有两种情况:
一个轴承座装有一个轴瓦和一个轴承座装有两个轴瓦。
直观地讲,轴承座的轴向振动应该是由于转轴的轴向运动所引起的。但是实际上,转子和轴承之间有一层油膜。转子的轴向运动经油膜传递到轴瓦上后,很难引起轴承座的轴向振动。实际机组发生的轴向振动大多是由于径向激振力引起的。从动力学角度分析,径向力与轴向振动不在同一个方向上,不应该引起轴向振动。但是,考虑轴承座支承弹性后,径向力会间接激发起轴向振动。现以上图为例进行分析。
假设转子上存在一阶型式的不平衡力,转子挠曲呈现一阶振型,如图(a)所示。t1时刻,转子两侧轴承座承力中心偏向外侧;t2时刻,转子两侧轴承座承力中心偏向内侧。不同时刻,轴承座承力中心点发生周期性变化,导致轴承座沿轴向摆动。一阶挠曲下,两侧轴承座轴向摆动方向相反。二阶挠曲振动作用下,如图(b)所示,两侧轴承座轴向振动为同相。如果轴承座刚度很大,由此引起的轴向振动很小,可以忽略。如果轴承座具有弹性,径向振动就会间接激发起轴承座的轴向振动。
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上图中,假设A、B两侧垂直振动同相,如
果A、B两侧支承刚度也相同,那么径向振动不会激发轴向振动。如果A、B两侧垂直振动反相,或者A、B两侧垂直振动同相,但两侧支承刚度不对称,这两种情况都会导致轴承座的轴向振动。
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上述2种情况下发生的轴向振动,往往都伴随着较大的径向振动。因此,轴向振动大时,如果径向振动也大,最好的处理方法就是首先减小径向振动。工程实践表明,径向振动减小10%后,轴向振动减小的百分比可能更高。此种情况下,减小激振力比提高轴承座刚度的工作量要小得多,而效果要明显得多。
轴承座刚度不足引起的轴向振动分析
有时轴承座垂直和水平振动消除后,轴向振动仍然较大。这种情况大多是由于轴承座本身刚度不足所引起的。轴承座与台板以及台板与基础之间的联结松动、结合面接触不均匀、二次灌浆松动、台板底部垫铁走动等都有可能诱发轴向振动。这类故障的处理必须结合机组检修进行。
其它因素引发的轴向振动分析
1、转子中心偏差过大
5 w8 x) l$ L, K" B& M: N& H7 H: y. I中心不正对油膜压力和轴向振动的影响
转子中心偏差较大时,联轴器螺栓连接后,轴颈处会出现较大晃度,如上图所示。随着轴颈的旋转,油膜压力会发生周期性的变化,严重时将导致轴承座的轴向振动。
2、球面轴承紧力过大
* h7 e' F4 A& W7 C; ~1 N, C球面轴承结构图
如上图所示,球面轴承轴瓦外表面为凸形球面,轴承盖与轴承座的支承表面为凹形球面。这类轴承具有自位功能。轴颈倾斜时,轴承能够自动调整轴瓦中心线角度,使轴瓦乌金面与轴颈之间始终保持轴向接触良好。但是,当球面瓦与瓦座之间的过盈较大时,瓦枕将压住轴瓦,使其失去自位功能,从而产生较大的轴向振动。
有些发电机轴承上常会出现频率为二倍频的轴向振动。电磁激振力是诱发二倍频振动的主要因素。轴承座刚度正常时,轴承座的自振频率大多高于二倍工作转速,电磁激振力不会诱发大幅度的二倍频振动。但是,当轴承座与台板或台板与基础之间的连结刚度较差时,轴承座的自振频率可能落入二倍转速频率附近。在发电机电磁激振力的作用下,导致轴承座出现较大幅度的二倍频轴向共振。出现这种情况后,需要检查轴承座连结刚度、减小转子对中偏差、检查和调整发电机转子和静子之间空气间隙的均匀性等。
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