旋轉軸的振動分類

　　旋轉機械振動按機械振動性質(zhì)可以分為三類：

　　強迫振動

　　強迫振動又稱同步振動，它是由外界持續(xù)周期性激振力作用而引起的振動。強迫振動從外界不斷地獲得能量來補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。該振動反過來并不影響擾動力。產(chǎn)生強迫振動的主要原因有轉子質(zhì)量不平衡、聯(lián)軸器不對中、轉子與定子磨擦、機械部件松動、轉子部件或軸承破損等。強迫振動的特點在于強迫振動的頻率總是等于擾動力的頻率。例如，由于轉子質(zhì)量不平衡而引起的強迫振動，其頻率恒等于轉速頻率。

　　自激振動

　　機器在運行過程中，由于機械內(nèi)部運動本身所產(chǎn)生的交變力而引起的振動叫自激振動。其特點是一旦振動停止，交變力也自然消失;自激振動的頻率就是機械的固有頻率(或臨界頻率)，與外來激勵的頻率無關。旋轉機械中常見的自激振動有：油膜渦動和油膜振蕩。它主要由轉子內(nèi)阻、動靜部件間的干磨擦等引起。

　　與強迫振動相比，自激振蕩出現(xiàn)比較突然，振蕩強度比較嚴重，短時間內(nèi)就會對機器造成嚴重破壞。

　　非定常強迫振動

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

　 旋轉機械常見故障及其特點

　　不平衡

　　轉子不平衡是旋轉機械的常見故障之一。在制造與維修過程中，雖都要對轉子作仔細平衡，使不平衡量小于限定值。但經(jīng)過一段時間的運行，不平衡量會逐漸增大。由于轉子處于***速運行狀態(tài)，偏心量的少許增加，都會使慣性離心力劇增，使機器的功能下降，甚至無法繼續(xù)運行。

　　轉子不平衡引起的振動有以下特點：

　　1.振幅隨轉速的上升而增加;

　　2.振動的頻率與轉子的旋轉頻率相同;

　　3.振動方向以徑向為主;

　　4.振動相位常保持一定角度。

　　當不平衡重量只存在于一個平面內(nèi)時，這種不平衡稱為靜不平衡;而當在多個平面內(nèi)有不平衡情況時，就是動不平衡。

　　不同軸

　　所謂旋轉軸不同軸，是指用聯(lián)軸器連接起來的兩根軸的中心線有偏移。存在不同軸時，容易發(fā)生軸向振動，使轉子發(fā)生暫時或永久變形，使軸承和聯(lián)軸器工作情況惡化、機械壽命縮短等。不同軸較輕時，其頻率成分為旋轉基本頻率;不同軸嚴重時，會產(chǎn)生旋轉基本頻率的***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、地基下沉等。

　　對于不平衡引起的振動，振幅的增大與轉速的平方成比例;對于不同軸引起的振動，振幅大體為一常數(shù)，與轉速的變化無關。

　　松動

　　松動現(xiàn)象是由螺栓緊固不牢引起的，或由于基礎松動、過大的軸承間隙等引起的。松動會使設備發(fā)生嚴重振動。松動引起的振動特征如下：

　　(1)振動方向常表現(xiàn)為上下方向的振動;

　　(2)振動頻率除旋轉基本頻率fr外，可發(fā)生***次諧波(2fr，3fr，…)成分，也會發(fā)生1/2fr，1/3fr，…等分數(shù)諧波和共振;

　　(3)振動相位無變化;

　　(4)振動形態(tài)使轉速增減、位移突然變大或減小。

　　自激振動

　　自激振動的產(chǎn)生不是由于機械受到外來周期性持續(xù)激振力，而是由于機械內(nèi)部運動本身所產(chǎn)生的交變力。一旦振動停止，交變力自然消失。在自激振動情況下，振動無特殊方向性;振動頻率是機械的固有頻率或臨界頻率，于轉速或外來激振的頻率無關;相位會發(fā)生變化，在某一轉速下振動形態(tài)也會發(fā)生變化。旋轉機械常見的自激振動有渦動、振蕩(油膜振蕩、密封振蕩、磨擦振蕩等)、韻蕩、參數(shù)失穩(wěn)等。

　　與強迫振動相比，自激振動出現(xiàn)比較突然，振蕩強度比較嚴重，短時間內(nèi)就會對機械造成嚴重破壞。

　　油膜渦動和油膜振蕩

　　油膜渦動是一種在某突然開始的轉速下，在軸承中發(fā)生的一種流體力不穩(wěn)定現(xiàn)象。其特點是振動頻率約為轉子轉動頻率的一半，故又稱為半速渦動;隨著轉子轉速的上升，油膜渦動頻率也隨之上升;當轉子轉速上升到臨界轉速二倍以上時，渦動頻率不再上升，而始終為臨界轉速，并出現(xiàn)強烈振動，這就是油膜振蕩。

　　油膜振蕩的原因是油膜渦動與轉子共振二者相互作用的結果，因而也稱為共振振蕩。根據(jù)線性化理論，一旦這種振動出現(xiàn)，就會產(chǎn)生相當大的共振振幅，增加轉子中心與軸承中心的偏離程度，容易導致轉子疲勞破壞。