滑动轴承油膜振荡故障诊断及在线消除

阐述滑动轴承油膜涡动和油膜振荡的机制,通过实验运用振动分析软件给出不同间隙时轴承油膜涡动和油膜振荡的特征,找出影响轴承产生油膜涡动和油膜振荡因素,提出了防止油膜涡动及油膜振荡的措施,给出一种油膜涡动和油膜振荡在线消除方法.分析表明,防止油膜涡动及油膜振荡的措施有:提高轴的临界转速,减小轴承长度,增大轴承偏心率以及调节润滑油的供给量等.其中调节润滑油的供给量是一种可尝试的实现油膜振荡在线消除有效方法.     

大型汽轮机组油膜振荡的分析与处理

油膜振荡是大型汽轮机组运行过程中的常见故障之一。本文介绍了油膜振荡产生的原因,分析了油膜振荡故障的机理,增大轴承偏心率,提高轴承一阶临界转速和失稳转速均有利于防止油膜振荡。     

汽轮发电机组滑动轴承油膜振荡故障的分析与治理

某台350 MW汽轮发电机组检修后开机过程出现异常振动,表现为发电机轴承振动突变。分析表明,振动突变的原因是发电机轴承发生了油膜振荡故障。通过对安装数据的分析,认为发电机轴承单边侧隙偏小是诱发油膜振荡的主要原因,通过修改轴承侧隙和标高消除了机组的油膜振荡故障。     

200 MW汽轮发电机组转子-轴承系统非线性稳定性研究

将一种降维计算方法应用到大型转子-轴承系统非线性稳定性分析中,提出将计算得到的转子发生油膜振 荡的转速作为判断系统非线性稳定性的准则。针对200 MW汽轮发电机组多跨转子-轴承系统建立了具有608自 由度的非线性振动方程,基于固定界面模态综合法对其降维,使其自由度数降到30,然后采用Newmark逐步积 分法对降维后的系统振动方程进行数值计算,在保证精度的前提下,显著提高了计算分析的效率。利用该降维计 算方法模拟出了油膜振荡现象的典型特征和发生油膜振荡的转速,并着重计算分析了发电机转子前轴承轴颈的失 稳转速随转子的偏心距、轴承长径比、间隙比和润滑油粘度的变化规律,研究结果为定性分析200 MW汽轮发电 机组机转子-轴承系统的稳定性提供了理论依据。     

外圈集成弹支轴承试验研究

以某型航空发动机外圈集成弹支双半内圈角接触球轴承为例,在不同配合条件下开展了外圈集成弹支轴承试验研究,其中外圈配合性质分别为带油膜、小过盈和小间隙,其余如润滑、转速及载荷等条件相同。通过试验发现,外圈带油膜和小间隙时,试验轴承温度较低,系统振动较大;外圈过盈配合时,试验轴承温度较高,系统振动较低。     

长周期变转速下入口油温对高速轻载涡轮增压器转子振动特性影响

高速轻载涡轮增压器转子系统的入口油温在长周期变转速运行条件下会产生动态变化,从而改变转子系统振动特性甚至导致非线性振动事故。以某型汽油机用高速轻载涡轮增压器转子为研究对象,分析浮环轴承内油膜最小厚度与偏心率随入口油温参数的变化规律,构建涡轮增压器转子-浮环轴承系统动力学有限元模型,采用Newmark积分法分析转子系统的非线性瞬态响应,结合涡轮增压器升速实验,得到不同入口油温下转子系统三维振动瀑布图与Colormap频谱图,探究入口油温对转子系统振动响应特性的影响。结果表明:随着入口油温从50℃增至130℃时,内油膜最小厚度会减少,环速比与偏心率会增加,内油膜振荡幅值逐渐降低,但出现内油膜振荡与外油膜涡动的轴颈转速点会提前约30%,且外油膜涡动幅值会逐步增加。综合内外油膜涡动与振动幅值,入口油温约为90℃时转子振动情况较好。结论可为设计具有智能抗振性能的高速轻载涡轮增压器转子系统的运行参数提供理论参考。     

单跨度转子柔性碰摩振动特性研究

本文给出了单跨度转子柔性碰摩数学模型并建立起柔性碰摩实验,利用实验对比了转子在无碰摩和有柔性碰摩下的动力学特性。通过实验分析发现在有无柔性碰摩下存在着许多不同的振动特性。发现了柔性碰摩除了提高转子的临界转速外,还能有效降低转子通过临界转速时的振动幅值;有效地抑制油膜涡动的形成和油膜振荡的发生,同时出现了较为明显的高频振动现象。     

