旋转机械故障诊断-不平衡课件.ppt
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1、6.1 6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断 旋转机械的转子不平衡是指:转子受材料质量、加旋转机械的转子不平衡是指:转子受材料质量、加工、装配以及运行中多种因素的影响,其质量中心工、装配以及运行中多种因素的影响,其质量中心和旋转中心线之间存在一定量的和旋转中心线之间存在一定量的偏心距偏心距,使得转子,使得转子在工作时形成在工作时形成周期性的离心力干扰周期性的离心力干扰,在轴承上产生,在轴承上产生动载荷,从而引起机器振动的现象。动载荷,从而引起机器振动的现象。把旋转体质量沿旋转中心线的不均匀分布叫做把旋转体质量沿旋转中心线的不均匀分布叫做,由此引起的机器振动或运行时产生的其他问题,由此引
2、起的机器振动或运行时产生的其他问题称为称为6.1 6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断 两轴承间距两轴承间距l,转子质量,转子质量m,质心,质心M距旋转中心距旋转中心O的的距离为距离为e(偏心距),旋转角速度(偏心距),旋转角速度w。O O6.1 6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断 式中:m转子质量,kg;G转子重量,N;g重力加速度,g=9.81m/s2;e偏心距,m;n转速,r/min。力 F 通过转轴作用在轴承上,使轴承承受附加动载荷,引起转子或轴承的不平衡振动。)(900602222NGennegGmewF6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断:m=10kg,偏
3、心距e=0.2mm,当转速n=6000 r/min时,不平衡质量所产生的离心力的大小为:离心力作用在两个轴承上的动反力各为:该力在轴承上每转变化一次,足以引起转子轴承系统的振动。NnmeF78960600021021060224NFRRBA39526.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断是一种由不平衡离心力引起的共振现象。设计时要求机器的工作转速必须避开临界转速。一般规定:转子在一阶临界转速以下运行时,工作转速n应低于一阶临界转速ncr1的0.75倍;工作转速高于一阶临界转速时,要求在下列范围内:1.4 ncri n0.7 ncr(i+1)(i为临界转速的阶数)。6.1 转子不平衡故障诊断
4、转子不平衡故障诊断6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断转子在低速时,G在C的外侧,且O、C、G三点成一直线。当不计圆盘重力影响和系统阻尼时,转子受到的离心力m(e+)w2与弹性恢复力k 相平衡,即可得到圆盘处的动挠度公式:式中:k 轴在中点的刚度系数,可由材料力学求得;wn转子无阻尼振动时横向振动固有频率,当w=wn时,轴的挠度理论上为无限大,这个角速度w就称为轴的。22221nnwwewwwmkewmkwn6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断实际转子总是存在阻尼,这种阻尼来自工作介质的黏性阻尼、轴承油膜的黏性阻尼、滑动面之间的摩擦阻尼、轴材料不完全弹性的内摩擦阻尼,以及转子轴
5、承系统在振动过程中变形能耗所产生的结构阻尼。对于线性系统,阻尼力与速度成正比,力的方向与速度方向相反。有阻尼的转子,O、C、G三点就不在同一直线上,OC和CG成角。6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断取坐标Oxy,在x和y两坐标方向上列力的平衡式:其特解为:写成复数的形式:特解:wtmewkxxcxmcos2 wtmewkyycymsin2 )cos(wtAx)sin(wtAyiwtemewkzzczm2 iwtAez 6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断代入,求解得:式中阻尼比。222221nnnwwwwewwAnmwc2mkwn转子的静挠度为:从而可将振幅A写成无量纲形式:
6、称为放大因子,是转子振幅与静挠度之比。其值的大小反应了转子共振振幅的高低。6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断为了有效利用轴承油膜产生的阻尼,使转子通过临界转速时不致振幅过大,在设计阶段就应注意,不要把轴承放在转子振型节点的位置上,否则轴承的阻尼作用将会大大消弱。相位公式:6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断转子的不平衡振动是在周期性离心力干扰下产生的强迫振动,转转子的不平衡振动是在周期性离心力干扰下产生的强迫振动,转子每旋转一周,离心力经过转子或轴承上的某一点处产生一次扰子每旋转一周,离心力经过转子或轴承上的某一点处产生一次扰动,在
7、测点处就有一次振动响应,因此它的动,在测点处就有一次振动响应,因此它的,即,即或或f振动频率,振动频率,s-1w角频率,角频率,rad/sN转速,转速,r/min60nf nf302由于转子在运行时总是残留一定的不平衡量,因此,这种频率成分很容易在频谱图上观察到。6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断。图中还出现了一些幅值较小的2f、3f、4f 等的一些高次谐波,主要是受非线性振动的影响。6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断为便于鉴别故障原因,把转子发生的不平衡故障分成2类:6.1 6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断固有质量不
8、平衡将在转子上产生,在给定转速下其幅值和相位在短时间内一般不随时间变化。:来降低转子的激振力。很多高速的大型机组,联轴节与转子之间正确的平衡方法是很重要的。联轴节制造厂在出厂前一般都做了整体动平衡,半联轴节应该紧紧配合在轴上与转子一起动平衡,但是转子动平衡时在联轴节中间套或半联轴节上再去重或配重,否则将破坏整个轴系的平衡状态,产生新的不平衡。6.1 转子不平衡故障诊断转子不平衡故障诊断【例例】气压机的不平衡振动气压机的不平衡振动 某炼油厂催化车间气压机组,有汽轮机同步离合器、气压某炼油厂催化车间气压机组,有汽轮机同步离合器、气压机、齿轮箱、电动机几部分串联而成。机、齿轮箱、电动机几部分串联而成
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