旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)分類(lèi)

　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)按機(jī)械振動(dòng)性質(zhì)可以分為三類(lèi)：

　　強(qiáng)迫振動(dòng)

　　強(qiáng)迫振動(dòng)又稱(chēng)同步振動(dòng)，它是由外界持續(xù)周期性激振力作用而引起的振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)從外界不斷地獲得能量來(lái)補(bǔ)償阻尼所消耗的能量，使系統(tǒng)始終保持持續(xù)的等幅振動(dòng)。該振動(dòng)反過(guò)來(lái)并不影響擾動(dòng)力。產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的主要原因有轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、聯(lián)軸器不對(duì)中、轉(zhuǎn)子與定子磨擦、機(jī)械部件松動(dòng)、轉(zhuǎn)子部件或軸承破損等。強(qiáng)迫振動(dòng)的特點(diǎn)在于強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率總是等于擾動(dòng)力的頻率。例如，由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡而引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，其頻率恒等于轉(zhuǎn)速頻率。

　　自激振動(dòng)

　　機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中，由于機(jī)械內(nèi)部運(yùn)動(dòng)本身所產(chǎn)生的交變力而引起的振動(dòng)叫自激振動(dòng)。其特點(diǎn)是一旦振動(dòng)停止，交變力也自然消失;自激振動(dòng)的頻率就是機(jī)械的固有頻率(或臨界頻率)，與外來(lái)激勵(lì)的頻率無(wú)關(guān)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常見(jiàn)的自激振動(dòng)有：油膜渦動(dòng)和油膜振蕩。它主要由轉(zhuǎn)子內(nèi)阻、動(dòng)靜部件間的干磨擦等引起。

　　與強(qiáng)迫振動(dòng)相比，自激振蕩出現(xiàn)比較突然，振蕩強(qiáng)度比較嚴(yán)重，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)對(duì)機(jī)器造成嚴(yán)重破壞。

　　非定常強(qiáng)迫振動(dòng)

　　非定常強(qiáng)迫振動(dòng)是由外來(lái)擾動(dòng)力而引起的一種強(qiáng)迫振動(dòng)。其特點(diǎn)是與擾動(dòng)力具有相同的頻率;振動(dòng)本身反過(guò)來(lái)會(huì)影響擾動(dòng)力的大小與相位;振動(dòng)的幅值和相位都是變化的。比如轉(zhuǎn)子軸上某一部位出現(xiàn)不均勻的熱變形，就相當(dāng)于給轉(zhuǎn)子增加了不平衡質(zhì)量，它將會(huì)使振動(dòng)的幅值和相位都發(fā)生變化。反過(guò)來(lái)，振動(dòng)幅值和相位的變化又影響不均勻熱變形的大小與部位，從而使強(qiáng)迫振動(dòng)連續(xù)不斷地發(fā)生變化。

　 旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)故障及其特點(diǎn)

　　不平衡

　　轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見(jiàn)故障之一。在制造與維修過(guò)程中，雖都要對(duì)轉(zhuǎn)子作仔細(xì)平衡，使不平衡量小于限定值。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，不平衡量會(huì)逐漸增大。由于轉(zhuǎn)子處于***速運(yùn)行狀態(tài)，偏心量的少許增加，都會(huì)使慣性離心力劇增，使機(jī)器的功能下降，甚至無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。

　　轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)有以下特點(diǎn)：

　　1.振幅隨轉(zhuǎn)速的上升而增加;

　　2.振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同;

　　3.振動(dòng)方向以徑向?yàn)橹?

