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油膜涡动产生异常振动

来源:深圳中创仪器 时间:2017-01-17 10:35 点击:
油膜涡动是一种转子中心绕着轴承中心转动的亚同步振动现象 ,其回转频率 ( 即 振动频率) 约为转子回转频率的一半 ,所以常称为 半速涡动。转轴旋转时 ,由于附着 在轴颈表面的润滑油具有一定勃度 ,随着轴颈旋转被带入侧面和下方 ,在轴颈和轴瓦之 间,形成一个油模 ,油模产生的动压支承了转子并建立起一个有一定厚度的油膜 ,油膜 对于轴承的工作是十分重要的 ,它避免了轴瓦和轴颈直接接触 ,减少了磨损和摩擦损 艳。油膜的厚度是有一定范 围的,通常在 10 lOO µm ,过小的油膜会使轴颈和轴 瓦磨 损增加 ,轴瓦温度升高 ,过厚的油膜则使油膜产生负 的弹性阻尼系数 ,造成功压不稳 定,产生振动。
油膜的厚度则与轴颈线速 度 、轴瓦 比负荷 、润滑油蒙古 度和轴承间隙 有关。
油膜本身以略低于 50% 颈表面速度的平均速度 环绕轴颈转动,润滑和冷却轴 承。 通常 ,轴浮在油膜之上 ,略偏离垂直线 ,略高于轴承给定的稳定姿态角和偏心距处。这 个抬起量与转子转速 、转子重量和油膜压力有关。
油膜涡动在轴承 比负荷较小,轴颈线速度较高 ,特别是在大型高速的柔性转子电动 机 ( 电动机的额定工作转速高 于转子固有振动频率对应临界转速 时,电动机的转子称 柔性转子) 中易发生。
发生振动原因往往是经过 长期运行后轴瓦间隙变大 ,润滑 油黠 度过大 ,油温低 ,轴承负载减轻等原因造成了油膜加厚,轴承油膜动压不稳定而产生了 振动 ,油膜涡动引起的滑动轴承故障如图4 - 18 所示。
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当轴受到诸如突然冲击或外部冲撞等干扰力时,可能瞬间增大相对于某平衡位置的
偏心。在这种情况下 .附加的油立即被泵打入被轴弄空的空间中。这就导致负载油膜压 力的增加 ,在油膜与轴之间产生附加的力。
在这种情况下 ,油膜实际上推动轴在向前的 圆周运动中前进 ,促使转子绕轴承中心以 0. 40 × 0. 48 ×转速频率回转。如果系统 中 有足够的阻尼.轴可能返回到它的正常位置并且稳定 ;否则,轴将继续它的涡动运动而产生剧烈的振动 。
油膜涡动频率为何接近转子回转频率的一半,原因如下 :油膜层内各点的速度是不 同的,其速度分布如图4 -19 ( a) 所示。
由于轴瓦是静止的 ,因而轴瓦表面 A 点的油 膜速度为零 ,在轴颈表面 B 点的速度和轴颈相等。
假设油膜流速是层流 ,油膜沿径向 的速度呈三角形分布 ,油膜平均周速为轴颈表面速度的一半 ,即转子旋转时,油膜将以 轴颈表面圆周速度一半的平均速度环行。但实际上 ,油膜涡动频率总是小于回转速度的 一半 ,因为轴颈表面是光滑的,而轴瓦表面相对来说是粗糙的,因而油膜速度实际上低 于轴颈表面周速的一半。
另一原因是轴瓦中润滑油存在端泄 ,油膜速度不但有周 向分 量 ,还有轴 向分量 ,因而周向环行油膜净平均线速度小于轴颈表面速度的一半 ,实际为 0. 40 0. 48 倍轴颈表面圆周速度。
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( 1) 油膜涡动的原因:
① 动态和承载力轻 ;
② 过大的轴承磨损和过大的间隙;
③ 润滑油特性改变 ( 主要是剪切新度) :
④ 油膜压力提高 ,不适当的轴承设计。
( 2 ) 滑动轴承油膜涡动的特征 :
① 振动频率略低于转子回转频率的一半 ,油膜揭动通常发生在 0.40 0.48 倍轴转
速频率处 ,可很容易识别 ( 某参考文献认为 ,纯的油膜涡动 出现在 0. 43 倍轴转速 ,而 不稳定可能出现在阶临界转速频率) 。
② 油膜涡动的振动是径向的。
③ 油膜涡动往往是突然出现的,诊断的方法是油膜涡动后 ,改变润滑油的秸度 和 温度 ,振动就能减轻或消失。
④ 有时机器可能 间歇地呈现油膜涡动 ,这时滑动轴承可能 没有问题 ,而是有外部 振动力传入机器 ,或者有来源于机器本身传入轴承的外部干扰力。这种情况下,这些干 扰力的频率恰好等于该轴承的油膜涡动频率,并且该扰动力的量也恰好能把轴推人涡动 运动状态 。这种振动可能是从其他机器通过结构接触 ,例如管道或者支撑 ,甚至通过楼 板或基础传入。如果出现这种情况,可把这台机器与周围的机器隔离或者隔离有涡动问 题的机器本身。
⑤ 当振动幅值达到轴承正常间隙的 50% 时,认为油膜涡动最严重。这时,必须采 取解决措施。
⑥ 临时修正措施包括改变油温 ( 从而改变油的粘度) 。有意引人小量不平衡或不对 中,以增大负载 ,加热或冷却支承脚 ,“ 临时” 偏移对中 ,刮削轴承两侧或者轴承表面 开槽 ,以破坏润滑油的 “ 油樱” 或改变润滑油压力。
⑦ 解决油膜涡动 ,比较的修正步骤包括 : 安装具有合适间隙的新轴承壳E 用内部油压工具对轴承加预载 ;完全改变轴承的类型 ,采用没有油膜涡动的滑动轴承。

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