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三种常见的机械松动的振动频谱分析

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本文的内容是关于常见的几种松动形式及频谱特征诊断,非常实用的知识,希望对你的工作和学习有所帮助。

机械松动一般分为结构松动和转动部件松动。造成机械松动的原因有安装不良、长期磨损、基础或机座损坏、零部件破坏、配合间隙过大等。机械松动可以使已经存在的不平衡、不对中等所引起的振动问题更加严重,也可因机械松动的进一步恶化,而引发其他故障。对松动类型的界定还没有严格的标准,目前发现有三种比较常见且典型的机械松动,它们都有其独特的振动频谱及振动相位表现。

一、类型A——结构框架和基础松动


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松动现象与处理措施


这一类型的松动主要包括以下故障:


  • 设备底脚、基板和混凝土基础的结构松动或强度不足;


  • 灌浆恶化或破碎;


  • 框架或底部变形;


  • 地脚紧固螺栓松动等。


这些松动现象都能在现场明显地观察到,其破坏力一般比较大,严重时会加重设备的不平衡或不对中。



     

处理措施:

巩固基础、矫正结构、紧固松动螺栓等。对于已经存在不平衡或不对中的设备,还要同时调整不平衡或不对中。


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典型松动频谱与基本特征

典型松动频谱如图1所示,其松动所反映的基本特征见表1。


图1 类型A典型的松动频谱图


表1 类型A松动所反映的基本特征



     

几点说明:

  • 该典型的松动特征与不平衡或偏心转子故障特征一致,可用相位来区分。


  • 通常情况下,高振动几乎只限于一个转子(单独的驱动机、被驱动机或齿轮箱),这与不平衡或不对中不同,因为不平衡或不对中引起的高振动不只限于一个转子。


  • 对于一些特殊情况,如用于紧固泵轴承座的螺栓,其作用力为轴向方向。如果这些螺栓出现松动,就会导致轴向的1×转速振动高,这与不对中故障很相似。只要上紧这些螺栓就会减少振动。

二、类型B——由摇摆运动或结构断裂和轴承底座断裂引起的松动


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松动现象与处理措施


这种类型只有在出现以下松动故障时发生:


  • 结构或轴承底座断裂;


  • 有时由于支撑脚不等长引起的摇摆;


  • 偶尔发生在一些松动的轴承座螺栓上;


  • 当松动的轴承或不适当的部件配合问题程度较轻时(无冲击)。


这些松动现象也可以在现场观察到,但内部件配合问题只有通过拆检来查找验证。



     

处理措施:

可通过更换断裂部件、调整不适当部件的配合情况、紧固螺栓等来减少振动。


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典型松动频谱与基本特征

典型松动频谱如图2所示,松动所反映的基本特征见表2。

图2 类型B的典型松动频谱图


表2 类型B松动所反映的基本特征



     

几点说明:

  • 在通常情况下,如果不存在其他激振力,这些振动症状就不会出现。


  • 如果松动故障源于轴承座的轴承松动或是轴上的部件松动,振动将几乎保持在1×和2×转速上,直到其恶化至发生脉冲或冲击作用。当发生这一情况时,脉冲会引起时域波形的非线性,导致许多先于类型C松动的谐波。


  • 有时因设备底脚的断裂松动进一步引发了联轴器的故障,导致联轴器内弹性块的磨损松动。该频谱也会出现先于类型C松动的谐波。

三、类型C——轴承松动或部件间配合不适当造成的松动


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松动现象与处理措施


此类松动包含以下几种故障:


  • 轴承座的轴承松动;


  • 过大的轴承内部游隙;


  • 轴承座中的轴承衬套松动;


  • 转子松动;


  • 轴承松动或跑圈等。


这些现象可通过打开轴承座端盖来观察。该类型的松动直接关系到旋转设备的轴承与轴,松动严重时会磨损轴承、轴或相关配合件,甚至直接卡死旋转设备。



     

处理措施:

可通过更换轴承或衬套、调整部件间配合情况等解决。


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典型松动频谱与基本特征

典型松动频谱如图3所示,其松动所反映的基本特征见表3。

图3 类型C典型的松动频谱图


表3 类型C松动所反映的基本特征



   

几点说明:

  • 该松动也可能在达到工作温度且部件已经热膨胀后出现。


  • 如果明显存在1/2x峰值,则表明有更为复杂的松动故障存在(有可能存在摩擦)。


  • 当转子松动时,如泵叶轮松动,每次启动后的相位不同。


  • 看似这种类型松动的振动频谱(许多1×转速谐波),实际预示着更为严重的故障存在即轴承松动和跑圈,此故障会引起抱轴,导致设备的严重失效。

 
【免责声明】本文来自中国设备工程,版权归原作者申甲斌所有,仅用于学习等,对文中观点判断均保持中立,若您认为文中来源标注与事实不符,若有涉及版权等请告知,将及时修订删除,谢谢大家的关注!  

来源:汽车NVH云讲堂
振动断裂非线性螺栓
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首次发布时间:2023-04-20
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吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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