聯(lián)軸器不對中時的教學科研實驗臺危害

關(guān)于轉(zhuǎn)子不對中的振動問題，不在于不對中的偏移量是多少，而是取決于系統(tǒng)對不對中的適應能力。不對中引起的不同征兆，除了作為對中偏移量的函數(shù)外，還會受到速度、力矩等其它狀態(tài)的影響。由于受到對中角度的問題，長襯套要比短襯套對不對中的適應能力高；但對于高速機器來說，長襯套的懸臂問題容易引起動力學方面的問題，因此聯(lián)軸套長度很少超過45cm。按照一般經(jīng)驗，每一厘米聯(lián)軸套長度的偏移量在5微米之內(nèi)為安全值，不超過此值可允許連續(xù)運行。

存在較大不對中時，其故障形式最可能表現(xiàn)為彈性元件的損壞，如膜片或彈性柱銷等，但也有一些其它類型的聯(lián)軸器，其強度高于鄰近軸承。因此，當造成軸承損壞時，聯(lián)軸器卻只有輕微損傷。有時聯(lián)結(jié)力能夠強大到足以使聯(lián)軸器鄰近系統(tǒng)達到穩(wěn)定，從而消除不對中征兆。當發(fā)生這種情況時，不對中的強烈反應不發(fā)生在聯(lián)軸器處，而是表現(xiàn)在軸承的自由端。

轉(zhuǎn)子不對中形成原因

不對中的原因除設計、加工誤差外，運行中很多因素也會形成新的不對中，可分為冷態(tài)不對中和熱態(tài)不對中兩種情況。其中，冷態(tài)不對中主要是指在室溫下由于安裝誤差造成的對中不良；熱態(tài)不對中指機組在運行過程中由于溫度等因素造成的不對中，其主要原因有以下幾方面。

01

聯(lián)軸器自身的影響

• 對輪平面瓢偏，當擰緊靠背輪螺絲后，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生靜變形（即撓度），在軸頸上會呈現(xiàn)較大的晃擺，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)處靜變形將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的強迫振動。

• 對輪連接螺栓有緊力差別，其產(chǎn)生的后果將會像瓢偏一樣。

• 兩個對輪止口或連接螺栓節(jié)圓不同心，當擰緊靠背螺絲后，兩個轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生偏心，這種偏心在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下直接產(chǎn)生激振力，而且以力偶形式作用在兩個相鄰的軸承上?？勘齿啽旧砑斑B接缺陷所造成振動的特點是：振動的主要分量與轉(zhuǎn)速相符，但包含有一定的非基波分量，因此在激起普通強迫振動的同時，可能還會激起高次諧波和分諧波共振。

02

其它因素的影響

• 設備保溫不良，受熱不均，使機座產(chǎn)生熱變形。

• 設備超負荷運行，改變了設備受力狀態(tài)。

• 機器基礎(chǔ)、底座沉降不均使對中超差和軟地腳造成對中不良。

• 由于轉(zhuǎn)子的撓性和重量分配不均勻，轉(zhuǎn)子在安裝之后產(chǎn)生原始彎曲，進而影響對中。

• 因管道系統(tǒng)的壓力造成的扭曲變形。

轉(zhuǎn)子不對中種類

現(xiàn)場設備存在兩種不對中形式，聯(lián)軸器不對中和軸承不對中。聯(lián)軸器不對中又分為平行不對中、角度不對中，以及兩種形式同時存在的綜合不對中，如下圖所示。現(xiàn)場遇到的通常是綜合不對中，即有平行不對中也有角度不對中，但是一般情況下，其中一種為主因另一種為次因。

轉(zhuǎn)子不對中形式

轉(zhuǎn)子不對中振動機理

01

剛性聯(lián)軸器不對中

剛性聯(lián)軸器平行不對中時，兩轉(zhuǎn)子分別繞著各自的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，但在聯(lián)結(jié)螺栓的強制作用下，存在著把偏移的兩軸心拉到一起的趨勢。在不對中的方向上，一個螺孔的旋轉(zhuǎn)半徑受到壓縮，另一個則受到拉伸，每轉(zhuǎn)動180°，各螺孔旋轉(zhuǎn)半徑拉伸和壓縮交變一次，作用在半聯(lián)軸器上的力也交變一次；每旋轉(zhuǎn)一周，則交變兩次，使轉(zhuǎn)子在徑向產(chǎn)生二倍頻振動，聯(lián)軸器兩側(cè)徑向振動的相位差為180°，是反相的。

