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油膜渦動和油膜振蕩的故障診斷要點
發布時間:2018-01-08   點擊次數:576次

膜軸承的工作原理
        油膜軸承按其工作原理可分為靜壓軸承與動壓軸承兩類。
        靜壓軸承是依靠潤滑油在轉子軸頸周圍形成的靜壓力差與外載荷相平衡的原理進行工作的。不論軸是否旋轉,軸頸始終浮在壓力油中,工作時可以保證軸頸與軸承之間處于純液體摩擦狀態。因此,這類軸承具有旋轉精度高、摩擦阻力小、承載能力強的特點,并且對轉速的適應性和抗振性非常好。但是,靜壓軸承的制造工藝要求較高,還需要一套復雜的供油裝置,因此,除了在一些高精度機床上應用外,其他場合使用尚少。
        動壓軸承油膜壓力是靠軸本身旋轉產生的,因此供油系統簡單,設計良好的動壓軸承具有很長的使用壽命,因此,很多旋轉機器(例如膨脹機、壓縮機、泵、電動機、發電機等)均廣泛采用各類動壓軸承。
        在旋轉機械上使用的液體動壓軸承有承受徑向力的徑向軸承和承受軸向力的止推軸承兩類。
        在動壓軸承中,軸頸與軸承孔之間有一定的間隙(一般為軸頸直徑的千分之幾),間隙內充滿潤滑油。軸頸靜止時,沉在軸承的底部,如圖1(a)所示。當轉軸開始旋轉時,軸頸依靠摩擦力的作用,沿軸承內表面往上爬行,達到一定位置后,摩擦力不能支持轉子重量就開始打滑,此時為半液體摩擦,如圖1(b)所示。隨著轉速的繼續升高,軸頸把具有黏性的潤滑油帶入與軸承之間的楔形間隙(油楔)中,因為楔形間隙是收斂形的,它的入口斷面大于出口斷面,因此在油楔中會產生一定油壓,軸頸被油的壓力擠向另外一側,如圖1(c)所示。如果帶入楔形間隙內的潤滑油流量是連續的,這樣油液中的油壓就會升高,使入口處的平均流速減小,而出口處的平均流速增大。由于油液在楔形間隙內升高的壓力就是流體動壓力,所以稱這種軸承為動壓軸承。在間隙內積聚的油層稱為油膜,油膜壓力可以把轉子軸頸抬起,當油膜壓力與外載荷平衡時,軸頸就在與軸承內表面不發生接觸的情況下穩定地運轉,此時的軸心位置略有偏移,這就是流體動壓軸承的工作原理。

油膜渦動與油膜振蕩的特征
        由以上分析可知,油膜渦動與油膜振蕩具有以下特征
        起始失穩轉速與轉子的相對偏心率有關,輕載轉子在*臨界轉速之前就可能發生不穩定的半速渦動,但不產生大幅度的振動;當轉速達到兩倍*臨界轉速時,轉子由于共振而有較大的振幅;越過*臨界轉速后振幅再次減少,當轉速達到兩倍*臨界轉速時,振幅增大并且不隨轉速的增加而改變,即發生了油膜振蕩,如圖6(a)。
        對于重載轉子,因為軸頸在軸承中相對偏心率較大,轉子的穩定性好,低轉速時并不存在半速渦動現象,甚至轉速達到兩倍的*臨界轉速時,也不會立即發生很大的振動,當轉速達到兩倍的*臨界轉速之后的某一轉速時,才突然發生油膜振蕩,如圖6(c)。
       中載轉子在過了一階臨界轉速ωC1后會出現半速渦動,而油膜振蕩則在二倍的*臨界轉速之后出現,如圖6(b)。

        油膜振蕩還具有以下特征:
        (1) 油膜振蕩在一階臨界轉速的二倍以上時發生。一旦發生振蕩,振幅急劇加大,即使再提高轉速,振幅也不會下降。
        (2) 油膜振蕩時,軸頸中心的渦動頻率為轉子一階固有頻率。
        (3) 油膜振蕩具有慣性效應,升速時產生油膜振蕩的轉速和降速時油膜振蕩消失時的轉速不同

 

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