廣東海洋大學(xué)機(jī)械原理第六章課件

第六章機(jī)械的平衡§6－1

機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容§6－2

剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算§6－3

剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)§6－4

轉(zhuǎn)子的許用不平衡量§6－5

平面機(jī)構(gòu)的平衡作者：潘存云教授回轉(zhuǎn)件（或轉(zhuǎn)子）

-----繞定軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。F=mrω2當(dāng)質(zhì)心離回轉(zhuǎn)軸的距離為r時(shí)，離心力為：F=ma=Geω2/g舉例：已知圖示轉(zhuǎn)子的重量為G=10N，重心與回轉(zhuǎn)軸線的距離為1mm，轉(zhuǎn)速為n=3000rpm,求離心力F的大小。=10×10-3[2π×3000/60]2/9.8=100N如果轉(zhuǎn)速增加一倍:n=6000rpmF=400N由此可知：不平衡所產(chǎn)生的慣性力對(duì)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)有很大的影響。大小方向變化N21N21N21GGFFθωωe§6－1

機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容一、平衡的目的①增加運(yùn)動(dòng)副的摩擦，降低機(jī)械的使用壽命。②產(chǎn)生有害的振動(dòng)，使機(jī)械的工作性能惡化。③降低機(jī)械效率。平衡的目的：研究慣性力分布及其變化規(guī)律，并采取相應(yīng)的措施對(duì)慣性力進(jìn)行平衡，從而減小或消除所產(chǎn)生的附加動(dòng)壓力、減輕振動(dòng)、改善機(jī)械的工作性能和提高使用壽命。本章重點(diǎn)介紹剛性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題。附加動(dòng)壓力會(huì)產(chǎn)生一系列不良后果：離心力F力的大小方向始終都在變化，將對(duì)運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生動(dòng)壓力。所謂剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，是指由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、材料缺陷以及制造誤差等原因而使質(zhì)量分布不均勻，致使中心慣性主軸與回轉(zhuǎn)軸線不重合，而產(chǎn)生離心慣性力系的不平衡。根據(jù)平衡條件的不同，又可分為靜平衡和動(dòng)平衡兩種情況。作者：潘存云教授作者：潘存云教授二、平衡的內(nèi)容1.回轉(zhuǎn)件的平衡a)剛性轉(zhuǎn)子的平衡工作轉(zhuǎn)速n<(0.6~0.75)ne1轉(zhuǎn)子一階自振頻率。可忽略運(yùn)動(dòng)時(shí)的軸線變形。平衡時(shí)可采用理論力學(xué)力系平衡的原理。當(dāng)轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速n≥(0.6~0.75)ne1，且重量和跨度較大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的變形，使離心慣性力大大增加。此類問(wèn)題復(fù)雜，有專門的學(xué)科論述。b)撓性轉(zhuǎn)子的平衡根據(jù)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)形式的不同，平衡問(wèn)題可歸納為如下兩個(gè)方面：靜止運(yùn)動(dòng)ω2)機(jī)構(gòu)的平衡對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)，由于作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件總是存在加速度，就單個(gè)構(gòu)件而言，是無(wú)法平衡的。但可以將整個(gè)機(jī)構(gòu)一并考慮，采取措施對(duì)總的慣性力或慣性力矩進(jìn)行平衡。本章重點(diǎn)介紹剛性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題。結(jié)構(gòu)不對(duì)稱材料缺陷制造誤差質(zhì)量分布不均勻中心慣性主軸與回轉(zhuǎn)軸線不重合離心慣性力系的不平衡靜平衡分類動(dòng)平衡所謂剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，是指由于作者：潘存云教授特點(diǎn)：若重心不在回轉(zhuǎn)軸線上，則在靜止?fàn)顟B(tài)下，無(wú)論其重心初始在何位置，最終都會(huì)落在軸線的鉛垂線的下方這種不平衡現(xiàn)象在靜止?fàn)顟B(tài)下就能表現(xiàn)出來(lái)，故稱為靜平衡。

