各種滑動(dòng)軸承問題引起的振動(dòng)原因
2025-11-27滑動(dòng)軸承就是通常說的平面軸承,其形式簡單,接觸面積大,如果潤滑保持良好,抗磨性能會(huì)很好,軸承壽命也會(huì)很長。滑動(dòng)軸承的承載能力大,回轉(zhuǎn)精度高,潤滑膜具有抗沖擊作用。因此在工程上獲得廣泛的應(yīng)用。
滑動(dòng)軸承根據(jù)承受載荷的方向不同可分為:推力滑動(dòng)軸承和徑向滑動(dòng)軸承;根據(jù)潤滑油膜形成原理不同分為:動(dòng)壓滑動(dòng)軸承和靜壓滑動(dòng)軸承;根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同可分為:整體式滑動(dòng)軸承剖分滑動(dòng)軸承
1. 滑動(dòng)軸承故障形成原因
滑動(dòng)軸承故障形成原因主要有軸瓦設(shè)計(jì)、安裝不當(dāng);
超速、超載運(yùn)行或在潤滑油中含有雜質(zhì);在高溫、高速、高載荷的運(yùn)行情況下,軸頸與軸瓦材料發(fā)生熱膨脹,軸承間隙消失,金屬之間直接接觸;
在交變載荷的作用下,軸承表面產(chǎn)生往復(fù)作用的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力以及剪切應(yīng)力,從而在軸承表面產(chǎn)生細(xì)微裂紋,在不斷的運(yùn)行狀態(tài)下,最后形成疲勞破壞;
在較大振幅下長期運(yùn)行造成的脫胎;聯(lián)軸器不對(duì)中、運(yùn)行操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻拇瓮讲环€(wěn)定等等。
2. 滑動(dòng)軸承振動(dòng)故障類型
滑動(dòng)軸承有多種故障,其中包括軸瓦配合間隙過大,油膜渦動(dòng)和油膜振蕩、摩擦,以及常見的軸瓦磨損、燒瓦、疲勞產(chǎn)生的脫胎裂紋等故障。
3. 滑動(dòng)軸承故障振動(dòng)機(jī)理
引起滑動(dòng)軸承振動(dòng)的原因很多,大部分都是由于其它機(jī)械問題引起,如轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、剛度問題等,在此不再重復(fù)敘述,滑動(dòng)軸承本身引起的振動(dòng),主要由配合間隙不當(dāng)造成的剛度降低,以及設(shè)計(jì)、安裝不當(dāng)引起的油膜問題。
油膜渦動(dòng)—油膜的楔形按油的平均流速帶動(dòng)軸繞軸瓦中心運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為油膜渦動(dòng) ,因其平均速度為軸頸圓周速度的一半,故又稱為半速渦動(dòng)。
如果軸頸受到的渦動(dòng)力小于油膜阻尼力,則軸心渦動(dòng)所形成的軸心軌跡是收斂的,渦動(dòng)會(huì)減小;如果渦動(dòng)力等于油膜阻尼力,則軸心軌跡不再擴(kuò)大并成為封閉圖形,渦動(dòng)是穩(wěn)定的;如果渦動(dòng)力超過阻尼力,則軸心軌跡是發(fā)散的,渦動(dòng)是不穩(wěn)定的。
渦動(dòng)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同時(shí),為正進(jìn)動(dòng);反之,為反進(jìn)動(dòng)。
理論推算表明,油膜渦動(dòng)的旋轉(zhuǎn)頻率Ω等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω的一半,即Ω=ω/2,因此油膜渦動(dòng)理論上又稱為半速渦動(dòng)。實(shí)際中,油膜渦動(dòng)的振動(dòng)頻率約為0.42~0.48轉(zhuǎn)速頻率,即Ω=(0.42~0.48)ω。
油膜振蕩—伴隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω(即轉(zhuǎn)速n)的不斷上升,油膜渦動(dòng)的渦動(dòng)頻率Ω也不斷上升,當(dāng)轉(zhuǎn)速n上升到轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速 nk1的二倍附近時(shí),也就是說當(dāng)油膜渦動(dòng)的頻率等于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時(shí),即Ω=ωk1時(shí),轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)將發(fā)生強(qiáng)烈的共振,這就是所說的油膜振蕩。
油膜振蕩發(fā)生后,即使轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升,但渦動(dòng)頻率卻不再按渦動(dòng)比(Ω/ω)不變的規(guī)律上升,仍為ωk1 ,也就是緊緊地咬住轉(zhuǎn)子的固有頻率—第一臨界轉(zhuǎn)速—不再改變。
油膜渦動(dòng)及油膜振蕩是一種自激振動(dòng),也就是說,維持振動(dòng)的能量是由轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)(含潤滑油)在自身旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的,它可以不斷地提供極大的能量,而與外界無關(guān)。
所以,油膜振蕩還具有嚴(yán)重性、突發(fā)性、有時(shí)會(huì)發(fā)出間斷吼叫聲等特點(diǎn)。
對(duì)于大機(jī)組使用較多的可傾瓦軸承,理論計(jì)算表明,在忽略瓦塊質(zhì)量和支點(diǎn)摩擦力的情況下,可傾瓦軸承的交叉剛度為零,不可能產(chǎn)生油膜渦動(dòng)及油膜振蕩。
因?yàn)槠渫邏K可以自由搖擺,油膜力能自動(dòng)調(diào)整到通過軸心,從而與載荷共線,消除了切向油膜分力,從根本上鏟除了渦動(dòng)的推動(dòng)力。
但是,由于在實(shí)際使用中往往會(huì)出現(xiàn)某些與設(shè)計(jì)條件不符的情況,如支點(diǎn)有摩擦力、軸承緊力不當(dāng)、潤滑油粘度過大等等,所以可傾瓦軸承也有可能發(fā)生油膜振蕩。
至于其它類型的軸承,如圓筒瓦、橢圓瓦、多油楔、多油葉等軸承,只要是屬于高速輕載,都有可能發(fā)生油膜渦動(dòng)及油膜振蕩。
4. 滑動(dòng)軸承振動(dòng)故障診斷
振動(dòng)與滑動(dòng)軸承自身有關(guān)的因素主要時(shí)間隙振動(dòng)、高參數(shù)設(shè)備碰磨引起的熱不平衡和油膜引起的不穩(wěn)定性問題,其它一些振動(dòng)幾乎都是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的激勵(lì)在軸承座上的響應(yīng),可參考平臺(tái)內(nèi)其它機(jī)械故障診斷方法。
而關(guān)于脫胎、裂紋以及低參數(shù)普通設(shè)備碰磨等故障,在振動(dòng)上反應(yīng)并不敏感,而油液分析常能取得較好 的效果。
(1)當(dāng)軸瓦工作不良或有摩擦跡象時(shí),可能在振動(dòng)上并無明顯反應(yīng),但其軸瓦溫度會(huì)有明顯升高,可以觀察就地溫度表、冷卻水溫度及油溫的變化情況,以及觀察潤滑油的色澤變化情況。
(2)當(dāng)振動(dòng)是由軸承頂間隙裝配過大或松動(dòng)引起時(shí),垂直方向的振動(dòng)將明顯增大,與水平振幅之比縮小,接近甚至超過水平振幅。振動(dòng)一般只在該軸承上表現(xiàn)比較明顯。
(3)如果設(shè)備裝有非接觸式傳感器測量軸振,軸承磨損通常伴隨有直流間隙


