《轴系扭转振动》课件

轴系扭转振动课程目标轴系扭转振动理论轴系设计与分析轴系故障诊断与控制深入理解轴系扭转振动的基本原理、掌握轴系设计过程中的关键参数、计学习轴系振动故障的诊断方法和有效影响因素和分析方法算方法和强度校核方法的控制措施轴系简介机械核心运动载体关键部件轴系是许多机械设备的核心部件，负责传它作为旋转部件的支撑和连接，将动力传轴系的正常运行对于整个机械设备的可靠递动力和运动递到负载端性和效率至关重要轴的种类实心轴空心轴12实心轴的截面形状为圆形或矩形，整个截面都是金属材料空心轴的截面形状为圆形或矩形，中心部分是空心的，可以减轻重量，提高轴的刚度阶梯轴曲轴34阶梯轴的截面形状在不同部位的直径不同，可以满足轴的曲轴的截面形状为不规则形状，通常用于内燃机等机器中不同强度和刚度要求轴系构成及其作用构成作用轴系主要由轴、轴承、联轴器、齿轮、皮带轮等组成，每个部件传递动力，实现机械运动的转换，连接各个部件，为机械设备提都有其特定的作用供可靠的运动传递和支撑轴系的基本功能传递扭矩支撑旋转部件轴系的主要功能是将动力从发动机传轴系通过轴承支撑，确保旋转部件稳递到工作机，例如车轮、螺旋桨、定旋转，并有效避免摩擦和磨损泵等，使工作机正常运转承受载荷轴系需要承受扭矩载荷，以及其他外力载荷，例如重力、离心力等轴系的设计要求强度要求刚度要求振动要求可靠性要求轴系必须能够承受工作过程中轴系应具有足够的刚度，以防轴系应具有良好的振动特性，轴系应具有较高的可靠性，能产生的各种载荷，例如扭矩、止过大的挠度和变形，从而保以避免发生共振现象，确保运够在预期寿命内正常工作，减弯矩和轴向力，并保持足够的证传动精度和运行平稳性行稳定和安全少故障发生率强度和刚度轴系的载荷分析轴系载荷分析是轴系设计的基础，需要考虑扭矩、径向力、轴向力等多种载荷图示为某轴系的典型载荷分析结果轴弯曲理论弯曲应力1轴在弯曲载荷作用下产生的应力，可以通过弯曲应力公式计算弯曲变形2轴在弯曲载荷作用下产生的变形，可以通过弯曲变形公式计算弯曲强度3轴抵抗弯曲载荷的能力，可以通过弯曲强度公式计算弯曲刚度4轴抵抗弯曲变形的能力，可以通过弯曲刚度公式计算轴的应力分析12弯曲应力扭转应力轴承受弯矩作用时的应力轴承受扭矩作用时的应力3组合应力轴同时承受弯矩和扭矩时的应力轴的强度验算强度验算的目的是为了确保轴能常用的强度理论有最大剪应力够承受工作载荷，防止发生断裂理论、最大拉伸应力理论、最大或过大变形应变能理论等强度验算需要根据轴的材料特性强度验算结果应满足相关标准和、尺寸、载荷情况、工作环境等规范的要求因素进行轴的刚度验算刚度验算确保轴在工作条件下不会发生过大的变形，影响机器运转精度和稳定性轴的临界转速理论共振现象1当转速接近或等于轴系的固有频率时，会发生共振现象振幅剧增2共振时，振幅会急剧增大，导致轴系过度振动甚至失效临界转速3轴系发生共振时的转速被称为临界转速轴的临界转速是指轴系在旋转过程中，由于受到外界激励而发生共振时的转速当轴的转速接近或等于其固有频率时，由于共振效应，轴的振幅会急剧增大，导致轴系过度振动甚至失效因此，在设计轴系时，必须避免轴的转速接近其临界转速临界转速的影响因素轴的刚度轴的质量分布轴的刚度越高，临界转速就越高质量分布不均会降低临界转速，这意味着更硬的轴可以承受更因为会导致更大的惯性力高的旋转速度轴承支撑的刚度外部载荷轴承的刚度越高，临界转速就越外部载荷，如扭矩或径向力，会高更硬的轴承可以更好地抵抗降低临界转速这意味着更大的振动负载会导致更容易的振动临界转速的测试与分析测试方法使用振动传感器和数据采集系统，测量轴系在不同转速下的振动幅值数据分析分析振动数据，识别临界转速并确定振动模式结果评估将测试结果与设计标准进行比较，评估轴系是否满足要求轴承与联轴器轴承联轴器轴承是机械设备中重要的部件，用于支撑旋转轴，减少摩擦联轴器用于连接两根