从0开始介绍电机轴承频谱（4）

2022/01/18

不平衡

设备健康状况差的另一个常见原因是系统中的不平衡。 不平衡将产生额外的过大负载，这将影响设备的操作。

当设备的质心不在设备的几何中心线上时，就会发生不平衡。一般来说，失衡有三种类型:

l 静态不平衡

l 力偶不平衡

l 动态不平衡

静态不平衡

在静态不平衡的情况下，只有一个力。例如，如果你有一个自行车车轮，在一个地方或车轮的一部分有泥土，那么如果你让车轮站着，泥土会留在车轮的底部。对于机械设备是一样的，设备转子在6点钟位置会出现静不平衡点。

力偶不平衡

与静态发展不平衡问题不同，力偶不平衡中存在以下两个基本相等的力（或者通过重量）在转子上成180°分布，因而在进行静态的时候，存在力偶不平衡的转子呈现一种平衡社会稳定的表现，不能被检查结果出来。但是当转子运转的时候，这些力在轴的不同地理位置向不同研究方向以及影响分析转子。这将直接导致转子的抖动，这种抖动在轴的两端呈现180°的相差。

动态不平衡

在实际的工作条件下，大多数的不平衡都是动态的。动态不平衡是静态不平衡和力偶不平衡的混合物。一个简单的装置通常比力甚至不平衡有更多的静态不平衡。在复杂的设备中，可能会有多个关节，或多个不平衡的转子。在这一点上，力偶数不平衡可能占主导地位。

当设备平衡时，通常先消除静态不平衡，然后再调整耦合不平衡。 非常重要的是，当调节耦合不平衡时，平衡必须在几个不同的平面中进行。

不平衡的原因

造成这种不平衡的因素有很多。以下是一些例子:

l 零部件加工不良

由粘附在转子、风扇和叶片上的污染物引起的不平衡

l 风扇工作或者通过叶片上的腐蚀缺损

由设备不平衡引起的振动特性包括：

l-不平衡振动是一种单频振动，其振幅与所有径向方向上一致。

不平衡振动是一种与旋转频率相同的正弦波形

正常的不平衡频谱不包含一个八度的谐波，除非有超过一个不平衡。

l 不平衡的振动幅度随着经济转速进行增加。

影响

与不良的对，不平衡通常导致轴承承受较高的动态负荷。这样的额外负载可能会导致轴承的早期疲劳失效。轴承的疲劳发生在轴承表面下，当发生故障时，疲劳会剥离轴承表面。

诊断

轴系不平衡的诊断通常采用振动总值、傅里叶谱分析和相位分析等方法。

傅里叶频谱分析

纯不平衡引起的振动是一个与旋转频率相同的正弦波形。在振动谱中，它表现出一匝频率的异常幅值。当轴系存在其他类型的故障时，频谱可能包含高于一转频率的振幅，并可能产生一系列的谐波。如果信号中存在高于一匝频率的谐波，这种情况一般不是不平衡问题。然而，当不平衡增加时，这些谐波信号也可能出现。谐波也可能与水平和垂直支撑刚度的差异有关。

相位分析

相位分析可以作为诊断不平衡问题的辅助手段。

需要我们注意的是，由于我国机械企业生产技术制造中的差异，所有的相位读数可能存在±30°的偏差。

当设备有不平衡时，传感器信号在水平和垂直方向上有90°的相位差。当系统的主要不平衡是静态不平衡时，在机械或耦合测量的相同测量位置上，信号通常没有差异。

总结

如果径向测量振幅高于正常，且谐波（不包括叶片通过频率）小于1倍频率振幅的15％，则可能存在不平衡。

L如果振动主要存在于径向平面，且第一频率较高，则水平振动与垂直振动存在90°差，则可能存在不平衡。

如果主振动沿轴向和径向存在，则机器中存在悬臂结构，且机器两侧轴线同相，则可能存在不平衡。

不平衡力的增加企业会给临近的轴承带来一些额外的负荷。如果没有这个工作负荷的加入是轴承的负荷超出自己设计系统负荷，轴承会受到严重破坏，轴承寿命会大幅度减少。