滑動軸承振動原因、機(jī)理全解！
2020-10-14滑動軸承根據(jù)承受載荷的方向不同可分為：推力滑動軸承和徑向滑動軸承；根據(jù)潤滑油膜形成原理不同分為：動壓滑動軸承和靜壓滑動軸承；根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同可分為：整體式滑動軸承和剖分滑動軸承。
1. 滑動軸承故障形成原因
滑動軸承故障形成原因主要有：
軸瓦設(shè)計、安裝不當(dāng)；
超速、超載運(yùn)行或在潤滑油中含有雜質(zhì)；
在高溫、高速、高載荷的運(yùn)行情況下，軸頸與軸瓦材料發(fā)生熱膨脹，軸承間隙消失，金屬之間直接接觸；
在交變載荷的作用下，軸承表面產(chǎn)生往復(fù)作用的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力以及剪切應(yīng)力，從而在軸承表面產(chǎn)生細(xì)微裂紋，在不斷的運(yùn)行狀態(tài)下，最后形成疲勞破壞；
在較大振幅下長期運(yùn)行造成的脫胎；
聯(lián)軸器不對中、運(yùn)行操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻拇瓮讲环€(wěn)定等等。
2. 滑動軸承振動故障類型
滑動軸承振動故障有多種表現(xiàn)形式，其中包括軸瓦配合間隙過大；油膜渦動和油膜振蕩、摩擦；以及常見的軸瓦磨損、燒瓦、疲勞產(chǎn)生的脫胎裂紋等故障。
3. 滑動軸承故障振動機(jī)理
引起滑動軸承振動的原因很多，大部分都是由于其它機(jī)械問題引起，如轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、剛度問題等。滑動軸承本身引起的振動，主要由配合間隙不當(dāng)造成的剛度降低，以及設(shè)計、安裝不當(dāng)引起的油膜問題。
油膜渦動
油膜渦動是由徑向滑動軸承油膜力所產(chǎn)生的一種渦動。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸頸在滑動軸承中穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時，軸承的油膜力R與載荷W相互平衡，轉(zhuǎn)子軸心處于某一平衡位置O1。若轉(zhuǎn)子受到擾動離開平衡位置移動到O2點(diǎn)，變化后的油膜力R′與載荷W的合力F不再為零、共線。
合力F可分解成徑向與切向上的二個分力，徑向分力Fr與軸頸的位移方向相反，力圖把軸頸推回到原平衡位置O1處，是一種彈性恢復(fù)力；而切向分力Fu與軸頸位移方向相垂直，它推動軸頸繞平衡位置O1繼續(xù)旋繞，即產(chǎn)生渦動，這種渦動就稱為油膜渦動，F(xiàn)u稱渦動力。
1. 滑動軸承故障形成原因
滑動軸承故障形成原因主要有：
軸瓦設(shè)計、安裝不當(dāng)；
超速、超載運(yùn)行或在潤滑油中含有雜質(zhì)；
在高溫、高速、高載荷的運(yùn)行情況下，軸頸與軸瓦材料發(fā)生熱膨脹，軸承間隙消失，金屬之間直接接觸；
在交變載荷的作用下，軸承表面產(chǎn)生往復(fù)作用的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力以及剪切應(yīng)力，從而在軸承表面產(chǎn)生細(xì)微裂紋，在不斷的運(yùn)行狀態(tài)下，最后形成疲勞破壞；
在較大振幅下長期運(yùn)行造成的脫胎；
聯(lián)軸器不對中、運(yùn)行操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻拇瓮讲环€(wěn)定等等。
2. 滑動軸承振動故障類型
滑動軸承振動故障有多種表現(xiàn)形式，其中包括軸瓦配合間隙過大；油膜渦動和油膜振蕩、摩擦；以及常見的軸瓦磨損、燒瓦、疲勞產(chǎn)生的脫胎裂紋等故障。
3. 滑動軸承故障振動機(jī)理
引起滑動軸承振動的原因很多，大部分都是由于其它機(jī)械問題引起，如轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、剛度問題等。滑動軸承本身引起的振動，主要由配合間隙不當(dāng)造成的剛度降低，以及設(shè)計、安裝不當(dāng)引起的油膜問題。
油膜渦動
油膜渦動是由徑向滑動軸承油膜力所產(chǎn)生的一種渦動。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸頸在滑動軸承中穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時，軸承的油膜力R與載荷W相互平衡，轉(zhuǎn)子軸心處于某一平衡位置O1。若轉(zhuǎn)子受到擾動離開平衡位置移動到O2點(diǎn)，變化后的油膜力R′與載荷W的合力F不再為零、共線。
合力F可分解成徑向與切向上的二個分力，徑向分力Fr與軸頸的位移方向相反，力圖把軸頸推回到原平衡位置O1處，是一種彈性恢復(fù)力；而切向分力Fu與軸頸位移方向相垂直，它推動軸頸繞平衡位置O1繼續(xù)旋繞，即產(chǎn)生渦動，這種渦動就稱為油膜渦動，F(xiàn)u稱渦動力。
如果軸頸受到的渦動力小于油膜阻尼力，則軸心渦動所形成的軸心軌跡是收斂的，渦動會減??；如果渦動力等于油膜阻尼力，則軸心軌跡不再擴(kuò)大并成為封閉圖形，渦動是穩(wěn)定的；如果渦動力超過阻尼力，則軸心軌跡是發(fā)散的，渦動是不穩(wěn)定的。渦動的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同時，為正進(jìn)動；反之，為反進(jìn)動。