轴，传递扭矩并缓冲冲击，确保两轴平并提高效率稳运转轴承工作原理减少摩擦1轴承通过滚珠或滚柱的滚动运动，降低了摩擦系数，减小了摩擦力承载负荷2轴承承受了轴与轴承座之间的径向载荷和轴向载荷，保证了轴系的正常运转支撑轴3轴承为旋转的轴提供了支撑，确保了轴的稳定运转，防止轴的弯曲和变形滚动轴承选型轴承类型尺寸与载荷转速与温度使用寿命滑动轴承选型载荷类型工作速度润滑方式材料选择滑动轴承通常用于承受径向滑动轴承在低速和中速下工润滑方式的选择取决于工作选择合适的轴承材料以满足载荷，但也可以承受轴向载作良好高速应用通常需要条件和应用需求工作条件和应用需求荷滚动轴承联轴器的作用及分类传递扭矩缓冲振动12联轴器用于将动力从一个旋转轴传递到另一个旋转轴，同联轴器可以吸收轴系中的振动，保护设备免受冲击和过载时保持两轴之间的相对位置补偿误差分类34联轴器可以补偿两轴之间的轴向、径向或角向误差，确保联轴器主要分为刚性联轴器和柔性联轴器轴系正常运转刚性联轴器选型轴承间隙轴承类型联轴器选型需要考虑轴承间隙的不同的轴承类型有不同的承载能大小，过大或过小的间隙都会影力和寿命，需要根据轴系的具体响联轴器的性能情况选择合适的轴承类型轴承材料轴承润滑轴承材料的强度和耐磨性都会影轴承润滑是保证轴承正常工作的响联轴器的性能，需要根据轴系关键，需要根据轴系的具体情况的具体情况选择合适的轴承材料选择合适的润滑方式和润滑油柔性联轴器选型轴系误差补偿工作条件适应性结构简单种类多样柔性联轴器可补偿轴系对中柔性联轴器可适应高温、高柔性联轴器结构简单，安装柔性联轴器种类繁多，可根误差、角度误差和轴向位移压、高速、高负荷等恶劣工和维护方便，降低维护成本据不同应用需求进行选择，，降低轴系振动和噪声况，提高设备可靠性和寿命满足不同的性能要求轴系动平衡原理不平衡力1旋转轴系由于质量分布不均匀，会在旋转过程中产生不平衡力，导致振动离心力2不平衡力会产生离心力，随着转速的提高，离心力也会不断增大，加剧振动平衡质量3通过添加平衡质量，可以抵消不平衡力，达到平衡状态，减少振动轴系动平衡方法静平衡1用于消除轴系的静不平衡动平衡2用于消除轴系的动不平衡平衡机法3利用平衡机进行动平衡调整现场平衡法4在现场进行动平衡调整轴系动平衡试验试验目的1确保轴系在运行过程中平稳试验方法2通过测量轴系振动并添加平衡块进行修正试验步骤3测量-计算-修正-验证，反复迭代轴系动平衡试验是保证设备正常运行的关键环节，它通过测量轴系振动，找出不平衡的部位，并通过添加平衡块来修正不平衡，最终达到平衡状态，从而降低轴系的振动，减少设备的磨损和噪音，提高设备的运行效率和可靠性轴系振动故障诊断通过传感器采集振动信号，进行频率分析根据振动信号特征，判断轴系故障类型，结合轴系结构、工作条件、运行参数等信、时域分析、相位分析等如不平衡、不对中、轴承故障等息，分析故障原因，提出解决方案轴系振动控制措施振动源抑制振动隔离振动阻尼减少不平衡，降低轴承摩擦，优化齿轮啮使用弹性基础，安装减振器，降低振动传采用阻尼材料，吸收振动能量，减少振动合递幅度实际案例分析例如，某大型发电厂的汽轮机轴系出现严重的振动问题，导致机组被迫停运经过仔细排查，发现是轴承损坏导致的为了解决这个问题，工程师们对轴承进行了更换，并对轴系进行了动平衡调整最终，汽轮机轴系的振动问题得到了解决，机组恢复正常运行本课程总结轴系扭转振动实际案例分析本课程深入探讨了轴系扭转振动，涵盖了轴系的基本知识、载荷通过实际案例分析，加深了对轴系扭转振动理论的理解，并掌握分析、强度和刚度验算、临界转速理论、轴承与联轴器、轴系动了实际工程应用中的关键问题和解决方案平衡、故障诊断和控制措施等关键内容问答环节请提出您对课程内容的疑问或想法，我们将积极解答并进行交流课后思考题轴系扭转振动的影响因素有哪些？如何通过试验或仿真分析轴系扭转振动？轴系扭转振动如何控制？。