如自行車輪一、質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)(靜平衡)平衡原理：在重心的另一側(cè)加上一定的質(zhì)量，或在重心同側(cè)去掉一些質(zhì)量，使質(zhì)心位置落在回轉(zhuǎn)軸線上，而使離心慣性力達(dá)到平衡。適用范圍：軸向尺寸較小的盤形轉(zhuǎn)子（B/D<0.2），如風(fēng)扇葉輪、飛輪、砂輪等回轉(zhuǎn)件，§6－2剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算BDωωω作者：潘存云教授如果該力系不平衡，那么合力:增加一個(gè)重物Gb后，可使新的力系之合力：m1m2m3F3F1F2Fbω偏心設(shè)各偏心質(zhì)量分別為mi，偏心距為ri,轉(zhuǎn)子以ω等速回轉(zhuǎn)，F(xiàn)i=miω2rir2r1r3∑Fi≠0平衡計(jì)算方法：同一平面內(nèi)各重物所產(chǎn)生的離心慣性力構(gòu)成一個(gè)平面匯交力系:FiF=Fb＋∑Fi=0產(chǎn)生的離心慣性力為：=>∑Fi=∑miω2ri作者：潘存云教授m1m2m3P3P1P2ω稱miri為質(zhì)徑積平衡配重所產(chǎn)生的離心慣性力為：

總離心慣性力的合力為：

PbrbFb=mbω2rb？√√√？√√√可用圖解法求解此矢量方程(選定比例μw)。約掉公因式m3r3mbrbm2r2m1r1F

=Fb+∑Fi=0mω2e=mbω2rb

+

m1ω2r1+

m2ω2r2+m3ω2r3=0

me=mbrb+

m1r1+

m2r2+m3r3=0

r2r1r3作者：潘存云教授me=mbrb+

m1r1+

m2r2+m3r3=0

很顯然，回轉(zhuǎn)件平衡后：e=0回轉(zhuǎn)件質(zhì)量對(duì)軸線產(chǎn)生的靜力矩：mge=0靜平衡或單面平衡該回轉(zhuǎn)件在任意位置將保持靜止：從理論上講，對(duì)于偏心質(zhì)量分布在多個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的轉(zhuǎn)子，對(duì)每一個(gè)運(yùn)動(dòng)按靜平衡的方法來(lái)處理（加減質(zhì)量），也是可以達(dá)到平衡的。問(wèn)題是由于實(shí)際結(jié)構(gòu)不允許在偏心質(zhì)量所在平面內(nèi)安裝平衡配重，也不允許去掉不平衡重量(如凸輪軸、曲軸、電機(jī)轉(zhuǎn)子等)。解決問(wèn)題的唯一辦法就是將平衡配重分配到另外兩個(gè)平面I、II內(nèi)。IIIm1m2m平衡面內(nèi)不允許安裝平衡配重時(shí)，可分解到任意兩個(gè)平衡面內(nèi)進(jìn)行平衡。作者：潘存云教授Ll1FbFbIFbIIm1m2m由理論力學(xué)可知：一個(gè)力可以分解成兩個(gè)與其平行的兩個(gè)分力。兩者等效的條件是：IIImb若?。簉bI=rbII=rb，則有：消去公因子ω2，得：rbrbIrbII得：強(qiáng)調(diào)重要結(jié)論作者：潘存云教授作者：潘存云教授重要結(jié)論：某一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的不平衡質(zhì)量m，可以在兩個(gè)任選的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)進(jìn)行平衡。m1m2m二、質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)（動(dòng)平衡）mbIIIωLF1F2圖示凸輪軸的偏心質(zhì)量不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，但質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸上，在任意靜止位置，都處于平衡狀態(tài)。慣性力偶矩：運(yùn)動(dòng)時(shí)有：F1+F2=0M=F1L=F1L≠0這種在靜止?fàn)顟B(tài)下處于平衡，而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下呈現(xiàn)不平衡，稱為動(dòng)不平衡。對(duì)此類轉(zhuǎn)子的平衡，稱為動(dòng)平衡。適用對(duì)象：軸向尺寸較大(B/D≥0.2)的轉(zhuǎn)子，如內(nèi)燃機(jī)中的曲軸和凸輪軸、電機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等都必須按動(dòng)平衡來(lái)處理。理由：此類轉(zhuǎn)子由于質(zhì)量分布不在同一個(gè)平面內(nèi)，離心慣性力將形成一個(gè)不匯交空間力系，故不能按靜平衡處理。任意空間力系的平衡條件為：∑Fi=0,∑Mi=0作者：潘存云教授作者：潘存云教授IIIF2IF1IF3IF2IIF3IIF1IIm2m3m1Lr1F2r2F3r3F1首先在轉(zhuǎn)子上選定兩個(gè)回轉(zhuǎn)平面Ⅰ和Ⅱ作為平衡基面，該平面用來(lái)加裝或去掉平衡質(zhì)量。將三個(gè)不同回轉(zhuǎn)面內(nèi)的離心慣性力往平面Ⅰ和Ⅱ上分解。l1l2動(dòng)平衡的計(jì)算方法：l3直接引用前述結(jié)論得：FFIFIIrI=r=rIILl1作者：潘存云教授動(dòng)平衡的計(jì)算方法：IIIm2m3m1Lr1F2IF2IIF2r2F3IF3IIF3r3F1IF1IIF1l1l2l3離心慣性力分解結(jié)果：作者：潘存云教授IIILF2F3F1m1Im3Im2Im1IIm3IIm2IIm2m3m1l1l2l3r1r2r3不平衡質(zhì)量分解結(jié)果：作者：潘存云教授m3Ir3m1Ir1m2Ir2mbIrbIm3IIr3m1IIr1m2IIr2mbIIrbIImbIrbI+

