旋轉(zhuǎn)機(jī)械中一般包括不運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)部分和運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)

機(jī)械中一般包括不運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)部分和運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)，本篇主要針對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)。

機(jī)械結(jié)構(gòu)的常見動(dòng)力系統(tǒng)

1動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)主要包括：

• 動(dòng)力源：電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等；

  
  

• 傳動(dòng)部件：轉(zhuǎn)軸、齒輪、凸輪、聯(lián)軸節(jié)、鏈條、皮帶等；

  
  

• 運(yùn)動(dòng)部件：完成各種運(yùn)動(dòng)的部件，如葉片、刀具、車輪、活塞；

  
  

• 支承零件：滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、液壓系統(tǒng)等。

2運(yùn)動(dòng)形式

主要有兩種運(yùn)動(dòng)形式：

• 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)力源、傳動(dòng)部件、旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)部件、軸承的內(nèi)圈和滾珠等；

  
  

• 往復(fù)運(yùn)動(dòng)：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的凸輪活塞、磨床的運(yùn)動(dòng)部分。

3常關(guān)心零件

常常關(guān)心的零件有：轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、齒輪、軸承、葉片等。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)特點(diǎn)

1強(qiáng)迫振動(dòng)

• 周期性的強(qiáng)迫振動(dòng)；

  
  

• 往復(fù)運(yùn)動(dòng)：轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心（不平衡）、不對(duì)中、油膜非線性力；

  
  

• 松動(dòng)：摩擦、碰撞等；

  
  

• 共振。

2以轉(zhuǎn)速為參考

基本周期：旋轉(zhuǎn)周期→轉(zhuǎn)頻，一般以轉(zhuǎn)速形式呈現(xiàn)。

X r/min → X/60r/sec → X/60Hz

3特征頻率

各種部件的振動(dòng)頻率，多數(shù)與旋轉(zhuǎn)頻率有關(guān)，可以事先計(jì)算出來。在頻譜圖上查找這些特征頻率，以判斷振動(dòng)產(chǎn)生的部件和原因。

常用頻率：

• 旋轉(zhuǎn)頻率：fr = X r/min→ X/60Hz；

  
  

• 倍頻：n fr；

  
  

• 分頻： fr/n；

  
  

• 齒輪嚙合頻率：Z fr；

  
  

• 邊頻：Z fr ± n fr；

  
  

• 滾動(dòng)軸承頻率：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架。

振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試

1各部件的自由振動(dòng)測(cè)試

• 非工作狀態(tài)，以錘擊、激振器等激勵(lì)，測(cè)量自振頻率和模態(tài)振型；

  
  

• 臨界轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的各階自振頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。

2結(jié)構(gòu)部件的強(qiáng)迫振動(dòng)測(cè)試

工作狀態(tài)下，測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)。

3旋轉(zhuǎn)部件的振動(dòng)測(cè)試

工作狀態(tài)下，測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)，關(guān)心各特征頻率，分析系統(tǒng)工作狀態(tài)，判別故障部件和原因。

轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡

1目的

測(cè)量轉(zhuǎn)子的偏心角度和偏心量，以便在反相位上進(jìn)行補(bǔ)償，消除轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)。

2平衡分類

• 靜平衡：剛性轉(zhuǎn)子（單盤轉(zhuǎn)子，長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于直徑，轉(zhuǎn)速較低）；

  
  

• 動(dòng)平衡：柔性轉(zhuǎn)子（多盤轉(zhuǎn)子，長(zhǎng)度不遠(yuǎn)小于直徑，轉(zhuǎn)速較高）；

單盤轉(zhuǎn)子

多盤轉(zhuǎn)子

l 與d 同量級(jí)

3動(dòng)平衡方法

• 平衡試驗(yàn)機(jī)：拆下旋轉(zhuǎn)部件系統(tǒng)，安裝到平衡機(jī)上；

  
  

• 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡：正常安裝條件下，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平衡測(cè)試。

4現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡步驟

• 測(cè)量原始振動(dòng)幅度和角度；

  
  

• 在各轉(zhuǎn)盤上的某個(gè)角度，加上試驗(yàn)配重，測(cè)量振動(dòng)幅度和角度；

  
  

• 使用影響系數(shù)法，計(jì)算原始的轉(zhuǎn)子偏心大小和角度；

  
  

• 在反方向上加上補(bǔ)償配重后，驗(yàn)證測(cè)量及再平衡。

測(cè)試傳感器和安裝

1測(cè)量位置和方向

旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，需要同時(shí)測(cè)量垂直的兩個(gè)方向，X和Y方向，X-Y圖。

2非接觸振動(dòng)測(cè)量

使用電渦流傳感器，對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)部位，防止兩個(gè)電渦流傳感器太近引起相互干擾。

徑向X/Y振動(dòng)測(cè)量

軸向Z振動(dòng)測(cè)量

3接觸式振動(dòng)測(cè)量

使用加速度傳感器，安裝在軸承座上，注意安裝角度。

4轉(zhuǎn)速和相位測(cè)量

• 轉(zhuǎn)速：電渦流、光電、編碼器等測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖，然后根據(jù)RRP和單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)計(jì)算；

  
  

• 相位：鍵相信號(hào)來確定振動(dòng)的相位；

  
  

• PPR：每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，如齒輪100個(gè)齒，則PPR=100。

利用光電或電渦流傳感器，測(cè)量鍵相或齒輪脈沖，獲得轉(zhuǎn)速。

利用鍵相信號(hào)確定振動(dòng)信號(hào)的相位

常用分析方法

• 頻譜分析：尋找特征頻率；

  
  

• 啟停機(jī)過程分析：伯德圖、跟蹤濾波、幅值轉(zhuǎn)速曲線、階次分析、時(shí)間譜陣分析；

  
  

• 階次分析：階次譜陣、渦動(dòng)比；

  
  

• 軸心軌跡分析：X-Y圖軸心軌跡、二維全息譜、三維全息譜、全息瀑布圖；

  
  

• 幅域參量統(tǒng)計(jì)：有效值、峰值因數(shù)、裕度因數(shù)、偏態(tài)因數(shù)等；

  
  

• 倒頻譜分析；

  
  

• 共振解調(diào)分析：尋找軸承故障頻率。