為什么軸承座振動會大于軸振,軸承座及轉子的動力特性是怎樣的?
2018-05-22 旋轉設備轉子及支撐具有剛性與柔性兩種特性,不同的動力特性,表現出的振動特征有較大區別。由于頁面內不能編輯公式,所以全部采用文字描述,不直觀,看起來或許累一些。
一、剛性轉子與柔性轉子
工作轉速低于臨界轉速的轉子稱為剛性轉子,也就是工作轉速小于0.75倍臨界轉速,因為超過0.75時已經在臨界轉速區內,為了保證設備的安全運行,實際上一般工作轉速須小于0.5倍臨界轉速。對于剛性轉子,由于工作轉速較低,不平衡量所引起的離心力較小,旋轉狀態下轉子軸線的彎曲變形可忽略不計。
工作轉速高于臨界轉速的轉子稱為撓性轉子,也就是轉速大于1.3倍的臨界轉速,撓性轉子與剛性轉子相比實際就是在旋轉時一個為剛性,一個為彈性,當轉子為彈性時,必然會因不平衡量所產生的離心力造成轉子彎曲,這種彎曲方向與臨界轉速比有關,當轉速遠遠大于臨界轉速時,轉子撓曲方向與不平衡量引起的不平衡離心力方向相反,這時不平衡離心力與彈性恢復力處于平衡狀態,這就是所謂的轉子自調中心,很多人知道轉子過臨界后振動會越來越小,但卻不知原由,這就是答案,進一步解釋如下:
當轉速小于臨界轉速時時,轉子的撓度隨轉速的升高而增大,且撓度和偏心距的方向一致,這種弓形彎曲變形小于偏心距,通常忽略轉子在運轉時的彎曲變形,當轉速等于0.707倍臨界轉速時,彎曲變形將等于偏心距;當轉速等于臨界轉速時,產生共振;當轉速大于臨界轉速時,撓度和偏心距的方向相反,轉子的撓度隨轉速的升高而減小,當轉速遠遠大于臨界轉速時,撓度趨近于偏心距,此時轉子質心在旋轉中心線上。
二、臨界轉速
臨界轉速是指轉子在這些轉速或附近運轉時,本身將出現很大變形,并做弓形回轉,引起機械系統非常強烈的振動,而轉速在這些特定的轉速一定范圍之外時,振動趨于平穩,這些引起劇烈振動時的轉速稱為臨界轉速。也就是說轉子系統本身的固有頻率等于轉速頻率時,轉子的不平衡力和轉子系統發生共振時的轉速,此時軸的撓度趨近無窮大,離心力趨近無窮大,限值其振幅的因素是系統阻尼。
臨界轉速完全是由轉子軸承系統本身的固有特性所決定的(即結構特性,主要有轉子的質量、材質、軸徑、長度、集中質量大小及分布、軸承座跨度以及軸承座的剛度、質量等。),與外界條件無關(如不平衡力、負荷等)。
與物體的固有頻率一樣,臨界轉速也有很多階,如一階(臨界轉速)、二階、…、n階,一般現場設備很少有高于三階的。
三、剛性支撐與柔性支撐
支撐的固有頻率大于轉子工作轉速時,稱為剛性支撐;支撐的固有頻率小于轉子工作轉速時,稱為柔性支撐。我們經常遇到的例子是,一臺剛性轉子的變頻風機或其它設備,當轉速到幾百轉時振動劇烈,但提高轉速后振動反而小了。這一般說明基礎結構的固有頻率小于設備的額定轉速頻率。
一般觀點認為,振動由軸承傳遞給軸承座。在傳遞過程中,振動逐漸衰減。因此,軸振會大于瓦振。軸振、瓦振比值約為2~10倍。但實際情況是,由于柔性支撐的存在,某種條件下瓦振會明顯大于軸振。
當軸振、瓦振都比較小時,說明機組振動平穩。轉子上的激振力較小,支承系統剛度正常。
當軸振、瓦振都比較大時,說明振動確實很大。振動可能來源于激振力的增大或支承系統剛度的降低。
當軸振大、瓦振小,表明支承系統剛度正常或較大,振動是由于轉子振動引起。
當軸振小、瓦振大,如果是剛性支承,若是新安裝設備,須分析設計是否符合剛性支撐剛度要求,若是長期正常運轉的設備,應檢查支承系統連接情況、墊塊接觸狀況、軸承配合間隙是否過大等。如果是柔性支承,應提高支撐剛度,或避開支撐臨界轉速運行,實際常用有效做法是減小轉子激振力來降低振幅。
對于剛性支撐而言,軸承座的振動特性應符合下圖所示規則,振動幅值由軸承座底部到頂部振動逐漸增大;空側到負荷側振動逐漸增大;軸承座左、右兩側同一高度處兩點振動應該相等,振動應該對稱分布;接近轉軸部位的振動大于平行并遠離轉軸部位的振動幅值,如電機軸承端蓋和機殼振動。當所測振幅與上述特性不符,通常預示著某部位支撐剛度存在問題。
