转子不对中故障机理与诊断

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1、转子不对中故障机理与诊断李娇娇2011200722机研1102班转子不对中的类型齿式联轴器连接不对中的振动机理转子不对中的故障特征实例转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线发生倾斜或偏移。具有不对中故障的转子系统在其运转过程中将产生一系列有害于设备的动态效应，如引起机器联轴器偏转、轴承早期损坏、油膜失稳、轴弯曲变形等，导致机器发生异常振动，危害极大。转子不对中转子不对中的类型转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中两种情况。轴颈在轴承中偏斜称为轴承不对中。轴承不对中本身不会产生振动，它主要影响到油膜性能和阻尼。在转子不平衡

2、情况下，由于轴承不对中对不平衡力的反作用，会出现工频振动。机组各转子之间用联轴节连接时，如不处在同一直线上，就称为轴系不对中。通常所讲的不对中多指轴系不对中。由于不对中，将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动。转子不对中的类型转子不对中的类型轴系不对中一般可分为以下三种情况：(1)轴线平行位移，称为平行不对中；(2)轴线交叉成一角度，称为角度不对中；(3)轴线位移且交叉，称为综合不对中。齿式联轴器连接不对中的振动机理齿式联轴器由两个具有外齿环的半联轴器和具有内齿环的中间齿套组成。两个半联轴器分别与主动轴和被动轴连接。这种

3、联轴器具有一定的对中调节能力，因此常在大型旋转设备上采用。在对中状态良好的情况下，内外齿套之间只有传递转矩的周向力。当轴系对中超差时，齿式联轴器内外齿面的接触情况发生变化，从而使中间齿套发生相对倾斜，在传递运动和转矩时，将会产生附加的径向力和轴向力，引发相应的振动。齿式联轴器连接不对中的振动机理1、平行不对中联轴器的中间齿套与半联轴器组成移动副，不能相对转动。当转子轴线之间存在径向位移时，中间齿套与半联轴器间会产生滑动而作平面圆周运动，中间齿套的中心沿着以径向位移y为直径作圆周运动。齿式联轴器连接不对中的振动机理设A为主动转子的

4、轴心投影，B为从动转子的轴心投影，K为中间齿套的轴心，AK为中间齿套与主动轴的连线，BK为中间齿套与从动轴的连线，AK垂直BK。设AB长为D,K点坐标为K(x，y），取ө为自变量，则有对ө求导，得K点的线速度为齿式联轴器连接不对中的振动机理由于中间套平面运动的角速度(dө/dt)等于转轴的角速度，即dө/dt＝ω，所以K点绕圆周中心运动的角速度为式中，VK为点K的线速度。由式可知，K点的转动速度为转子角速度的两倍，因此当转子高速转动时，就会产生很大的离心力，激励转子产生径向振动，其振动频率为转子工频的两倍。齿式联轴器连接不对中的

5、振动机理2、偏角不对中当转子轴线之间存在偏角位移时，从动转子与主动转子的角速度是不同的。从转子的角速度偏角不对中使联轴器附加一个弯矩，弯矩的作用是力图减小两轴中心线的偏角。转轴每旋转一周，弯矩作用方向交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子在轴向产生工频振动。齿式联轴器连接不对中的振动机理3、综合不对中轴系转子之间的对中情况往往是既有平行不对中，又有角度不对中的综合不对中。当转子既有平行位移不对中又有角度不对中时，其动态特性比较复杂。激振频率为角频率的2倍；激振力的大小随速度而变化，其大小和综合不对中量△y、△α、安

6、装距离△L以及中间齿套质量m等有关。联轴器两侧同一方向的激振力之间的相位差在0°～180°之间。其他故障物理特性也介于轴线平行不对中和角度不对中之间。同时，齿式联轴器由于所产生的附加轴向力以及转子偏角的作用，从动转子以每回转一周为周期，在轴向往复运动一次，因而转子轴向振动的频率与角频率相同。转子不对中的故障特征齿式联轴器连接不对中的转子系统，其振动主要特征如下。1.故障的特征频率为角频率的2倍。2.由不对中故障产生的对转子的激励力随转速的升高而加大。3.激励力与不对中量成正比，随不对中量增加，激励力线性增大。4.联轴器同一侧相互

7、垂直的两个方向，2倍频的相位差是基频的2倍；联轴器两侧同一方向的相位在平行位移不对中时为0°，在角位移不对中时为180°，综合位移不对中时为0°～180°。5.轴系转子在不对中情况下，中间齿套的轴心线相对于联轴器的轴心线产生相对运动，在平行位移不对中时的回转轮廓为一圆柱体，角位移不对中时为一双锥体，综合位移不对中时是介于二者之间的形状。6.轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使转子在运动中产生巨大的附加径向力和附加轴向力，使转子产生异常振动，轴承过早损坏，对转子系统具有较大的破坏性。诊断实例启动机组时，透平和

8、压缩机低压缸运行正常，而压缩机高压缸有振动；机组运行一周后高压缸振动突然加剧，测点4、5的径向振动增大，其中测点5振动值增加两倍，测点6的轴向振动加大，透平和压缩机低压缸的振动无明显变化；机组运行两周后，高压缸测点5的振动值又突然增加一倍，超过设计允许值，振动剧