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[图文]浅谈一倍频振动增大的原因分析           ★★★
浅谈一倍频振动增大的原因分析
作者:佚名 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2011-5-17 10:11:00
摘 要:对振动频谱中一倍频成分的分析和研究,列举了各种条件下的一倍频成分变化的原因。 
    关键词:振动,平衡,一倍频,频谱,幅值 

    据统计,有19%的设备振动来自动不平衡即一倍频,而产生动不平衡有很多原因。现场测量的许多频谱结果也多与机器的一倍频有关系,下面仅就一倍频振动增大的原因进行分析。 
    一、单一一倍频信号 
    转子不平衡振动的时域波形为正弦波,频率为转子工作频率,径向振动大。频谱图中基频有稳定的高峰,谐波能量集中于基频,其他倍频振幅较小。当振动频率小于固有频率时,基频振幅随转速增大而增大;当振动频率大于固有频率时,转速增加振幅趋于一个较小的稳定值;当振动频率接近固有频率时机器发生共振,振幅具有最大峰值。由于通常轴承水平方向的刚度小,振动幅值较大,使轴心轨迹成为椭圆形。振动强烈程度对工作转速的变化很敏感。 
    1.力不平衡 
    频谱特征为振动波形接近正弦波,轴心轨迹近似圆形;振动以径向为主,一般水平方向幅值大于垂直方向;振幅与转速平方成正比,振动频率为一倍频;相位稳定,两个轴承处相位接近,同一轴承水平方向和垂直方向的相位差接近90度。 
    2.偶不平衡 
    频谱特征为振动波形接近正弦波,轴心轨迹近似圆形;在两个轴承处均产生较大的振动,不平衡严重时,还会产生较大的轴向振动;振幅与转速平方成正比,振动频率以一倍频为主,有时也会有二、三倍频成分;振动相位稳定,两个轴承处相位相差180度。 
    3.动不平衡 
    频谱特征为振动波形接近正弦波,轴心轨迹近似圆形;振动以径向为主,振幅与转速平方成正比,频率以一倍频为主;振动相位稳定,两个轴承处相位接近。 
    4.外力作用下(旋转)产生的共振 
    各个零部件、结构件在外力作用下所产生的固有共振为自激振动,其频率与不同的结构对应,即刚度不同引起的不同共振。频谱特征为时域波形为正弦波,振动频率以一倍频为主。 
    二、相关一倍频信号 
    1.转子永久弯曲 
    振动类似于动不平衡和不对中,以一倍转频为主,也会产生二倍转频振动;振动随转速增加很快;通常振幅稳定,轴向振动较大,两支承处相位相差180度。 
    2.转子存在裂纹使挠度增大 
    转子系统的转轴上出现横向疲劳裂纹,可能引发断轴事故,危害很大。及时确定裂纹可防止突然断裂的灾难性事故。转轴裂纹常用的诊断方法是监测机器开停机过程中通过“半临界转速”的振幅变化,以及监测转子运行中振幅和相位的变化。 
    转轴的横向疲劳裂纹为半月状的弧形裂纹,由于裂纹区所受的应力状态不同,转轴的横向裂纹呈现张开、闭合、时张时闭三种情况。当裂纹区转轴总受拉应力时,裂纹处于张开或具有张开倾向的状态,轴刚度小于无裂纹时的刚度,挠度大于无裂纹时的挠度,在一定工作转速下振幅及相位都发生变化。当裂纹区转轴总受压应力时,裂纹处于闭合状态,轴的刚度略小于无裂纹时,裂纹对转子的振动特性基本没有影响。当裂纹区转轴受交变应力时,裂纹周期性时闭时开,对振动的影响比较复杂。
出现横向疲劳裂纹时,轴的刚度呈各向异性,振动带有非线性性质。一倍频和二倍频分量随时间逐渐增大,特别是二倍频分量,随裂纹深度的增加而明显增大。 
    3.滑动轴承间隙变大 
    轴与轴承间隙过大,类似于不对中和机械松动,应注意区别。此时径向振动较大,特别是垂直径向;可能有较大的轴向振动,止推轴承可能有较高次谐波分量;径向和轴向时域为稳定的周期波形占优势,每转一圈有13个峰值;没有较大的加速度冲击现象。若轴向振动与径向振动大小接近,表明问题严重。 
    4.轴承压盖松动 
    振动频率为转频,并有高次谐波和分数谐波。振动具有方向性,幅值稳定。 
    5.轴系同轴度差 
    造成轴系不对中的原因很多,如安装误差、调整不够、承载后的变形、机器基础的沉降不均匀等。
    转子径向振动以一倍频和二倍频为主,轴向振动在一倍频、二倍频和三倍频处有稳定的高峰,一般可达径向振动50%以上。若与径向振动一样大或更大,表明情况严重。 
    三、其它与一倍频有关的原因 
    1.电机、风机等底座龟裂,引起刚度变化,易产生共振。 
    2.联轴器制造安装偏差造成的磨损;不配套的连接螺帽/螺栓缺损;联轴器螺帽磨损。 
    3.转子温度梯度影响。 
    4.润滑油温度变化引起的失稳。 
    5.转子或轴承刚性变化。 
    6.电磁异常。 
    7.齿轮机构中齿轮的累积制造误差。 

    参考文献: 
    [1]王宜.设备振动简易诊断技术.机械工业出版社,1990. 
    [2]沈庆根.化工机器故障诊断技术,1993. 
    [3]北京京航公司.设备故障诊断技术及应用,1998.

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