一、剛性轉子與柔性轉子
工作轉速低于臨界轉速的轉子稱為剛性轉子,也就是工作轉速小于0.75倍臨界轉速,因為超過0.75時已經在臨界轉速區內,為了保證設備的安全運行,實際上一般工作轉速須小于0.5倍臨界轉速。對于剛性轉子,由于工作轉速較低,不平衡量所引起的離心力較小,旋轉狀態下轉子軸線的彎曲變形可忽略不計。
工作轉速高于臨界轉速的轉子稱為撓性轉子,也就是轉速大于1.3倍的臨界轉速,撓性轉子與剛性轉子相比實際就是在旋轉時一個為剛性,一個為彈性,當轉子為彈性時,必然會因不平衡量所產生的離心力造成轉子彎曲,這種彎曲方向與臨界轉速比有關,當轉速遠遠大于臨界轉速時,轉子撓曲方向與不平衡量引起的不平衡離心力方向相反,這時不平衡離心力與彈性恢復力處于平衡狀態,這就是所謂的轉子自調中心,很多人知道轉子過臨界后振動會越來越小,但卻不知原由,這就是答案,進一步解釋如下:
當轉速小于臨界轉速時時,轉子的撓度隨轉速的升高而增大,且撓度和偏心距的方向一致,這種弓形彎曲變形小于偏心距,通常忽略轉子在運轉時的彎曲變形,當轉速等于0.707倍臨界轉速時,彎曲變形將等于偏心距;當轉速等于臨界轉速時,產生共振;當轉速大于臨界轉速時,撓度和偏心距的方向相反,轉子的撓度隨轉速的升高而減小,當轉速遠遠大于臨界轉速時,撓度趨近于偏心距,此時轉子質心在旋轉中心線上。
二、臨界轉速
臨界轉速是指轉子在這些轉速或附近運轉時,本身將出現很大變形,并做弓形回轉,引起機械系統非常強烈的振動,而轉速在這些特定的轉速一定范圍之外時,振動趨于平穩,這些引起劇烈振動時的轉速稱為臨界轉速。也就是說轉子系統本身的固有頻率等于轉速頻率時,轉子的不平衡力和轉子系統發生共振時的轉速,此時軸的撓度趨近無窮大,離心力趨近無窮大,限值其振幅的因素是系統阻尼。
臨界轉速完全是由轉子軸承系統本身的固有特性所決定的(即結構特性,主要有轉子的質量、材質、軸徑、長度、集中質量大小及分布、軸承座跨度以及軸承座的剛度、質量等。),與外界條件無關(如不平衡力、負荷等)。
與物體的固有頻率一樣,臨界轉速也有很多階,如一階(臨界轉速)、二階、…、n階,一般現場設備很少有高于三階的。
三、剛性支撐與柔性支撐
支撐的固有頻率大于轉子工作轉速時,稱為剛性支撐;支撐的固有頻率小于轉子工作轉速時,稱為柔性支撐。我們經常遇到的例子是,一臺剛性轉子的變頻風機或其它設備,當轉速到幾百轉時振動劇烈,但提高轉速后振動反而小了。這一般說明基礎結構的固有頻率小于設備的額定轉速頻率。
一般觀點認為,振動由軸承傳遞給軸承座。在傳遞過程中,振動逐漸衰減。因此,軸振會大于瓦振。軸振、瓦振比值約為2~10倍。但實際情況是,由于柔性支撐的存在,某種條件下瓦振會明顯大于軸振。
當軸振、瓦振都比較小時,說明機組振動平穩。轉子上的激振力較小,支承系統剛度正常。
當軸振、瓦振都比較大時,說明振動確實很大。振動可能來源于激振力的增大或支承系統剛度的降低。
當軸振大、瓦振小,表明支承系統剛度正常或較大,振動是由于轉子振動引起。
當軸振小、瓦振大,如果是剛性支承,若是新安裝設備,須分析設計是否符合剛性支撐剛度要求,若是長期正常運轉的設備,應檢查支承系統連接情況、墊塊接觸狀況、軸承配合間隙是否過大等。如果是柔性支承,應提高支撐剛度,或避開支撐臨界轉速運行,實際常用有效做法是減小轉子激振力來降低振幅。
對于剛性支撐而言,軸承座的振動特性應符合下圖所示規則,振動幅值由軸承座底部到頂部振動逐漸增大;空側到負荷側振動逐漸增大;軸承座左、右兩側同一高度處兩點振動應該相等,振動應該對稱分布;接近轉軸部位的振動大于平行并遠離轉軸部位的振動幅值,如電機軸承端蓋和機殼振動。當所測振幅與上述特性不符,通常預示著某部位支撐剛度存在問題。

