機(jī)械共振時(shí)的9大特征及其解決措施
2021-06-24 16:11:43來源： 作者：xdnet
機(jī)械共振特征
1. 對動(dòng)平衡的努力沒有效果
一般，對于處于或接近共振的機(jī)器，想平衡好是很難的；如果機(jī)器處于共振區(qū)域，那么即使很小的轉(zhuǎn)速，也會(huì)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(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子從機(jī)器上拆下來，在固定的動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行動(dòng)平衡。
2. 高度定向振動(dòng)
在正交的三個(gè)方向上有一個(gè)方向與其他兩個(gè)方向相比較共振振動(dòng)在這個(gè)方向引起更大的振動(dòng)（例如，水平方向振動(dòng)可能比垂直方向或軸向方向振動(dòng)大10倍）。如果發(fā)生共振，通常共振方向的振動(dòng)比其它正交的兩個(gè)方向的振動(dòng)大5到15倍?，F(xiàn)在許多專家診斷軟件系統(tǒng)利用這一事實(shí)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(gè)軸承的所有三個(gè)方向測量振動(dòng)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(jī)器共振方向，相位隨轉(zhuǎn)速變化很大，因?yàn)樵谧哉耦l率處相位將變化90度，完全通過共振時(shí)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(shí)，非共振測量方向相位的變化可能很小，因?yàn)樗鼈兾唇?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(gè)徑向方向共振，振動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)過90度測量其他方向的振動(dòng)時(shí)，相位差將接近或0度或180度，與設(shè)置振動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)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(shí)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(qiáng)迫振動(dòng)頻率的響應(yīng)。這些情況下，比較這個(gè)方向這個(gè)頻率的振動(dòng)幅值和其他兩個(gè)正交方向的相同頻率的振動(dòng)幅值很有用。如果共振，這個(gè)頻率應(yīng)該比這三個(gè)方向之一的振動(dòng)頻率更高。這個(gè)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(jī)器松動(dòng)狀態(tài)的振動(dòng)頻率。如果導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)頻率本身振動(dòng)幅值的降低的這個(gè)激振頻率源起作用，它也可能把這個(gè)自振頻率的響應(yīng)降低到迫振動(dòng)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(dòng)和動(dòng)應(yīng)力
不僅必須研究機(jī)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?yàn)樗鼈儗碜詸C(jī)器的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率發(fā)生共振。解決問題要求或是降低機(jī)器中強(qiáng)迫振動(dòng)頻率源，把共振框架體與機(jī)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(jī)器長期運(yùn)行中突然發(fā)生共振
多年沒有共振故障的機(jī)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(qiáng)迫振動(dòng)頻率一致而發(fā)生共振。還有，簡單地更換滑動(dòng)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(gè)項(xiàng)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(shí)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(dòng)。
機(jī)械共振解決措施
1. 改變剛性
增強(qiáng)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(shí)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(shí)才出現(xiàn)，這是很重要的。
3. 增加隔振的機(jī)理
在由于外部設(shè)備的振動(dòng)激起機(jī)器的一個(gè)自振頻率強(qiáng)迫該機(jī)器共振時(shí)，隔振可能很有 效。例如，恰當(dāng)設(shè)計(jì)的1780轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的泵，有一個(gè)750轉(zhuǎn)/分的自振頻率，如果附近有一臺(tái)以750轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的大風(fēng)機(jī)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(jī)隔離，動(dòng)平衡風(fēng)機(jī)，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(diǎn)是很重要的）。阻尼是防止發(fā)生局部共振時(shí)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(dòng)減振器）
在其他技術(shù)措施無法實(shí)施或者不能有效把振動(dòng)降到可接受的水平時(shí)，有時(shí)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(gè)占優(yōu)勢的頻率引起過大的振動(dòng)，并且這個(gè)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(jì)成其自振頻率等于故障頻率，并且與共振的振動(dòng)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(dòng)平衡
因?yàn)楣舱裾駝?dòng)等于強(qiáng)迫振動(dòng)頻率振動(dòng)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(qiáng)迫振動(dòng)頻率源（例如，不平衡）還是可以減小共振振動(dòng)。這種情況下，如果通過若干次動(dòng)平衡，可以明顯減小動(dòng)平衡振動(dòng)幅值，即使處于共振時(shí)，結(jié)果還是可以接受的振動(dòng)。然而，應(yīng)該指出，因?yàn)榍懊嫠龉舱駮r(shí)驚人的相位變化之故，可能需要卸下轉(zhuǎn)子，以便動(dòng)平衡它。
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