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1、BPdM,BPdM 北京普迪美科技有限公司,状态监测与预测维修,转子偏心与弯曲,BPdM,偏心的转子： 就是轴的几何中心线与转子的中心不重合的转子。这就导致了在旋转的中心线的一侧比另一侧更大的重量，从而引起轴以不规则的轨迹的摆动。 这是固有的不稳定的问题，是潜在的故障源，或振动源。有时虽然可通过动平衡平衡掉”部分偏心距的影响，但是更多的摆动运动仍然保留。如果该转子偏心距较大的话，甚至不可能对转子进行很好的动平衡。现在强调越来越高的旋转速度，因此消除偏心距非常重要。,转子偏心概述,BPdM,A.请看图2.4，该图表示一台电动机驱动一台风机的皮带轮，皮带轮存在偏心问题，在这种情况下：最大的振动常出
2、现在皮带拉伸方向；振动频率为偏心的皮带轮的1X转速的频率；目前经常用动平衡方法来修正皮带轮的偏心距引起的振动问题。 偏心的皮带轮是皮带传动中不希望存在的振动的主要原因之一。,偏心的皮带轮呈现的特征,BPdM,B图2.2表示偏心的齿轮。在偏心的齿轮中： 最大的振动将出现在两个齿轮中心连线方向； 出现偏心的齿轮的1X转速频率。其振动特征信号类似于这个齿轮的不平衡，但是它不是不平衡； 如果齿轮的偏心距明显，当齿轮的齿与匹配的齿一起被迫进入和退出啮合时对齿轮的齿产生非常高的动态载荷； 可对具有lX转速频率较大振动的齿轮进行相位分析，以确定是不平衡还是偏心距引起的振动； 偏心的齿轮不仅促使产生1X转速频
3、率的大振动而且还产生高幅值的齿轮啮合频率及其谐波； 在啮合频率两侧伴有高于正常幅值的边带频率，边带频率为偏心齿轮的转速频率。有时，这些边带频率将为偏心的齿轮的2X转速频率。这些边带将调制齿轮啮合频率本身的幅值。,偏心的齿轮呈现的特征,BPdM,C.图2.3表示偏心的电动机转子。偏心的电动机转子在转子与定子之间产生旋转变化的气隙（注意与偏心的定子的区别）。其振动问题包括： 在2X电源频率(7200转分(美国60赫兹，我国为50赫兹)处的振动、及其与最靠近的转速谐波振动之间所形成的拍频振动；拍振：对于3580转分电动机，将在2X转速频率与2X电源频率之间产生拍振，而对于1780转分电动机，它将在4
4、X转速频率与7200转分之间产生拍振。 产生在2X电源频率两侧的极通过频率(FP)边带。偏心的电动机转子还将在2X电源频率两侧产生极通过频率边带(这里，极通过频率FP等于极数目与滑差频率的乘积)。 偏心的电动机转子转动本身将引起定子极与偏心转子之间的磁场的振动，因此还有转子与定子之间的1X转速频率的振动。,偏心电动机转子呈现的特征,BPdM,D偏心的泵叶轮可以在旋转的叶轮与静止的扩压器叶片之间产生不相等的液压力扰动。这不仅产生泵轴转速频率大的振动；而且还产生叶片通过频率及其谐波频率(叶片通过频率等于叶片数目与转速的乘积）的振动，这是由于偏心的叶轮产生的”液压不平衡“造成的。以及在叶片通过频率两
5、侧的叶轮转频边带。,偏心的泵叶轮呈现的特征,BPdM,偏心的转子可能引起一个径向方向比其它径向方向明显大的振动(由于这个原因，导致撞击轴承，有时还产生松动)。可以采取相位分析作为有效的工具来确定1X转速频率大的振动究竟是偏心矩引起的，还是其他的诸如不平衡等1X转速频率振动源引起的。比较水平方向和垂直方向的相位，通常相位差约0度或180度，因为偏心距产生的力都是非常定向的，不像在不平衡故障占优势的情况中那样，水平和垂直方向的相位差为90度。,偏心转子的相位特征,转子弯曲概述,弯曲的轴可在机器中产生过大的振动，根据弯曲的程度和位置不同，产生的振动大小不同。与偏心的轴一样，其作用有时可用动平衡减轻。