理論推算表明，油膜渦動的旋轉(zhuǎn)頻率Ω等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω的一半，即Ω＝ω/2，因此油膜渦動理論上又稱為半速渦動。實際中，油膜渦動的振動頻率約為0.42~0.48轉(zhuǎn)速頻率，即Ω＝（0.42~0.48）ω。
油膜振蕩
伴隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω（即轉(zhuǎn)速n）的不斷上升，油膜渦動的渦動頻率Ω也不斷上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速n上升到轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速 nk1的二倍附近時，也就是說當(dāng)油膜渦動的頻率等于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時，即Ω＝ωk1時，轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)將發(fā)生強(qiáng)烈的共振，這就是所說的油膜振蕩。
油膜振蕩發(fā)生后，即使轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，但渦動頻率卻不再按渦動比（Ω/ω）不變的規(guī)律上升，仍為ωk1 ，也就是緊緊地咬住轉(zhuǎn)子的固有頻率—第一臨界轉(zhuǎn)速—不再改變。
油膜渦動及油膜振蕩是一種自激振動，也就是說，維持振動的能量是由轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)（含潤滑油）在自身旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的，它可以不斷地提供極大的能量，而與外界無關(guān)。所以，油膜振蕩還具有嚴(yán)重性、突發(fā)性、有時會發(fā)出間斷吼叫聲等特點(diǎn)。
對于大機(jī)組使用較多的可傾瓦軸承，理論計算表明，在忽略瓦塊質(zhì)量和支點(diǎn)摩擦力的情況下，可傾瓦軸承的交叉剛度為零，不可能產(chǎn)生油膜渦動及油膜振蕩。因為其瓦塊可以自由搖擺，油膜力能自動調(diào)整到通過軸心，從而與載荷共線，消除了切向油膜分力，從根本上鏟除了渦動的推動力。
但是，由于在實際使用中往往會出現(xiàn)某些與設(shè)計條件不符的情況，如支點(diǎn)有摩擦力、軸承緊力不當(dāng)、潤滑油粘度過大等等，所以可傾瓦軸承也有可能發(fā)生油膜振蕩。至于其它類型的軸承，如圓筒瓦、橢圓瓦、多油楔、多油葉等軸承，只要是屬于高速輕載，都有可能發(fā)生油膜渦動及油膜振蕩。
理論推算表明，油膜渦動的旋轉(zhuǎn)頻率Ω等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω的一半，即Ω＝ω/2，因此油膜渦動理論上又稱為半速渦動。實際中，油膜渦動的振動頻率約為0.42~0.48轉(zhuǎn)速頻率，即Ω＝（0.42~0.48）ω。
油膜振蕩
伴隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω（即轉(zhuǎn)速n）的不斷上升，油膜渦動的渦動頻率Ω也不斷上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速n上升到轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速 nk1的二倍附近時，也就是說當(dāng)油膜渦動的頻率等于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時，即Ω＝ωk1時，轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)將發(fā)生強(qiáng)烈的共振，這就是所說的油膜振蕩。
油膜振蕩發(fā)生后，即使轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，但渦動頻率卻不再按渦動比（Ω/ω）不變的規(guī)律上升，仍為ωk1 ，也就是緊緊地咬住轉(zhuǎn)子的固有頻率—第一臨界轉(zhuǎn)速—不再改變。
油膜渦動及油膜振蕩是一種自激振動，也就是說，維持振動的能量是由轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)（含潤滑油）在自身旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的，它可以不斷地提供極大的能量，而與外界無關(guān)。所以，油膜振蕩還具有嚴(yán)重性、突發(fā)性、有時會發(fā)出間斷吼叫聲等特點(diǎn)。
對于大機(jī)組使用較多的可傾瓦軸承，理論計算表明，在忽略瓦塊質(zhì)量和支點(diǎn)摩擦力的情況下，可傾瓦軸承的交叉剛度為零，不可能產(chǎn)生油膜渦動及油膜振蕩。因為其瓦塊可以自由搖擺，油膜力能自動調(diào)整到通過軸心，從而與載荷共線，消除了切向油膜分力，從根本上鏟除了渦動的推動力。
但是，由于在實際使用中往往會出現(xiàn)某些與設(shè)計條件不符的情況，如支點(diǎn)有摩擦力、軸承緊力不當(dāng)、潤滑油粘度過大等等，所以可傾瓦軸承也有可能發(fā)生油膜振蕩。至于其它類型的軸承，如圓筒瓦、橢圓瓦、多油楔、多油葉等軸承，只要是屬于高速輕載，都有可能發(fā)生油膜渦動及油膜振蕩。
（來源：煤化工知庫）