旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的不對(duì)中與不平衡分析

1、 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

轉(zhuǎn)子不對(duì)中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度；

轉(zhuǎn)子不對(duì)中可分為聯(lián)軸器不對(duì)中和軸承不對(duì)中。

√聯(lián)軸器不對(duì)中:可分為平行不對(duì)中、偏角不對(duì)中和平行偏角不對(duì)中三種情況:

a.平行不對(duì)中時(shí)振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)子工頻的兩倍；

b.偏角不對(duì)中使聯(lián)軸器附加一個(gè)彎矩，以力圖減小兩個(gè)軸中心線的偏角。軸每旋轉(zhuǎn)一周，彎矩作用方向就交變一次，因此，偏角不對(duì)中增加了轉(zhuǎn)子的軸向力，使轉(zhuǎn)子在軸向產(chǎn)生工頻振動(dòng)；

c.平行偏角不對(duì)中是以上兩種情況的綜合，使轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向和軸向振動(dòng)。軸承不對(duì)中實(shí)際上反映的是軸承座標(biāo)高和軸中心位置的偏差。

軸承不對(duì)中:軸承不對(duì)中使軸系的載荷重新分配。負(fù)荷較大的軸承可能會(huì)出現(xiàn)高次諧波振動(dòng)，負(fù)荷較輕的軸承容易失穩(wěn)，同時(shí)還使軸系的臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。

√軸承不對(duì)中：可分為偏角不對(duì)中和標(biāo)高變化兩種情況；

不對(duì)中故障的特征是:

a.轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)出現(xiàn)二倍頻，以一倍頻和二倍頻分量為主，軸系不對(duì)中越嚴(yán)重，二倍頻所占的比例就越大，多數(shù)情況甚至出現(xiàn)二倍頻能量超過一倍頻能量；

b.振動(dòng)信號(hào)的原始時(shí)域波形呈畸變的正弦波；

c.聯(lián)軸器兩側(cè)相鄰兩個(gè)軸承的油膜壓力呈反方向變化，一個(gè)油膜壓力變大，另一個(gè)則變小；

d.聯(lián)軸器不對(duì)中時(shí)軸向振動(dòng)較大，振動(dòng)頻率為一倍頻，振動(dòng)幅值和相位穩(wěn)定；

e.聯(lián)軸器兩側(cè)的軸向振動(dòng)基本上是呈現(xiàn)出180°反相的；

f.典型的軸心軌跡為月牙形、香蕉形，嚴(yán)重對(duì)中不良時(shí)的軸心軌跡可能出現(xiàn)“8"字形;渦動(dòng)方向?yàn)橥秸M(jìn)動(dòng)；

g.振動(dòng)對(duì)負(fù)荷變化敏感。當(dāng)負(fù)荷改變時(shí)，由聯(lián)軸器傳遞的扭矩立即發(fā)生改變，如果聯(lián)軸器不對(duì)中，則轉(zhuǎn)子的振動(dòng)狀態(tài)也立即發(fā)生變化一般振動(dòng)幅值隨著負(fù)荷的增加而升高；

h.軸承不對(duì)中包括偏角不對(duì)中和標(biāo)高變化兩種情況，軸承不對(duì)中時(shí)徑向振動(dòng)較大，有可能出現(xiàn)高次諧波，振動(dòng)不穩(wěn)定。由于軸承座的熱膨脹不均勻而引起軸承的不對(duì)中，使轉(zhuǎn)子的振動(dòng)也要發(fā)生變化。但由于熱傳導(dǎo)的慣性，振動(dòng)的變化在時(shí)間上要比負(fù)荷的改變滯后一段時(shí)間。

2、轉(zhuǎn)子不平衡

不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中普遍存在的，引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因是多方面的:
a.轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、機(jī)械加工質(zhì)量偏差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動(dòng)平衡精度差;

b.運(yùn)行中聯(lián)軸器相對(duì)位置的改變；

c.轉(zhuǎn)子部件缺損，如:運(yùn)行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結(jié)垢、脫落；

d.轉(zhuǎn)子受疲勞應(yīng)力作用造成轉(zhuǎn)子的零部件(如葉輪、葉片、圍帶、拉筋等)局部損壞、脫落，產(chǎn)生碎塊飛出等。

不平衡轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)，其時(shí)間波形和頻譜圖一般具有如下典型特征:
a.原始時(shí)域波形的形狀接近一個(gè)純正弦波；

b.振動(dòng)信號(hào)的頻譜圖中，諧波能量主要是集中在轉(zhuǎn)子的工作頻率(1X)上，即基頻振動(dòng)成分所占的比例很大，而其它倍頻成分所占的比例相對(duì)較小；

c.在升降速過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加而上升。當(dāng)轉(zhuǎn)速越過臨界轉(zhuǎn)速之后，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加反而減小，并趨向于一個(gè)較小的穩(wěn)定值。當(dāng)轉(zhuǎn)速等于或接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子將會(huì)產(chǎn)生共振，此時(shí)的振幅具有最大峰值；

d.當(dāng)工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，振動(dòng)的相位穩(wěn)定;

e.轉(zhuǎn)子的軸心軌跡圖呈橢圓形;

f.轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)特征為同步正進(jìn)動(dòng);

g.純靜不平衡時(shí)支承轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸承同一方向的振動(dòng)相位相同，而純力偶不平衡時(shí)支承轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸承振動(dòng)呈反相，即相位差180°。但實(shí)際轉(zhuǎn)子一般既存在一定的靜不平衡，又存在一定的力偶不平衡(即存在動(dòng)不平衡)，此時(shí)支承轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸承同一方向振動(dòng)相位差在0°~180°之間變化；

h.在外伸轉(zhuǎn)子不平衡情況下可能會(huì)產(chǎn)生很大的軸向振動(dòng)。在轉(zhuǎn)子外伸端不平衡時(shí)，支承轉(zhuǎn)子的兩軸承的軸向振動(dòng)相位相同；

i.介質(zhì)不均勻結(jié)垢時(shí)，工頻幅值和相位是緩慢變化的。