m1Ir1+

m2Ir2+m3Ir3=0

mbIIrbII+

m1IIr1+

m2IIr2+m3IIr3=0

FbImbIrbI作圖法求解空間力系的平衡兩個(gè)平面匯交力系的平衡問(wèn)題。FbIImbIIrbIIIIILF2F3F1F1IF3IF2Im1Im3Im2IF1IIF3IIF2IIm1IIm3IIm2IIm2m3m1l1l2l3r1r2r3結(jié)論：對(duì)于動(dòng)不平衡的轉(zhuǎn)子，無(wú)論其具有多少個(gè)偏心質(zhì)量以及分布在多少個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，都只要在兩個(gè)選定的平衡基面內(nèi)加上或去掉平衡質(zhì)量，即可獲得完全平衡。故動(dòng)平衡又稱為雙面平衡。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在理論上是平衡的轉(zhuǎn)子，由于制造誤差、材質(zhì)不均勻、安裝誤差等因素，使實(shí)際轉(zhuǎn)子存在不平衡量。要徹底消除不平衡，只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出其不平衡質(zhì)量的大小和方向。然后通過(guò)增加或除去平衡質(zhì)量的方法予以平衡。作者：潘存云教授作者：潘存云教授§6－3剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)一、靜平衡實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌式平衡架導(dǎo)軌式靜平衡架OOQSQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高，但兩刀口平行、調(diào)整困難，且要求兩軸端直徑相同。一般要經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)才能找準(zhǔn)，工作效率低，不適合批量生產(chǎn)。作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授滾子式平衡架：?jiǎn)螖[式平衡架：特點(diǎn)：使用方便，但精度較低。特點(diǎn)：工作效率高。QQQQ作者：潘存云教授二、動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)m’r’T’T”12345根據(jù)強(qiáng)迫振動(dòng)理論有：Z’=μm’r’成正比用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子測(cè)得：Z’0=μm0’r’0μ=Z’0/m0’r’0不平衡質(zhì)徑積：m’r’=Z’/μm”r”34T’T”m”m’r’125r”34T’T”m”m’r’125r”T’T”m”m’r’12345r”Z’作者：潘存云教授作者：潘存云教授T’T”m”m’r’12345r”確定相位差T’O’ω1O’2T’ω1O’1T’ω1O’2T’ω1O’1m’α擺架位于最高點(diǎn)時(shí)，不平衡質(zhì)量不在正上方，而是處在沿回轉(zhuǎn)方向超前角α的位置。α稱為強(qiáng)迫振動(dòng)相位差。作者：潘存云教授作者：潘存云教授ω2(b)(a)α1ω1α2H1H2將圖（b）轉(zhuǎn)動(dòng)2π-2α后與圖（a）疊加，ω1(c)H1H2α2α1ω2不平衡質(zhì)量位于H1與H2連線的中垂線上。筆尖會(huì)劃出一小段圓弧,中點(diǎn)取為最高點(diǎn)。作者：潘存云教授§6－4

