機械共振時的9大特征及其解決措施
2022-07-22 14:29:44來源： 作者：xdnet
機械共振特征
1. 對動平衡的努力沒有效果
一般，對于處于或接近共振的機器，想平衡好是很難的；如果機器處于共振區(qū)域，那么即使很小的轉(zhuǎn)速，也會導(dǎo)致相位發(fā)生劇烈的變化，變化幅度有可能接近180°；因此需要把動平衡的轉(zhuǎn)子從機器上拆下來，在固定的動平衡機上進行動平衡。
2. 高度定向振動
在正交的三個方向上有一個方向與其他兩個方向相比較共振振動在這個方向引起更大的振動（例如，水平方向振動可能比垂直方向或軸向方向振動大10倍）。如果發(fā)生共振，通常共振方向的振動比其它正交的兩個方向的振動大5到15倍。現(xiàn)在許多專家診斷軟件系統(tǒng)利用這一事實查找可能的共振。這也就是為什么在定期的預(yù)測維修巡檢中要在每個軸承的所有三個方向測量振動的重要性。
3. 共振測量方向的相位特征
共振頻率將表明，在機器共振方向，相位隨轉(zhuǎn)速變化很大，因為在自振頻率處相位將變化90度，完全通過共振時相位幾乎變化180度，其與存在的阻尼值有關(guān)。另一方面，同時，非共振測量方向相位的變化可能很小，因為它們未經(jīng)受自振頻率共振。
4. 與共振測量方向垂直的測量方向大致的相位差
如果一個徑向方向共振，振動傳感器轉(zhuǎn)過90度測量其他方向的振動時，相位差將接近或0度或180度，與設(shè)置振動傳感器的側(cè)面有關(guān)（不是像在不平衡占優(yōu)勢的情況中那樣相位差約90度）。即，如果水平方向共振，則水平方向相位與垂直方向相位或是相等或是相差約180度。這是由于在自振頻率處運轉(zhuǎn)時引入另外附加的90度相位變化之故。在任何一種情況下，水平與垂直方向相位差0度或180度代表共振高度定向的振動特性（或者偏心）。
5. 共振尖峰特征形狀
通常，共振尖峰在其基礎(chǔ)處有較寬的裙圍，而非共振的尖峰的裙圍更窄。即，共振尖峰的基礎(chǔ)通常比非共振尖峰的基礎(chǔ)寬。
6. 出現(xiàn)共振時的頻率
共振不僅發(fā)生在1X轉(zhuǎn)速頻率。它可以是對與自振頻率一致的任何強迫振動頻率的響應(yīng)。這些情況下，比較這個方向這個頻率的振動幅值和其他兩個正交方向的相同頻率的振動幅值很有用。如果共振，這個頻率應(yīng)該比這三個方向之一的振動頻率更高。這個頻率可能是4X，5X，或6X轉(zhuǎn)速頻率處的尖峰（或者甚至更高頻率），這些頻率相應(yīng)于葉片通過頻率（BPF），軸承故障頻率，齒輪嚙合頻率（GMF），或者甚至機器松動狀態(tài)的振動頻率。如果導(dǎo)致強迫振動頻率本身振動幅值的降低的這個激振頻率源起作用，它也可能把這個自振頻率的響應(yīng)降低到迫振動頻率。請記住，共振頻率幅值=靜振幅×放大因子Q。
7. 任何共振體的過大的振動和動應(yīng)力
不僅必須研究機器轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)件）的共振，還應(yīng)研究激起支承框架，基礎(chǔ)甚至連接管道的自振頻率。疲勞故障經(jīng)常發(fā)生在連接框架或管道上，這是因為它們對來自機器的強迫振動頻率發(fā)生共振。解決問題要求或是降低機器中強迫振動頻率源，把共振框架體與機器隔離，改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或者改變框架體本身的自振頻率。
8. 以前從未發(fā)生共振的機器長期運行中突然發(fā)生共振
多年沒有共振故障的機器沒有什么警告或先兆突然發(fā)生共振。例如，軸承磨損可能降低軸和軸承系統(tǒng)的剛性，降低自振頻率，使之與強迫振動頻率一致而發(fā)生共振。還有，簡單地更換滑動軸承可以引起自振頻率的變化，如果樹軸承不恰當(dāng)?shù)刂圃旌凸蜗饕耘c軸很好地連續(xù)地接觸，使轉(zhuǎn)子發(fā)生共振。這種情況下，您適當(dāng)?shù)匕惭b軸承，檢查要求的間隙指標(biāo)和適當(dāng)?shù)貙χ休S承就能解決問題。這些影響共振的每一個項目的原因就是他們對剛性有直接影響。
9. 聯(lián)軸器變化可能引起的影響
聯(lián)軸器變化有時可導(dǎo)致不同的扭轉(zhuǎn)自振頻率，尤其是如果采用不同直徑的聯(lián)軸器，或者采用不同類型的聯(lián)軸器或不同結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器，這可能在聯(lián)軸器任意側(cè)軸承處產(chǎn)生明顯振動。
機械共振解決措施
1. 改變剛性
增強軸承座或框架的剛性，夾緊底腳，消除加墊引起的變形或采用減小間隙的軸承有時可解決共振問題（這些措施將通過影響剛性，從而影響自振頻率）。
2. 增加或減掉重量（質(zhì)量）
雖然改變剛性通常比較簡單和便宜，但是增加或減掉重量似乎可以改變自振頻率。然而，指示這種效果只是局部共振時才出現(xiàn)，這是很重要的。
3. 增加隔振的機理
在由于外部設(shè)備的振動激起機器的一個自振頻率強迫該機器共振時，隔振可能很有 效。例如，恰當(dāng)設(shè)計的1780轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)的泵，有一個750轉(zhuǎn)/分的自振頻率，如果附近有一臺以750轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的大風(fēng)機不平衡，則該泵可能出現(xiàn)共振問題。這種情況下，必須或是把泵與風(fēng)機隔離，動平衡風(fēng)機，或者把泵本身與地板隔離。
4. 加阻尼材料
增加共振部分的阻尼可以減小共振振幅的放大（然而，如果放置阻尼材料的那部分不發(fā)生共振，則阻尼本身沒什么幫助，指出這一點是很重要的）。阻尼是防止發(fā)生局部共振時災(zāi)害性破壞的唯一控制參數(shù)。
5. 安裝調(diào)諧阻尼器（振動減振器）
在其他技術(shù)措施無法實施或者不能有效把振動降到可接受的水平時，有時可以安裝調(diào)諧阻尼器。然而，這種調(diào)諧阻尼器只有在只有一個占優(yōu)勢的頻率引起過大的振動，并且這個頻率就是安裝調(diào)諧阻尼器的部件的自振頻率的情況下才有效。這種情況下，調(diào)諧阻尼器可以設(shè)計成其自振頻率等于故障頻率，并且與共振的振動響應(yīng)相位差180度，它將有效地“抵消掉”有故障的自振頻率。
6. 精確的動平衡
因為共振振動等于強迫振動頻率振動X放大因子，如果不能有效地把自振頻率移出共振或者降低放大（通過加阻尼材料的辦法），利用減小強迫振動頻率源（例如，不平衡）還是可以減小共振振動。這種情況下，如果通過若干次動平衡，可以明顯減小動平衡振動幅值，即使處于共振時，結(jié)果還是可以接受的振動。然而，應(yīng)該指出，因為前面所述共振時驚人的相位變化之故，可能需要卸下轉(zhuǎn)子，以便動平衡它。
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