　　4.振動(dòng)相位常保持一定角度。

　　當(dāng)不平衡重量只存在于一個(gè)平面內(nèi)時(shí)，這種不平衡稱(chēng)為靜不平衡;而當(dāng)在多個(gè)平面內(nèi)有不平衡情況時(shí)，就是動(dòng)不平衡。

　　不同軸

　　所謂旋轉(zhuǎn)軸不同軸，是指用聯(lián)軸器連接起來(lái)的兩根軸的中心線(xiàn)有偏移。存在不同軸時(shí)，容易發(fā)生軸向振動(dòng)，使轉(zhuǎn)子發(fā)生暫時(shí)或永久變形，使軸承和聯(lián)軸器工作情況惡化、機(jī)械壽命縮短等。不同軸較輕時(shí)，其頻率成分為旋轉(zhuǎn)基本頻率;不同軸嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)基本頻率的***次成分。造成不同軸的主要原因有制造精度差、安裝不良、熱變形不均勻、聯(lián)軸器松動(dòng)、地基下沉等。

　　對(duì)于不平衡引起的振動(dòng)，振幅的增大與轉(zhuǎn)速的平方成比例;對(duì)于不同軸引起的振動(dòng)，振幅大體為一常數(shù)，與轉(zhuǎn)速的變化無(wú)關(guān)。

　　松動(dòng)

　　松動(dòng)現(xiàn)象是由螺栓緊固不牢引起的，或由于基礎(chǔ)松動(dòng)、過(guò)大的軸承間隙等引起的。松動(dòng)會(huì)使設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)。松動(dòng)引起的振動(dòng)特征如下：

　　(1)振動(dòng)方向常表現(xiàn)為上下方向的振動(dòng);

　　(2)振動(dòng)頻率除旋轉(zhuǎn)基本頻率fr外，可發(fā)生***次諧波(2fr，3fr，…)成分，也會(huì)發(fā)生1/2fr，1/3fr，…等分?jǐn)?shù)諧波和共振;

　　(3)振動(dòng)相位無(wú)變化;

　　(4)振動(dòng)形態(tài)使轉(zhuǎn)速增減、位移突然變大或減小。

　　自激振動(dòng)

　　自激振動(dòng)的產(chǎn)生不是由于機(jī)械受到外來(lái)周期性持續(xù)激振力，而是由于機(jī)械內(nèi)部運(yùn)動(dòng)本身所產(chǎn)生的交變力。一旦振動(dòng)停止，交變力自然消失。在自激振動(dòng)情況下，振動(dòng)無(wú)特殊方向性;振動(dòng)頻率是機(jī)械的固有頻率或臨界頻率，于轉(zhuǎn)速或外來(lái)激振的頻率無(wú)關(guān);相位會(huì)發(fā)生變化，在某一轉(zhuǎn)速下振動(dòng)形態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)的自激振動(dòng)有渦動(dòng)、振蕩(油膜振蕩、密封振蕩、磨擦振蕩等)、韻蕩、參數(shù)失穩(wěn)等。

　　與強(qiáng)迫振動(dòng)相比，自激振動(dòng)出現(xiàn)比較突然，振蕩強(qiáng)度比較嚴(yán)重，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)對(duì)機(jī)械造成嚴(yán)重破壞。

　　油膜渦動(dòng)和油膜振蕩

　　油膜渦動(dòng)是一種在某突然開(kāi)始的轉(zhuǎn)速下，在軸承中發(fā)生的一種流體力不穩(wěn)定現(xiàn)象。其特點(diǎn)是振動(dòng)頻率約為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的一半，故又稱(chēng)為半速渦動(dòng);隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升，油膜渦動(dòng)頻率也隨之上升;當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升到臨界轉(zhuǎn)速二倍以上時(shí)，渦動(dòng)頻率不再上升，而始終為臨界轉(zhuǎn)速，并出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，這就是油膜振蕩。

　　油膜振蕩的原因是油膜渦動(dòng)與轉(zhuǎn)子共振二者相互作用的結(jié)果，因而也稱(chēng)為共振振蕩。根據(jù)線(xiàn)性化理論，一旦這種振動(dòng)出現(xiàn)，就會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的共振振幅，增加轉(zhuǎn)子中心與軸承中心的偏離程度，容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子疲勞破壞。