6、然而，往往不能用动平衡减轻弯曲轴的摆动，如果轴有明显的弯曲，不可能达到轴的满意的动平衡。 转子弯曲与不平衡两者是有区别的。所谓质量不平衡是指各横截面的质心连线与其几何中心连线存在偏差，而转子弯曲是指各横截面的几何中心连线与旋转轴线不重合。 现场利用各种方法，有时包括热处理来成功地消除弯曲。然而这些情况下，必须注意不要引入残余应力，因为残余应力以后会导致轴损坏。,BPdM,转子弯曲的种类,转子弯曲有永久性弯曲和临时性弯曲两种情况 永久性弯曲是指转子轴呈弓形弯曲后无法恢复。造成永久弯曲的原因有设计制造缺陷（转轴结构不合理、材质性能不均匀）、长期停放方法不当、热态停机时未及时盘车或遭凉水急冷等。 临
7、时性弯曲是指可恢复的弯曲。造成临时性弯曲的原因有预负荷过大、开机运行时暖机不充分、升速过快局部碰磨产生温升等致使转子热变形不均匀等。,BPdM,弯曲转子的振动故障机理与转子质量偏心类似，产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使轴两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。 转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不平衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时
8、，振幅的减少就发生在临界转速以上。,弯曲转子的振动机理,BPdM,弯曲的轴呈现的特征(一),1图3.1表示弯曲的轴引起大的轴向振动。如果弯曲部位接近轴的中心，通常占优势的振动为1X转速频率的振动，如果弯曲接近联轴器，将产生高于通常值的2X转速频率振动分量。 2. 通常同一转子的两个轴承之间的轴向方向振动相位变化接近180度，这与弯曲的程度有关(见图3.1)。此外，如果在同一轴承不同点的轴向方向作若干测量，通常会发现在轴承的左边和右边，上边和下边测量的相位之间发生接近180度的相位差。 3.1X转速频率和2X转速频率的幅值通常是稳定的，如果存在大的电磁场振动的话，它将引起2X电源频率与2X转速频
9、率分量的拍振。,图3.1弯曲轴的振动频谱和相位响应,BPdM,弯曲的轴呈现的特征（二）,4在图3.2中所示的轴承座的4个点处的轴向方向的相位测量。如果轴弯曲通过或者非常接近轴承时，轴承座本身将产生扭转振动，它将导致这个轴承座轴向方向完全不同的相位读数，如图3.2A所示。这幅图的B图表示一根真的平直轴产生的轴向方向振动相位。 5当旋转轴中部存在较大的跳动时，它呈现为不平衡。当是在联轴器处出现跳动时，它呈现为不对中。,图3.2A弯曲的轴引起的扭转振动,图3.2B轴向相位测量显示轴向振动,BPdM,弯曲的轴呈现的特征（三）,6. 当电动机转子有如铁芯短路这样的故障时，它们通常将局部受热而造成弯曲，当电动机转子受热量增加时，最终的振动越来越大。这将引入轴弯曲的振动症兆。这种情况下，如果不超过轴材料的弹性极限，当能恢复到室温时，轴将“矫直”。,BPdM,例如，如果有一台存在轴弯曲的电机，拖动一台泵，其振动时间信号和频谱图应该类似于下图所示，轴弯曲振动的频谱特征是存在明显的转频的2谐频,如果轴弯曲比较严重，有不对中问题的表现，也可以说明轴弯的存在。如果存在轴弯曲问题，轴的端部就会沿一定的轨迹旋转，此时轴每转一周就会在相互偶合的另一个转子上感受到一个作用力，这个作用力会产生一个大的转频振动信号。,BPdM,