剛性聯(lián)軸器角度不對中時，兩軸線相交成一定的角度，半聯(lián)軸器端面之間存在一定的張口。在聯(lián)結(jié)螺栓拉力的強制作用下，兩軸存在一個彎矩。轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，彎矩的作用方向交變一次，彎矩所引起的軸的彎曲變形也變化一次，從而使轉(zhuǎn)子在徑向產(chǎn)生工頻振動，聯(lián)軸器兩側(cè)徑向工頻振動是同相位的。此外，每旋轉(zhuǎn)一周，在螺栓拉力的作用下，半聯(lián)軸器還要帶著轉(zhuǎn)子沿軸向竄動一次，使轉(zhuǎn)子還要產(chǎn)生軸向工頻振動，聯(lián)軸器兩側(cè)軸向工頻振動的相位反相。

軸系不對中的實際情況，幾乎不存在單一的平行不對中或單一的角度不對中，往往是兩者同時存在的綜合不對中，因此剛性聯(lián)軸器不對中時，表現(xiàn)為既有二倍頻振動，又有工頻振動。

02

齒式聯(lián)軸器不對中

齒式聯(lián)軸器平行不對中時，會在徑向產(chǎn)生二倍頻振動，而相位是基頻的兩倍。齒式聯(lián)軸器角度不對中時，在旋轉(zhuǎn)過程中齒面會發(fā)生相對滑動，并產(chǎn)生相應的摩擦力和摩擦力矩。角度不對中狀態(tài)下的嚙合點產(chǎn)生滑動變化，每旋轉(zhuǎn)一周，齒面滑動方向發(fā)生二次突變，也就是摩擦力和摩擦力矩的方向發(fā)生了二次突變，從而形成二次沖擊性振動。同時，也沿軸向竄動一次。

因此，齒式聯(lián)軸器角度不對中時，會在徑向產(chǎn)生二倍頻振動，聯(lián)軸器兩側(cè)軸承徑向振動的相位差為180°；同時也會在軸向產(chǎn)生較大的一倍頻振動。由于齒式聯(lián)軸器在結(jié)構(gòu)上幾乎都設有中間軸（齒套、短接），即使兩轉(zhuǎn)子為平行不對中，中間軸總要產(chǎn)生偏斜，因此表現(xiàn)在半聯(lián)軸器與中間軸之間仍然是角度不對中。也就是說，對于齒式聯(lián)軸器不論是哪種情況的不對中，都會產(chǎn)生徑向二倍頻振動，聯(lián)軸器兩側(cè)軸承徑向振動的相位差為180°。

03

膜片聯(lián)軸器不對中

膜片聯(lián)軸器為金屬撓性聯(lián)軸器，具體又分為膜盤式和疊片式，其補償不對中和隔振能力很強，近年來在旋轉(zhuǎn)機械中得到了廣泛的應用。

由于結(jié)構(gòu)上幾乎都設有中間軸，因此撓性膜片的受力主要為角度不對中所引起的力矩變化。對于具有n 個螺栓的聯(lián)軸器，會產(chǎn)生n 倍頻的振動（這里n為偶數(shù)，n為奇數(shù)時，為2n 倍頻振動）。由于要傳遞動力和滿足自身的強度，撓性膜片并非呈現(xiàn)的彈性。因此，膜片聯(lián)軸器仍然具有一定的剛性聯(lián)軸器的特性，仍然會產(chǎn)生二倍頻、工頻振動。

當存在轉(zhuǎn)子不對中時，會引起轉(zhuǎn)子、軸承、聯(lián)軸器等部件的附加載荷，從而改變轉(zhuǎn)子系統(tǒng)正常的動態(tài)特性，如振動增大、軸承磨損、轉(zhuǎn)子撓曲等等。

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