轉(zhuǎn)子的許用不平衡量由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備本身精度的影響，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)平衡的轉(zhuǎn)子，實(shí)際上不可避免還存在一些殘余的不平衡量。要想進(jìn)一步減小其不平衡量，就得使用更精密的平衡裝置和更高的平衡技術(shù)。但這意味著要提高生產(chǎn)成本，從合理降低生產(chǎn)成本而言，在滿足使用要求的前提下，使用的平衡設(shè)備越簡(jiǎn)單越好。因此，根據(jù)工作要求，對(duì)轉(zhuǎn)子規(guī)定一個(gè)適用的許用不平衡量是完全有必要的。許用不平衡量的兩種表示法：使用時(shí)參照ISO標(biāo)準(zhǔn)P141表6－1的推薦值。1.)偏心距－[e];平衡精度：A＝[e]ω/1000→[e]＝1000A/ω[mr]I＝m[e]b/(a+b)不平衡質(zhì)徑積：[mr]＝m[e]靜平衡時(shí)，可直接采用以上值。而動(dòng)平衡時(shí)，應(yīng)將以上值分解到兩個(gè)平衡基面上，即：abIII2.)質(zhì)徑積－[mr]兩者關(guān)系：[e]＝[mr]/m[mr]II＝m[e]a/(a+b)作者：潘存云教授平衡等級(jí)G平衡精度表6-1各種典型轉(zhuǎn)子的平衡等級(jí)和許用不平衡量典型轉(zhuǎn)子舉例[e]ωA＝1000(mm/s)G40004000G16001600剛性安裝的具有奇數(shù)汽缸的低速船用柴油機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置剛性安裝的大型二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置剛性安裝的高速四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置；彈性安裝船用柴油機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置G630630………..G2.52.5燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)、透平壓縮機(jī)、機(jī)床傳動(dòng)裝置、特殊要求的中、大型電機(jī)轉(zhuǎn)子、小型電機(jī)轉(zhuǎn)子等。磁帶錄音機(jī)傳動(dòng)裝置、磨床傳動(dòng)裝置、特殊要求的小型電機(jī)轉(zhuǎn)子。精密磨床的主軸、砂輪盤及電機(jī)轉(zhuǎn)子陀螺儀。G11G0.40.4對(duì)于作平面運(yùn)動(dòng)或往復(fù)移動(dòng)的構(gòu)件，不能通過(guò)加減質(zhì)量的方法對(duì)單個(gè)構(gòu)件的慣性力進(jìn)行平衡，而應(yīng)從整個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)考慮平衡問(wèn)題?！?－5

平面機(jī)構(gòu)的平衡所謂對(duì)機(jī)構(gòu)的平衡，就是對(duì)總慣性力和總慣性力偶矩進(jìn)行平衡,即：設(shè)機(jī)構(gòu)的總質(zhì)量為m，其質(zhì)心的加速度為as，機(jī)構(gòu)總慣性力為：機(jī)構(gòu)平衡的原理：

