設備的安裝和結構有關系。對于滑動軸承巴士合金松脫、巴士合金損壞、軸承殼體配合松動和軸承間隙過大,也是引起設備振動的原因之一。 松動既可能導致機器的其他故障也可能因其它故障所引起,機械部件的磨損變形、軸系的不對中、不平衡等與松動相互影響。因為松動引發的振動多為中低頻振動,一般在1000Hz以下,振動頻率通常為轉頻或轉頻的分數諧波及高次諧波。 對于機械振動的原因除用上面的頻譜儀外還可以在運行狀態,停機狀態,設備拆卸后檢查,設備運行狀態的檢查主要是各部分的溫升有無明顯的變化,有沒雜音,地腳螺栓有沒松動,地基有沒下沉、裂紋、傾斜等。停機后檢查各運動部分零件的配合間隙及張力是否正常,軸承有無損壞,聯軸器有無損壞滑聯軸器中心是否有變化。拆卸后主要檢查需要平衡的零件原來的平衡塊有沒脫落,有無裝錯、裝漏的零件。轉子上有無松動的零件。
(河北京誠聯軸器廠提供)
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