膜片聯(lián)軸器的穩(wěn)定性及特性影響

發(fā)布時間：2019-08-08

大型的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是化工、電力等重要行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，如生產(chǎn)乙烯的三機(jī)，化肥生產(chǎn)中的五機(jī)及電廠的大型汽輪發(fā)電機(jī)組等。由于機(jī)組造價高，所以在實際生產(chǎn)中一般不配備備用機(jī)組，這就要求這些設(shè)備在正常生產(chǎn)階段穩(wěn)定地工作，否則會造成重大損失。

以往在對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)分析的過程中，對于構(gòu)成系統(tǒng)的一些典型部件，如轉(zhuǎn)子、支承軸承、密封以及基礎(chǔ)都作過較深入的研究，但對于聯(lián)軸器藕合效應(yīng)的討論卻不多。在實際工程中，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是通過聯(lián)軸器將若干個轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來，確切地講對于大型的多跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)可以稱為轉(zhuǎn)子一軸承一聯(lián)軸器系統(tǒng)。在一個依靠聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)起來的多跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中，重新認(rèn)識聯(lián)軸器在系統(tǒng)中的作用。轉(zhuǎn)子間能量和運動的傳遞是通過聯(lián)軸器實現(xiàn)的，聯(lián)軸器的品質(zhì)決定了能量禍合與傳遞的程度。人們希望在運動的傳遞過程中，聯(lián)軸器能夠把對系統(tǒng)的運動截斷，從而增加系統(tǒng)運動的穩(wěn)定性。

從目前的研究現(xiàn)狀來看，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(jìn)行的研究已經(jīng)比較多了，其中不乏包含聯(lián)軸器藕合的轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的動力學(xué)分析。膜片聯(lián)軸器是較近加年來我國引進(jìn)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(jī)械部件進(jìn)行剛度、強度、壽命分析，而對其在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中所起的作用還沒有進(jìn)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；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。

在實際工程中，不對中狀態(tài)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)常見，同時轉(zhuǎn)子故障的60%與不對中有關(guān)。轉(zhuǎn)子的不對中包括軸承不對中和軸系不對中兩種情況。軸徑在軸承中的偏斜稱為軸承不對中，軸承不對中本身不會產(chǎn)生振動，它主要影響軸承油膜的性能。機(jī)組各轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)時，如果軸線不處在同一直線上，就稱為軸系不對中。通常說的不對中多指軸系不對中。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)不對中后，會產(chǎn)生軸向和徑向交變力，引起軸向和徑向振動，因此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。因此研究不對中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特征，對于機(jī)組的運行具有重要意義。

以膜片聯(lián)軸器藕合的不對中轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)為研究對象，利用廣義逆迭代法，分析了不對中量對對稱轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸承動靜特性和系統(tǒng)固有特性的影響，主要結(jié)論如下：

(1)聯(lián)軸器兩側(cè)和系統(tǒng)兩端軸承處的不對中量對系統(tǒng)支承負(fù)荷分配的影響是不同的。聯(lián)軸器兩側(cè)支承的負(fù)荷分配隨該處不對中量的增加而增大，而在系統(tǒng)兩端軸承處不對中量的影響下減小。而系統(tǒng)兩端軸承處的負(fù)荷分配隨聯(lián)軸器兩側(cè)支承處的不對中量的增加而減小，而在自身處的不對中量的影響下有所增大。由于膜片聯(lián)軸器的隔振功能使一跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支承處的不對中量對另一跨轉(zhuǎn)子軸承的動靜特性影響較小。

(2)系統(tǒng)的固有特性在不對中量的作用下發(fā)生改變，其中特征值的實部的值減小，而虛部增加，而且系統(tǒng)的前幾階模態(tài)不在呈現(xiàn)出對稱或反對稱的特性，以其中一跨轉(zhuǎn)子的變形為主，另外一跨幾乎不發(fā)生變形。

(3)系統(tǒng)的穩(wěn)定性在膜片聯(lián)軸器兩側(cè)軸承處的不對中量作用下有惡化的趨勢。在不對中量的影響下，系統(tǒng)的較小對數(shù)衰減率減小，失穩(wěn)轉(zhuǎn)速下降。

轉(zhuǎn)子的強迫振動可以分為與轉(zhuǎn)子異步的振動和同步的振動，而后者主要是由轉(zhuǎn)子的不平衡量所激勵。由于設(shè)計和結(jié)構(gòu)方面的因素以及材質(zhì)不均勻、制造安裝誤差等原因，實際轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的中心慣性主軸都或多或少地偏離其旋轉(zhuǎn)軸線。這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時各微元質(zhì)量的離心慣性力組成一組不平衡力系。轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)在不平衡力或不平衡力矩的激勵下所產(chǎn)生的振動稱為不平衡響應(yīng)。一般情況下，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡是引起振動的主要因素。