膜片聯(lián)軸器的故障診斷方法及壽命分析

發(fā)布時間：2019-08-04

聯(lián)軸器是將驅(qū)動部分和從動機構(gòu)聯(lián)結(jié)起來一同旋轉(zhuǎn)并傳遞能量和運動的機械部件。聯(lián)軸器可以分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器，剛性聯(lián)軸器通常用于低速重載的工況下，其主要作用是傳遞較大的功率，所需考慮的要問題是強度，它不具有調(diào)整和補償不對中的功能；而彈性聯(lián)軸器主要用于高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，它利用彈性元件或特定結(jié)構(gòu)來調(diào)整和補償由于制造、安裝以及溫度變化而造成的不對中，同時一般彈性聯(lián)軸器都具有隔振的功能。在，對彈性聯(lián)軸器的研究已有相當長的歷史。

膜片聯(lián)軸器是將幾組膜片通過螺栓與兩半軸聯(lián)軸器交錯聯(lián)結(jié)，每組膜片有數(shù)十片不銹鋼薄板疊集而成的機械傳動結(jié)構(gòu)；膜片分為連桿式和不同形狀的整體式。膜片聯(lián)軸器靠膜片的彈性變形來補償所聯(lián)接兩軸的相對位移，是一種的金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器。

轉(zhuǎn)子動力學(xué)發(fā)展至今以有一個多世紀了，軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力特性、穩(wěn)定性、各種強迫振動以及非線性振動研究是轉(zhuǎn)子動力學(xué)重要的研究內(nèi)容。隨著研究的不斷深入，有關(guān)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各種振動控制以及旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷成為目前研究的一個熱點，而這又有賴于對轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究的不斷深入。在軸系的故障診斷研究中，對中的軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是對系統(tǒng)作了簡化的一種理想狀態(tài)，而在實際工程中的不對中狀態(tài)是很常見的，據(jù)報道轉(zhuǎn)子故障的60%與不對中有關(guān)回，因此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對中是目前被廣泛關(guān)注的一個問題。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)不對中后，在其運動過程中將產(chǎn)生一系列的不利于設(shè)備運行的動態(tài)效應(yīng)，如引起設(shè)備的振動、聯(lián)軸器的偏轉(zhuǎn)、軸承的磨損和油膜失穩(wěn)、軸的彎曲變形等，危害。研究轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不對中故障機理和特征，對于識別和掌握機組的運行狀態(tài)具有重要的現(xiàn)實意義。

轉(zhuǎn)子不對中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子的軸線與軸承中心線的傾斜或偏移程度。轉(zhuǎn)子不對中可以分為聯(lián)軸器不對中和軸承不對中。聯(lián)軸器不對中又可分為平行不對中、角度不對中和綜合不對中三種情況：軸承不對中包括偏角不對中和軸承標高變化兩種情況，其結(jié)果是在聯(lián)軸器處產(chǎn)生附加彎矩。

目前對不對中狀態(tài)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)正在進行深入的研究。引起不對中的原因有很多，包括轉(zhuǎn)子的各種變形、軸承的不同心、安裝的誤差、聯(lián)軸器的不對中等，情況比較復(fù)雜。由于原因的不同，對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響也不同。聯(lián)軸器不對中時轉(zhuǎn)子的軸向振動大，從動轉(zhuǎn)子的軸向振動的頻率與轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率相同，振動幅值和相位穩(wěn)定；機組中徑向振動較強烈的位置在靠近聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承處；激勵力幅與不對中量成正比，隨著不對中量的增加，激勵力幅線性加大。軸承不對中時徑向振動變化較大，負荷大的軸承油膜呈現(xiàn)較大的非線性，在不平衡擾動力的作用下，在的條件下導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動出現(xiàn)次諧波響應(yīng)和高次諧波響應(yīng)，振動不穩(wěn)定。

對于剛性聯(lián)軸器，平行不對中時兩側(cè)軸承處的徑向振動相位差為180°；而角度不對中時兩側(cè)軸承處的軸向振動相位差為180°，徑向振動是同相位的。從振動頻率的角度研究平行不對中和角度不對中時發(fā)現(xiàn)，平行不對中時，易激起二倍頻振動，其中也包含工頻和多倍頻振動的成分，角度不對中時易激起工頻振動，同時也包含多頻振動。

從轉(zhuǎn)子動力學(xué)的角度在線性振動的對轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的固有特性所進行的研究己經(jīng)比較多了，其中不乏包含聯(lián)軸器禍合的轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的動力學(xué)分析。膜片聯(lián)軸器是近20年來我國引進的新型撓性聯(lián)軸器，對其的研究大部分局限于將其視為傳統(tǒng)的機械部件進行剛度、強度、壽命分析，而對其在大型旋轉(zhuǎn)機械中所起的作用還沒有進行深入的研究。由于膜片聯(lián)軸器具有不需要潤滑和較高的不對中補償能力，國內(nèi)一些大型的石化企業(yè)開始用該型聯(lián)軸器取代傳統(tǒng)的齒式聯(lián)軸器回，因此關(guān)于膜片聯(lián)軸器禍合的不對中轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的動力學(xué)研究是有實際的工程研究意義的。