旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見種類及振動(dòng)分類

twq19810302

% x& @0 ^( I0 G' q- {" V- \) K+ g

旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見種類
1 @4 ~' N6 H2 z1 s. H

絕大多數(shù)機(jī)械都有旋轉(zhuǎn)件,，所謂旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指主要功能由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來完成的機(jī)械,，尤其是指主要部件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的,、轉(zhuǎn)速較高的機(jī)械,。旋轉(zhuǎn)機(jī)械種類繁多,，有汽輪機(jī),、燃?xì)廨啓C(jī)、離心式壓縮機(jī),、發(fā)電機(jī),、水泵、水輪機(jī),、通風(fēng)機(jī)以及電動(dòng)機(jī)等,。這類設(shè)備的主要部件有轉(zhuǎn)子、軸承系統(tǒng),、定子和機(jī)組殼體、聯(lián)軸器等,，轉(zhuǎn)速從每分鐘幾十轉(zhuǎn)到幾萬,、幾十萬轉(zhuǎn)。幾種典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械如下所示,。

1. 汽輪機(jī)
) J7 ^9 S) J! L
汽輪機(jī) (Steam Turbine) 是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械,，又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī),，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵,、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋漿等,，還可以利用汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要,。

+ r: W* z# k% O0 s) U9 w' H

1 m0 ?% M* w" B) ?, D

2. 離心式壓縮機(jī)
- _% k* g3 E* H2 L0 B
4 K. V/ ?! O6 z& w( q: Q9 x離心式壓縮機(jī) (Centrifugal Compressor)，通過葉輪對(duì)氣體作功，將能量傳遞給氣體,，最終使其壓力得到提升,。可以為單級(jí)葉輪,，也可為多級(jí),。離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（即透平式壓縮機(jī)）。在離心式壓縮機(jī)中,，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用,，以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用，使氣體壓力得到提高,。

3. 發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī) (Electric Generator) 是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備,。最早產(chǎn)生于第二次工業(yè)革命時(shí)期，由德國工程師西門子于1866年制成,。它由水輪機(jī),、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng),，將水流,、氣流、燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī),，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能,。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防,、科技及日常生活中有廣泛的用途,。
1 d3 ~! Z1 `* ?7 K4 p' U% R2 d
% F& u6 y1 Y/ {: @5 ~' @5 g

! O9 s, z& t2 q1 Y$ C

4. 水泵
$ z2 `! I7 F: V) `
$ r8 x- B+ V: N& g( t水泵 (Water Pump) 是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體,，使液體能量增加,。主要用來輸送液體，包括水,、油,、酸堿液、乳化液,、懸乳液和液態(tài)金屬等,，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體,。
9 V8 X4 a8 G; A; q( z

5. 風(fēng)機(jī)
- d4 E9 d5 f! Q, V1 s; L- w4 t
/ w$ u+ ^+ n3 t& S/ _5 Y8 O風(fēng)機(jī) (Fan) 是依靠輸入的機(jī)械能,，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械,。排氣壓力低于1.5x105Pa,。風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠,、礦井、隧道,、冷卻塔,、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng),、排塵和冷卻,，鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)，空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng),，谷物的烘干和選送,，風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。

: f" v' m; s* D* o3 C+ Q

& U! L- N6 |* t& I$ f; l6 U  e

6. 電動(dòng)機(jī)

! r$ u% O' h4 k/ G電動(dòng)機(jī) (Motor) 是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備,，它是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象制成,，電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī),，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī),。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線（磁場(chǎng)方向）方向有關(guān),。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用,，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
  F6 ^8 J, R: l5 R0 F& k

' Y8 M% }8 J: h8 ~$ }
# j( K7 i9 w3 s

旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分類
8 {: i0 _( z" y3 Y" h

- _" s' ]0 S% d; p旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要功能是由旋轉(zhuǎn)部件來完成的,，轉(zhuǎn)子是其最主要的部件,。旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的主要特征是機(jī)器伴有異常的振動(dòng)和噪聲，其振動(dòng)信號(hào)從幅域,、頻域和時(shí)域反映了機(jī)器的故障信息,。因此，了解旋轉(zhuǎn)機(jī)械在故障狀態(tài)下的振動(dòng)機(jī)理,，對(duì)于監(jiān)測(cè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)和提高診斷故障的準(zhǔn)確率都非常重要,。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)按機(jī)械振動(dòng)性質(zhì)可以分為3類：
- r2 J% O! t) Y2 o, m% [9 E& _
1. 強(qiáng)迫振動(dòng)
! g. P1 I1 ]( K) ]9 [$ Z. J
$ ]- ?; {8 r4 d強(qiáng)迫振動(dòng)又稱同步振動(dòng)，是由外界持續(xù)周期性激振力作用而引起的振動(dòng),。強(qiáng)迫振動(dòng)從外界不斷地獲得能量來補(bǔ)償阻尼所消耗的能量,，使系統(tǒng)始終保持持續(xù)的等幅振動(dòng)。該振動(dòng)反過來并不影響擾動(dòng)力,。產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的主要原因有轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡,、聯(lián)軸器不對(duì)中,、轉(zhuǎn)子的靜摩擦,、機(jī)械部件松動(dòng)、轉(zhuǎn)子部件或軸承破損等,，強(qiáng)迫振動(dòng)的特征頻率總是等于擾動(dòng)力的頻率,。例如,，由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率恒等于轉(zhuǎn)速頻率,。
; r5 ~# O% s( M' A0 V$ Z
2. 自激振動(dòng)

機(jī)器運(yùn)行過程中由機(jī)械內(nèi)部運(yùn)動(dòng)本身產(chǎn)生的交變力引起的振動(dòng)叫自激振動(dòng),，一旦振動(dòng)停止，交變力也自然消失,；自激振動(dòng)頻率即機(jī)械的固有頻率（或臨界頻率）,，與外來激勵(lì)的頻率無關(guān)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常見的自激振動(dòng)有油膜渦動(dòng)和油膜振蕩,。它主要由轉(zhuǎn)子內(nèi)阻,、動(dòng)靜部件的干摩擦等引起。與強(qiáng)迫振動(dòng)相比,，自激振動(dòng)出現(xiàn)比較突然,，振動(dòng)的強(qiáng)度比較嚴(yán)重，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)對(duì)機(jī)器造成嚴(yán)重破壞,。

3. 非定常強(qiáng)迫振動(dòng)

; X4 l5 z" h4 ]! e2 Q5 E' c8 k非定常強(qiáng)迫振動(dòng)是由外來擾動(dòng)力引起的一種強(qiáng)迫振動(dòng),。其特點(diǎn)是與擾動(dòng)力具有相同的頻率；振動(dòng)本身反過來會(huì)影響擾動(dòng)力的大小與相位,；振動(dòng)的幅值和相位都是變化的,。比如轉(zhuǎn)子軸上某一部位出現(xiàn)不均勻的熱變形，就相當(dāng)于給轉(zhuǎn)子增加了不平衡質(zhì)量,，它將會(huì)使振動(dòng)的幅值和相位都發(fā)生變化,。反過來，振動(dòng)幅值和相位的變化又影響不均勻熱變形的大小與部位,，從而使強(qiáng)迫振動(dòng)連續(xù)不斷地發(fā)生變化,。
% B+ g" c, Q/ K3 J" a9 r* @- m