不平衡造成的转子系统振动
不平衡是*常见的转子系统故障,其主要表现是1X振动过大,而过大的1X振动会导致机器零件疲劳。在极端情况下,会导致轴承磨损或内部摩擦,进而损坏密封圈并降低机器性能。通常,只要检测到1X振动有所增加,就可立即推断可能出现了不平衡。然而,由于还有很多其它故障可以产生1X振动,许多机器经过平衡后,还会因其他故障使问题重复出现(1X振动还是过大)。因此,要对不平衡做出正确的诊断,既要了解产生不平衡的机制,又要了解产生1X振动的其它故障。
1X不平衡力通过系统的动力学刚度起作用,进而引起1X振动。
振动=力/动力学刚度
由于不平衡质量是转子的一部分,所以其旋转速度与转子相同。因此,由不平衡产生的力的频率是1X。线性系统对于1X力仅产生1X振动。但是,转子系统具有非线性特征,例如,在高偏心率时急剧增大的油膜轴承刚度。转子系统刚度的突然改变也可以产生非线性特征,例如,由于转子与定子的摩擦或支撑系统中的松动。这些非线性特征也可以产生1X谐波振动,这些谐波振动有时可以在转子处于共振状态时在频谱级联图上看到。共振期间,较大的1X振动振幅可以使转子通过油膜轴承中偏心率较高的区域,刚度的突然增大则会产生谐波。
1X转子振动在轴承中表现为动载荷,轴承刚度和阻尼将此载荷传递到转子系统扩展部分,轴承座结构和机器外壳中,此系统将具有包含转子和机器外壳的振动模态。这些模态可能同相,此时转子和外壳作近相似的同向运动,这些模态也可能反相,此时转子和外壳作近似反向运动。外壳的振动强度将取决于多种因素,其中包含转子和外壳的相对质量及轴承、外壳、外壳底座和地基的刚度。