通過(guò)添加平衡配重使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心靜止不動(dòng)。要使P=0，必有:as＝0機(jī)構(gòu)的質(zhì)心必須始終靜止不動(dòng)。當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力可以合成為一個(gè)通過(guò)質(zhì)心的總慣性力和一個(gè)總慣性力偶矩，它們都全部由機(jī)座來(lái)承受。P=0M=0有完全平衡和部分兩種處理方法P＝－mas作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授AD123BC1.完全平衡1)利用對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡應(yīng)用實(shí)例：ZG12-6型高速冷鐓機(jī)重心重心2)利用平衡質(zhì)量平衡圖示機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件2的質(zhì)量m2可以用兩個(gè)集中在B和C兩點(diǎn)的兩個(gè)質(zhì)量替換：m2S’2m3S’3m1S’1m2B＝m2lCS’2/lBCm2B＝m2lBS’2/lBC作者：潘存云教授作者：潘存云教授mB添加平衡質(zhì)量m’、m”之后，使機(jī)構(gòu)的質(zhì)量中心落在AD連線上固定點(diǎn)S處。使機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡。AD123BCm2S’2m3S’3m1S’1Sm'm”s2s3s1圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)添加兩個(gè)平衡配重之后，可達(dá)到平衡。從理論上講，用這種方法可使機(jī)構(gòu)的總慣性力得到了完全平衡，缺點(diǎn)是由于加裝了幾個(gè)配重，使機(jī)構(gòu)的質(zhì)量大大增加。Am'm”添加平衡質(zhì)量m’后，則替換質(zhì)量為mB，在添加平衡質(zhì)量m”，可使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心落在A點(diǎn)。作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授mB2.部分平衡1)利用非對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡利用兩組非對(duì)稱機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生的慣性力方向相反，互相抵消一部分。2)利用平衡質(zhì)量平衡m's2s1加裝平衡配重，可以平衡由mB所產(chǎn)生的離心慣性力和滑塊的一部分往復(fù)移動(dòng)慣性力。mcs3ωPt3)利用彈簧平衡ωω本章重點(diǎn)：①掌握靜平衡和動(dòng)平衡的計(jì)算方法。②熟悉靜平衡和動(dòng)平衡的實(shí)驗(yàn)方法。3.1.3轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的故障特征轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)是在離心慣性力干擾下產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，振動(dòng)頻率就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速頻率。故障特征：3.1.4不平衡振動(dòng)故障原因和防治措施固有質(zhì)量不平衡3.1.4不平衡振動(dòng)故障原因和防治措施實(shí)例3-1氣壓機(jī)的不平衡振動(dòng)3.1.4.2轉(zhuǎn)子運(yùn)行中的不平衡轉(zhuǎn)子運(yùn)行中的不平衡無(wú)彈性件撓性聯(lián)軸器聯(lián)軸器無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器萬(wàn)向聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器

有彈性件撓性聯(lián)軸器聯(lián)軸器有彈性元件撓性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器膜片聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器

