不平衡故障
转子动平衡
一、 不平衡故障的产生机理 由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、结构不对称、加工和装配误差等原因或由于机器运行时结垢、热弯曲、零部件脱落、电磁干扰力等原因而产生质量偏心。转子旋转时，由于转子质量中心偏离转动中心，将激起转子的振动，这是旋转机械最常见的故障。 由于有偏心质量m 和偏心距e 的存在，当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。离心力的大小与偏心质量m 、偏心距e 及旋转角速度ω有关，即2ωme F =。众所周知，交变的力（方向、大小均周期性变化）会引起振动，这就是不平衡引起振动的原因。转子每转动一周，离心力方向变化一周，因此不平衡振动的频率与转速相一致。 不平衡故障的主要振动特征：
1) 振动的时域波形近似为正弦波；
2) 频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，使整个频谱呈所谓的“枞树形”；
3) 当ω＜n ω时，即在临界转速以下，振幅随着转速的增加而增大；当ω＞n ω后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当ω接近于n ω时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化很敏感。
4) 当工作转速一定时，相位稳定。
5) 转子的轴心轨迹为椭圆。（由于支撑刚度不同的影响）
6) 从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。
对于原始不平衡、渐变不平衡和突发性不平衡这三种形式，其共同点较多，但可以从以下两个方面对其进行甄别。
1)振动趋势不同
原始不平衡：在运行初期机组的振动就处于较高的水平。
渐变不平衡：运行初期机组振动较低，随着时间的推移，振值逐步升高。
突发不平衡：振动值突然升高，然后稳定在一个较高的水平；
2)矢量域变化不同
原始不平衡：矢量域稳定于某一允许的范围。
渐变不平衡：矢量域逐渐变化；
突发性不平衡：矢量域某一时刻发生突变，然后稳定。
2．转子不平衡可能导致的后果
对于柔性转子还可能由于动挠度产生附加的惯性离心力而造成不平衡。不同原因所引起的转子不平衡故障是具有基本上一致的规律。归结起来，转子不平衡可能会导致下列不良后果；
(1)造成转子的反复弯曲和内应力，从而引起转子疲劳，甚至引起转子断裂；
(2)使机器在运转过程中产生过度振动和噪声，从而会加速轴承等零件的磨损及缩短使用寿命。
(3)转子的振动会通过轴承、机座等传递到基础和建筑物上，从而导致工作环境恶化。
二、 不平衡振动的特征
转子的质量不平衡所产生的离心力2ωme F =始终作用在转子上，它相对于转子是静止的，其振动频率就是转子的转速频率，也称为工频。在频谱分析时，首先要的就是工频成分。其特征有：
a) 对于刚性转子（转速小于临界转速），不平衡产生的离心力与转速的平方成正比，因此测得的振动幅值随转速增加而加大；而在轴承座测得的振动转速增加而加大，但不一定与转速的平方成正比，这是由于轴承与转子之间的非线性所致。
b) 对于柔性转子（转速大于临界转速），当转子的转速大于转子的临界转速后，转子转速增加，振幅趋于一个较小的稳定值；当转子转速接近临界转速时机器发生共振，振幅具有最大峰值。相位在临界转速前后相差近180° ；
c) 振动频率和转速频率一致，转速频率的高次谐波幅值很低，在时域上波形接近于一个正弦波。
d) 由于通常轴承水平方向的刚度较小，振动幅值较大，使轴心轨迹成为椭圆形。
e) 振动频率为转子工频；振动主导方向为径向；相位稳定，振动相位垂直与水平方向的差为90°。
f) 除了悬臂转子之外，对于普通两端支承的转子，轴向测点上的振值一般并不明显。
三、不平衡振动的原因：
a) 固有不平衡由于各转子残余不平衡的累积、材质不良、安装不当等原因，即使机组在制造过程中已对各个转子作了动平衡，但是连接起来的转子系统还是存在固有不平衡。为消除质量不平衡产生的振动，应在平衡机或现场作静平衡和动平衡，加以校正。
转子弯曲在旋转机械中，轴弯曲是造成转子不平衡的主要原因，也是一些机组产生异常振动的重要原因。而造成转子的轴弯曲的原因又是多方面的，如制造上的误差；重力下垂；安装误差；热变形、摩擦生热等。
转子的弯曲有初始弯曲与热弯曲之分
转子的初始弯曲是由于加工不良、残余应力或碰撞等原因引起的，将引起转子系统工频振动，通过振动测量并不能把其与转子的质量不平衡区分开来。而应在低速转动下检查转子各部位的径向跳动量予以判断。当转子弯曲不严重时也可以用平衡方法加以校正；当弯曲严重时，必须进行校正。
初始弯曲转子的振动特征:
轴弯曲转子与质量偏心转子的振动特性基本相似，但也有差别，可归纳为如下几点特征: 1)初始弯曲转子的动力响应幅频特性与偏心转子的动力响应幅频特性相似；（见图示）
（与上述不同点，可能指转子弯曲，2)初始弯曲转子的总位移振动幅频特性与偏心转子的不同；
质心偏离转子旋转中心的距离成正比，而质量偏心主要与角速度的平方成正比）
3)初始弯曲转子的轴振动相位随转速的变化与质量偏心转子是一致的；
4)初始弯曲转子与质量偏心转子在动力响应相频特性方面是有区别的；（在转速等于转子的
临界转速时，质量不平衡会引起相位的突变）
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议