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膜片联轴器的故障诊断方法及寿命分析

发布时间:2019-08-04
​联轴器是将驱动部分和从动机构联结起来一同旋转并传递能量和运动的机械部件。

联轴器是将驱动部分和从动机构联结起来一同旋转并传递能量和运动的机械部件。联轴器可以分为刚性联轴器和弹性联轴器,刚性联轴器通常用于低速重载的工况下,其主要作用是传递较大的功率,所需考虑的要问题是强度,它不具有调整和补偿不对中的功能;而弹性联轴器主要用于高速转子系统,它利用弹性元件或特定结构来调整和补偿由于制造、安装以及温度变化而造成的不对中,同时一般弹性联轴器都具有隔振的功能。在国外,对弹性联轴器的研究已有相当长的历史。

膜片联轴器是将几组膜片通过螺栓与两半轴联轴器交错联结,每组膜片有数十片不锈钢薄板叠集而成的机械传动结构;膜片分为连杆式和不同形状的整体式。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联接两轴的相对位移,是一种高性能的金属弹性元件挠性联轴器。

转子动力学发展至今以有一个多世纪了,轴承一转子系统的动力特性、稳定性、各种强迫振动以及非线性振动研究是转子动力学重要的研究内容。随着研究的不断深入,有关转子系统的各种振动控制以及旋转机械的故障诊断成为目前研究的一个热点,而这又有赖于对转子动力学研究的不断深入。在轴系的故障诊断研究中,对中的轴承一转子系统是对系统作了简化的一种理想状态,而在实际工程中的不对中状态是很常见的,据报道转子故障的60%与不对中有关回,因此转子系统不对中是目前被广泛关注的一个问题。转子系统出现不对中后,在其运动过程中将产生一系列的不利于设备运行的动态效应,如引起设备的振动、联轴器的偏转、轴承的磨损和油膜失稳、轴的弯曲变形等,危害极大。研究转子系统的不对中故障机理和特征,对于识别和掌握机组的运行状态具有重要的现实意义。

转子不对中通常是指相邻两转子的轴线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。转子不对中可以分为联轴器不对中和轴承不对中。联轴器不对中又可分为平行不对中、角度不对中和综合不对中三种情况:轴承不对中包括偏角不对中和轴承标高变化两种情况,其结果是在联轴器处产生附加弯矩。

目前国内外对不对中状态的转子系统正在进行深入的研究。引起不对中的原因有很多,包括转子的各种变形、轴承的不同心、安装的误差、联轴器的不对中等,情况比较复杂。由于原因的不同,对转子系统的影响也不同。联轴器不对中时转子的轴向振动大,从动转子的轴向振动的频率与转子回转频率相同,振动幅值和相位稳定;机组中径向振动较强烈的位置在靠近联轴器两侧的轴承处;激励力幅与不对中量成正比,随着不对中量的增加,激励力幅线性加大。轴承不对中时径向振动变化较大,负荷大的轴承油膜呈现较大的非线性,在不平衡扰动力的作用下,在一定的条件下导致转子振动出现次谐波响应和高次谐波响应,振动不稳定。

对于刚性联轴器,平行不对中时两侧轴承处的径向振动相位差为180°;而角度不对中时两侧轴承处的轴向振动相位差为180°,径向振动是同相位的。从振动频率的角度研究平行不对中和角度不对中时发现,平行不对中时,易激起二倍频振动,其中也包含工频和多倍频振动的成分,角度不对中时易激起工频振动,同时也包含多频振动。

从转子动力学的角度在线性振动的领域对转子一轴承系统的固有特性所进行的研究己经比较多了,其中不乏包含联轴器祸合的转子一轴承系统的动力学分析。膜片联轴器是近20年来我国引进的新型挠性联轴器,对其的研究大部分局限于将其视为传统的机械部件进行刚度、强度、寿命分析,而对其在大型旋转机械中所起的独特作用还没有进行深入的研究。由于膜片联轴器具有不需要润滑和较高的不对中补偿能力,国内一些大型的石化企业开始用该型联轴器取代传统的齿式联轴器回,因此关于膜片联轴器祸合的不对中转子一轴承系统的动力学研究是有实际的工程研究意义的。


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