轉(zhuǎn)子的不對(duì)中對(duì)中不良引起的故障：不對(duì)中的形式：①角度不對(duì)中②平行不對(duì)中③軸承不對(duì)中轉(zhuǎn)子的不對(duì)中對(duì)中不良引起的故障：不對(duì)中的形式：①角度不對(duì)中②平行不對(duì)中③軸承不對(duì)中轉(zhuǎn)子的不對(duì)中的主要特征表現(xiàn)①改變了軸承中的油膜壓力②軸承的振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)子負(fù)荷的增大而增高③平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng)，角度不對(duì)中主要引起軸向振動(dòng)不對(duì)中使剛性聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生相位差不同類型轉(zhuǎn)子和不同形式不對(duì)中引起的振動(dòng)頻率是不相同的不對(duì)中引起轉(zhuǎn)子不平衡角度不對(duì)中軸向振動(dòng)大如2x或3x超過(guò)1x的30%到50%，則可認(rèn)為是存在角度不對(duì)中聯(lián)軸器兩側(cè)軸向振動(dòng)相位差180°平行不對(duì)中振動(dòng)特性類似于角度不對(duì)中，徑向振動(dòng)大2x較大，常常超過(guò)1x，與聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)有關(guān)角度不對(duì)中、平行不對(duì)中嚴(yán)重時(shí)，在較高諧波頻率處出現(xiàn)大的振動(dòng)，甚至出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)的完整系列高頻諧波。聯(lián)軸器兩側(cè)徑向振動(dòng)相位差180°軸承不對(duì)中軸承不對(duì)中或卡死將產(chǎn)生1x、2x軸向振動(dòng)較大同一軸承座頂部與底部軸向振動(dòng)相位差180°，左側(cè)與右側(cè)軸向振動(dòng)相位差約180°通過(guò)找對(duì)中無(wú)法消除機(jī)械松動(dòng)松動(dòng)方向的振動(dòng)較大；振動(dòng)不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界值時(shí)，振幅會(huì)突然變化振動(dòng)頻率除fr外，還有高次諧波如2x、3x等及分?jǐn)?shù)諧波1/2x、1/3x等松動(dòng)零部件對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)力產(chǎn)生非線性響應(yīng)油膜渦動(dòng)、油膜振蕩軸在軸頸中作偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸頸從油楔中間隙大的地方帶人的油量大于從間隙小的地方帶出的油量。由于液體的不可壓縮性，多余的油就推動(dòng)軸頸前進(jìn)，形成與軸旋轉(zhuǎn)方向相同的渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)，渦動(dòng)速度即為油楔本身的前進(jìn)速度。設(shè)軸頸中心處于平衡狀態(tài)的某一偏心位置，轉(zhuǎn)軸以角速度田在旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸又以角速度n繞軸承幾何中心旋轉(zhuǎn)。根據(jù)流體潤(rùn)滑理論，油膜靠近軸頸處的速度等于軸頸圓周速度，靠近軸瓦處的油層速度為零，中間油層的速度假定是按直線分布的。因此，通過(guò)間隙的任何斷面的平均油膜速度應(yīng)為軸頸周速的一半。理論上可以證明〔”，渦動(dòng)速度n為轉(zhuǎn)軸角速度。的一半。實(shí)際上，由于軸承兩側(cè)泄漏帶走軸承工作產(chǎn)生的熱量等原因，實(shí)際產(chǎn)生渦動(dòng)的頻率約為轉(zhuǎn)速頻率的。.42~。.48倍。油膜渦動(dòng)、油膜振蕩起始失穩(wěn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的相對(duì)偏心率有關(guān):輕載轉(zhuǎn)子在第一臨界轉(zhuǎn)速之前就發(fā)生了不穩(wěn)定的半速渦動(dòng)，但不產(chǎn)生大幅度的振動(dòng);當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)第一臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子由于共振而有較大的振幅;越過(guò)；后，振幅再次減少;當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到兩倍時(shí)，振幅增大并且不隨轉(zhuǎn)速的增加而改變，即油膜振蕩。對(duì)于重載轉(zhuǎn)子，因?yàn)檩S頸在軸承中相對(duì)偏心率較大，轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性好，低轉(zhuǎn)速時(shí)并不存在半速渦動(dòng)現(xiàn)象，甚至轉(zhuǎn)速達(dá)到2，一時(shí)還不會(huì)發(fā)生很大的振動(dòng);當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到2，后的某一轉(zhuǎn)速時(shí)，才突然發(fā)生油膜振蕩。中載轉(zhuǎn)子在過(guò)了一階臨界轉(zhuǎn)速。后，會(huì)出現(xiàn)半速渦動(dòng)，而油膜振蕩則在2后出現(xiàn)。油膜渦動(dòng)、油膜振蕩消除油膜振蕩的措施有:(l)增加轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。轉(zhuǎn)子固有頻率越高，產(chǎn)生油膜振蕩的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速也越高，系統(tǒng)失穩(wěn)轉(zhuǎn)速應(yīng)在工作轉(zhuǎn)速的125%以上。(2)選擇合適的軸承形式和軸承參數(shù)。圓柱軸承制造簡(jiǎn)單，但抗振性最差，橢圓軸承、三油楔和多油楔軸承次之?？蓛A瓦軸承最好。(3)增加外阻尼。(4)增加軸承比壓，改變進(jìn)油溫度或粘度。如切短軸承長(zhǎng)度，在下瓦中部開環(huán)形槽等。(5)減小軸承間隙。(6)改變進(jìn)油壓力。滾動(dòng)軸承的故障診斷

