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機(jī)械結(jié)構(gòu)的常見動力系統(tǒng)

1 動力系統(tǒng)

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動力系統(tǒng)主要包括：

• 動力源：電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等；

• 傳動部件：轉(zhuǎn)軸、齒輪、凸輪、聯(lián)軸節(jié)、鏈條、皮帶等；

• 運(yùn)動部件：完成各種運(yùn)動的部件，如葉片、刀具、車輪、活塞；

• 支承零件：滾動軸承、滑動軸承、液壓系統(tǒng)等。

 

2 運(yùn)動形式

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主要有兩種運(yùn)動形式：

• 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：動力源、傳動部件、旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動部件、軸承的內(nèi)圈和滾珠等；

• 往復(fù)運(yùn)動：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的凸輪活塞、磨床的運(yùn)動部分。

 

3 常關(guān)心零件

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常常關(guān)心的零件有：轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、齒輪、軸承、葉片等。

 

旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動特點(diǎn)

1 強(qiáng)迫振動

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• 周期性的強(qiáng)迫振動；

• 往復(fù)運(yùn)動：轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心（不平衡）、不對中、油膜非線性力；

• 松動：摩擦、碰撞等；

• 共振。

 

2 以轉(zhuǎn)速為參考

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基本周期：旋轉(zhuǎn)周期→轉(zhuǎn)頻，一般以轉(zhuǎn)速形式呈現(xiàn)。

X r/min → X/60r/sec → X/60Hz

 

3 特征頻率

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各種部件的振動頻率，多數(shù)與旋轉(zhuǎn)頻率有關(guān)，可以事先計(jì)算出來。在頻譜圖上查找這些特征頻率，以判斷振動產(chǎn)生的部件和原因。

常用頻率：

• 旋轉(zhuǎn)頻率：fr = X r/min→ X/60Hz；

• 倍頻：n fr；

• 分頻： fr/n；

• 齒輪嚙合頻率：Z fr；

• 邊頻：Z fr ± n fr；
• 滾動軸承頻率：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架。

 

振動響應(yīng)測試

1 各部件的自由振動測試

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• 非工作狀態(tài)，以錘擊、激振器等激勵，測量自振頻率和模態(tài)振型；

• 臨界轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的各階自振頻率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。

 

2 結(jié)構(gòu)部件的強(qiáng)迫振動測試

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工作狀態(tài)下，測量振動響應(yīng)。

 

3 旋轉(zhuǎn)部件的振動測試

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工作狀態(tài)下，測量振動響應(yīng)，關(guān)心各特征頻率，分析系統(tǒng)工作狀態(tài)，判別故障部件和原因。

 

轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡

1 目的

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測量轉(zhuǎn)子的偏心角度和偏心量，以便在反相位上進(jìn)行補(bǔ)償，消除轉(zhuǎn)子不平衡振動。

 

2 平衡分類

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• 靜平衡：剛性轉(zhuǎn)子（單盤轉(zhuǎn)子，長度遠(yuǎn)小于直徑，轉(zhuǎn)速較低）；

• 動平衡：柔性轉(zhuǎn)子（多盤轉(zhuǎn)子，長度不遠(yuǎn)小于直徑，轉(zhuǎn)速較高）；

 

3 動平衡方法

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• 平衡試驗(yàn)機(jī)：拆下旋轉(zhuǎn)部件系統(tǒng)，安裝到平衡機(jī)上；

• 現(xiàn)場動平衡：正常安裝條件下，現(xiàn)場進(jìn)行平衡測試。

 

4 現(xiàn)場動平衡步驟

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• 測量原始振動幅度和角度；

• 在各轉(zhuǎn)盤上的某個角度，加上試驗(yàn)配重，測量振動幅度和角度；

• 使用影響系數(shù)法，計(jì)算原始的轉(zhuǎn)子偏心大小和角度；

• 在反方向上加上補(bǔ)償配重后，驗(yàn)證測量及再平衡。

 

測試傳感器和安裝

1 測量位置和方向

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旋轉(zhuǎn)振動，需要同時測量垂直的兩個方向，X和Y方向，X-Y圖。

 

2 非接觸振動測量

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使用電渦流傳感器，對準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)部位，防止兩個電渦流傳感器太近引起相互干擾。

 

3 接觸式振動測量

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使用加速度傳感器，安裝在軸承座上，注意安裝角度。

 

4 轉(zhuǎn)速和相位測量

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• 轉(zhuǎn)速：電渦流、光電、編碼器等測量轉(zhuǎn)速脈沖，然后根據(jù)RRP和單位時間內(nèi)脈沖數(shù)計(jì)算；

• 相位：鍵相信號來確定振動的相位；

• PPR：每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，如齒輪100個齒，則PPR=100。

 

常用分析方法

• 頻譜分析：尋找特征頻率；

• 啟停機(jī)過程分析：伯德圖、跟蹤濾波、幅值轉(zhuǎn)速曲線、階次分析、時間譜陣分析；

• 階次分析：階次譜陣、渦動比；

• 軸心軌跡分析：X-Y圖軸心軌跡、二維全息譜、三維全息譜、全息瀑布圖；

• 幅域參量統(tǒng)計(jì)：有效值、峰值因數(shù)、裕度因數(shù)、偏態(tài)因數(shù)等；

• 倒頻譜分析；

• 共振解調(diào)分析：尋找軸承故障頻率。