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機(jī)械松動也是旋轉(zhuǎn)機(jī)械比較常見的故障。松動有兩種情況：一種情況是，地腳螺栓連接松動，它帶來的結(jié)果是引起整個(gè)機(jī)器的振動；另一種情況是，零件之間正常的配合關(guān)系被破壞，造成配合間隙超差而引起的松動，比如滾動軸承的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸的配合或外圈與軸承座孔之間的配合，因?yàn)閱适Я伺浜暇榷斐伤蓜印?/span>

  1、振動特征

  松動產(chǎn)生的振動特征表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

  (1)頻率結(jié)構(gòu)

  由松動引起的振動具有一定的非線性，其振動信號的頻率成分相當(dāng)復(fù)雜，除了基頻（等于轉(zhuǎn)頻）以外，還產(chǎn)生高次諧波和分頻振動，頻譜結(jié)構(gòu)成梳狀。有時(shí)還表現(xiàn)出一些看起來很特殊的頻率成分，如當(dāng)機(jī)器地腳螺栓松動時(shí)，其頻率成分中基頻的奇數(shù)倍譜峰突出。某廠有一臺160kW的BJO315M—2型電動機(jī)，因地腳墊鐵松動，其振動信號的頻譜結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要頻率幅值有如下關(guān)系：3倍頻幅值>1倍頻幅值>5倍頻幅值。診斷師在現(xiàn)場診斷中也偶爾碰到過類似的情況。

  由于配合部位的松動，還往往引發(fā)出各種相關(guān)的故障，如滾動軸承內(nèi)外圈配合松動時(shí)，除了引起不對中、摩擦等故障外，還會加大不平衡振動量，使頻率結(jié)構(gòu)顯得更加復(fù)雜。

  (2)振動方向

  因地腳螺栓松動而引起的振動，方向特征很明顯，表現(xiàn)在垂直方向的振動很強(qiáng)烈。上述BJO315M—2型電動機(jī)，在地腳松動問題未得到解決時(shí)，其振動值如表1，其時(shí)垂直方向(V)的振動值遠(yuǎn)大于水平方向(H)的振動值。產(chǎn)生這種方向特征的機(jī)理可以通過圖2得到解釋。

  滑動軸承的軸瓦如果存在松動，也會引起垂直方向的振動增大。

  由于零件配合（例如葉輪與轉(zhuǎn)軸的配合）松動引起的振動，其方向特征不很明顯，但這時(shí)機(jī)器對其他干擾的反應(yīng)卻很敏感，例如當(dāng)轉(zhuǎn)子存在輕度不平衡或不對中時(shí)，就會使振動顯著增大。
 
  (3)振幅的變化

  機(jī)械松動引起的振動，振動幅值與負(fù)荷有密切關(guān)系，幅值將隨著負(fù)荷的增加而增大。表2是一臺電動機(jī)在地腳聯(lián)接松動時(shí)，軸承部位的振動在不同負(fù)荷下的變化情況。

  由表可見，當(dāng)電動機(jī)在正常狀態(tài)時(shí)，即使處于滿負(fù)荷運(yùn)行其振動值也很小。而當(dāng)電動機(jī)地腳存在松動時(shí)，電動機(jī)空車運(yùn)行振動值很小，但在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)振動值增大了2-6倍不等。

  當(dāng)設(shè)備處于松動的情況下，其運(yùn)行狀態(tài)對轉(zhuǎn)速的變化反映也很敏感，振動值隨轉(zhuǎn)速的增減而表現(xiàn)出無規(guī)律的變化，忽大忽小，呈跳躍式變化。

  (4)振動相位

  機(jī)器存在松動時(shí)，相位與轉(zhuǎn)頻一致。

  2、機(jī)械松動故障的診斷要點(diǎn)

  對松動故障的診斷要區(qū)分兩種情況，是地腳松動還是配合松動。不論哪種松動，在振動頻率、振動方向和振動幅值的變化方面都有一些規(guī)律可循。但不能僅憑某一個(gè)特征就貿(mào)然下結(jié)論，須綜合分析各種信息才能做出比較準(zhǔn)確的判別。

  3、實(shí)例說明

  我們在這里再舉2個(gè)有關(guān)松動診斷的典型實(shí)例。

  【實(shí)例1】某水泥廠2#水泥磨，結(jié)構(gòu)如圖3所示。1995年4月，在一次設(shè)備巡檢中，測點(diǎn)①~④的振動速度有效值(Vrms)在3-12mm/s范圍內(nèi)變動，在現(xiàn)場做簡易頻率分析時(shí)，這4個(gè)測點(diǎn)的主要頻率都是60Hz，約為轉(zhuǎn)頻的5倍（轉(zhuǎn)頻fr=735÷60=12.25Hz）。當(dāng)時(shí)判斷電動機(jī)和減速器地腳可能存在松動。4月22日停機(jī)修理，發(fā)現(xiàn)減速器底部在安裝時(shí)加上的調(diào)整墊鐵在點(diǎn)焊處已經(jīng)炸裂松脫，經(jīng)處理后問題得到了解決。這個(gè)松動故障主要表現(xiàn)為頻率奇數(shù)倍特征。

  【實(shí)例2】某發(fā)電廠1#發(fā)電機(jī)組，結(jié)構(gòu)如圖4所示。該機(jī)組在汽輪機(jī)檢修后進(jìn)行了振動測量，前后軸承的振動值見表3，其中軸承①水平方向振動較大，對其振動信號作頻譜分析，頻率結(jié)構(gòu)如圖5所示。振動信號所包含的主要頻率成分都是奇數(shù)倍轉(zhuǎn)頻，尤以3倍頻最為突出。另外，觀察其振動波形（見圖6），振幅變化很不規(guī)則，含有高次諧波成分。根據(jù)所獲得的信息，判斷汽輪機(jī)后軸承存在松動。

停機(jī)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)后軸承的一側(cè)有兩顆地腳螺栓沒有上緊，原因在于預(yù)留熱膨脹間隙過大。后來按要求旋緊螺母，振幅則從85μm下降至27μm，其余各點(diǎn)的振動值也有所下降，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)運(yùn)行。

  這個(gè)實(shí)例的診斷過程完整，它給我們的啟示在于，判斷松動故障，頻率特征仍是最重要的信息。此例中因?yàn)檩S承一側(cè)的螺栓沒有上緊，卻表現(xiàn)出水平振動大的現(xiàn)象，這再一次證明，振動的方向特征是有條件的，只能作為判斷時(shí)的參考，應(yīng)用時(shí)必須小心。