滾動(dòng)軸承的故障診斷常采用振動(dòng)診斷法優(yōu)點(diǎn)：不僅能檢測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)中軸承的異常,而且具有檢測(cè)軸承早期異常的能力。診斷過(guò)程通常分為:一振動(dòng)監(jiān)測(cè)頻帶二振動(dòng)信號(hào)采集三振動(dòng)原因識(shí)別振動(dòng)監(jiān)測(cè)頻帶滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷是利用各種異常狀態(tài)下所特有的振動(dòng)頻率來(lái)查明異常原因。軸承異常引起的振動(dòng)：包括1KHZ以下的低頻振動(dòng)和數(shù)十KHZ高頻振動(dòng)，或同時(shí)包含這兩類頻率成分的振動(dòng)。低頻振動(dòng)診斷程序:由加速度振動(dòng)傳感器測(cè)取振動(dòng)加速度的電信號(hào)，經(jīng)電荷放大器后，再通過(guò)積分器獲得振動(dòng)速度信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)1KHZ的低通濾波器，對(duì)除去高頻成分的信號(hào)進(jìn)行頻率分析；軸承構(gòu)造異常、加工面形狀誤差所引起的振動(dòng)，可利用低頻振動(dòng)診斷。高頻振動(dòng)診斷程序是:由振動(dòng)加速度傳感器測(cè)取電信號(hào)，經(jīng)電荷放大器后，再通過(guò)1KHZ低通濾波器獲取其高頻成分，然后再將這種濾波后的加速度信號(hào)進(jìn)行頻率分析；對(duì)軸承損傷引起的異常振動(dòng)可利用高頻振動(dòng)進(jìn)行診斷。軸承振動(dòng)信號(hào)采集一般滾動(dòng)軸承振動(dòng)診斷系統(tǒng)常采用瞬態(tài)信號(hào)采集、定時(shí)信號(hào)采集、峰值信號(hào)采集法。瞬態(tài)信號(hào)采集法：是利用信號(hào)本身的特性進(jìn)行采樣的一種方法，當(dāng)滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生故障時(shí)，會(huì)使原來(lái)平穩(wěn)的隨機(jī)信號(hào)或周期信號(hào)發(fā)生突變，出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊。瞬態(tài)信號(hào)的采集正是利用其振動(dòng)信號(hào)波形突變的特性來(lái)完成的；在瞬態(tài)信號(hào)采樣前需先輸入幾個(gè)參數(shù)：觸發(fā)前預(yù)存點(diǎn)數(shù)、采樣頻率和點(diǎn)數(shù)、觸發(fā)電平及觸發(fā)頻率，然后計(jì)算機(jī)邊進(jìn)入信號(hào)采集狀態(tài)，當(dāng)觸發(fā)條件滿足時(shí)就保存現(xiàn)行地址，并將指針指向數(shù)據(jù)區(qū)某一位置，開始瞬態(tài)信號(hào)采集的全過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。該采樣方法適用與監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承的偶然性故障。軸承振動(dòng)信號(hào)采集(二)定時(shí)信號(hào)采集法定時(shí)信號(hào)采集可按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，當(dāng)定時(shí)信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)入該采樣模式時(shí)，便按預(yù)先設(shè)置的參數(shù)采集信號(hào)，采樣后可自動(dòng)對(duì)所采集的信號(hào)按預(yù)定方案進(jìn)行計(jì)算機(jī)診斷結(jié)論；若診斷參數(shù)值超過(guò)預(yù)置指標(biāo)時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并進(jìn)行下一次采集；該法適用對(duì)連續(xù)運(yùn)行機(jī)械的滾動(dòng)軸承的定時(shí)檢測(cè).(三)峰值信號(hào)采集法當(dāng)滾動(dòng)軸承零件損傷部位進(jìn)入承載區(qū)時(shí),因該零件突然卸載而引起一次沖擊,緊接著發(fā)生一個(gè)衰減震蕩過(guò)程,震蕩頻率有結(jié)構(gòu)的共振頻率所決定,可達(dá)數(shù)KHz或數(shù)十KHZ.滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的頻率特征

1.隨機(jī)超聲頻率250KHz~350KHz20KHz~60KHz2.軸承零部件的固有頻率500Hz~20KHz與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)3.旋轉(zhuǎn)的故障頻率轉(zhuǎn)動(dòng)頻率fr滾動(dòng)體自轉(zhuǎn)頻率fb滾動(dòng)體公轉(zhuǎn)頻率fc滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈一個(gè)缺陷時(shí)的沖擊振動(dòng)頻率fi滾動(dòng)體通過(guò)外圈一個(gè)缺陷時(shí)的沖擊振動(dòng)頻率fi4.和頻、差頻滾動(dòng)軸承故障的特征頻率

內(nèi)圈：fe=fr(1+d/Dcosα)z/2外圈：fo=fr(1-d/Dcosα)z/2滾動(dòng)體：fg=fr(1-d2/D2cos2α)D/d/2假設(shè)：滾動(dòng)體為純滾動(dòng)f1：滾動(dòng)體公轉(zhuǎn)頻率

2V1=V2(1)V1=2πf1*D/2(2)V2=2πfr*(D-dcosα)/2(3)(2),(3)代入(1)式：2f1D=fr(D-dcosα)(4)當(dāng)外圈有缺陷時(shí)：fo=f1z=fr(1-d/Dcosα)z/2當(dāng)內(nèi)圈有缺陷時(shí)：fe=(fr-f1)z=fr(1+d/Dcosα)z/2V1V2dDfr滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的頻率特征

1.隨機(jī)超聲頻率250KHz~350KHz20KHz~60KHz2.軸承零部件