船舶艉轴承采用环保润滑油引起高温的原因分析

针对某船舶系泊试验和航行试验期间出现的尾轴承高温现象,建立尾轴与尾轴承之间润滑的数学模型,研究尾轴转速和润滑油黏度对尾轴与尾轴承之间的油膜压力分布和承载力的影响,并分析尾轴承高温现象发生的主要原因。结果表明,采用的环保润滑油黏度过低,船舶系泊试验和航行试验期间尾轴长时间在低转速区域运行,是导致尾轴承高温现象发生的主要原因,避免尾轴在低转速区域长时间运行和提高润滑油黏度有助于减少和避免尾轴承高温现象的发生。     

考虑涡动工况的高速滚动轴承打滑失效分析

打滑蹭伤是高速轻载滚动轴承经常发生的故障。在滚动轴承支承的高速转子系统中,常采用挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)来降低转子在超过临界转速时所产生的振动和噪声。挤压油膜阻尼器的存在对滚动轴承的打滑蹭伤必会产生影响,需要深入分析其影响机理以保障系统工作的可靠性。SFD通常是利用轴承在SFD结构中涡动来衰减振动。在基于轴承涡动轨迹假设基础上,建立涡动工况下的轴承滚动体运动学及动力学模型,分析不同外载荷、涡动半径、涡动频率等因素对轴承打滑的影响机理,完成挤压油膜阻尼器轴承的打滑失效分析。结果表明,在挤压油膜阻尼器轴承中,涡动的存在会对轴承的打滑产生不利影响;涡动的存在使得轴承的最小膜厚随时间振荡;增大外载荷、减小涡动频率和涡动半径都能改善轴承的运行工况。     

动压式滑动轴承的稳定性问题

现代的机器日益向高速发展,它的振动问题和减振问题也相应地日益重要。在用滑动轴承支撑的转子上,除了由于不平衡所造成的同步振动(振动频率与转子转速相同)外,还会发生一种由于轴承中的油膜丧失稳定性而造成的自激振动,它与同步振动(同步涡动)在本质上和现象上都不相同。由不平衡力引起的振动,是一种强迫振动,它除了在频率上有与转子转速同步的特     

高速双透平与四磁盘同轴结构轴系振动特性试验研究

在动静压混合气体润滑轴承支承的双透平与四磁盘同轴结构的涡轮膨胀发电机试验台上,研究气体轴承-转子系统动力学特性。通过轴心轨迹、频率耦合三维图和频谱图,分析系统非线性行为特征,结合转子系统的结构对飞升现象进行分析。结果表明:该轴承-转子系统由于采用气浮轴承,在一定供气压力下,出现半速涡动、气膜振荡的典型振荡现象,并在某一转速时出现飞升现象。出现飞升的原因是由于设备结构中采用了阻尼低的气体轴承以及两端涡轮结构,使其在工频、分频能量转化时转换成了转子转速,导致转子转速的急剧增加。通过调节振动特性和控制涡轮供气流量等措施可抑制飞升。     

轴系稳定性及油膜失稳发展过程研究

本文为简化分析以刚性转子系统为对象，在对滑动轴承动态油膜力工作简化的基础上进行了线性稳定性和非线性振动计算，比较了两者的对数衰减率以及线性失稳转速与非线性油膜失稳起点之间的差别，分析了油膜失稳的发展过程及其导致轴系破坏的原因。指出非线性油膜失稳的转速高于线性失稳转速；转子在轴承线性油膜失稳后，在一定的转速范围内，仍可在极限环上稳定运行；油膜失稳导致轴承破坏的原因主要是由于油膜失稳后位移和动态油膜力     

汽轮机油膜振荡影响因素分析及措施研究

所谓油膜振荡是指旋转轴受到滑动轴承中的油膜作用,所产生旋转轴的自激振荡,能够产生和旋转轴在达到临界的转速时相同的振幅,或者使之变得更加激烈。油膜振荡是中小型汽轮机组在运行过程中常遇见的机械故障之一,中小型汽轮机组,安全的运行受到油膜振荡的影响。影响中小型汽轮机组产生油膜振荡的因素有很多,主要有轴系结构的设计、轴承负载、润滑油粘度以及轴瓦间隙等,针对产生油膜振荡的这些因素要制定相应的措施,防止油膜振荡的产生,使中小型汽轮机组安全的运行。     

浮环轴向长度对高速轻载涡轮增压器转子系统振动特性影响研究

浮环轴承内外轴向长度结构参数会影响油膜压力分布与偏心率,产生显著分频振动而引发高速轻载涡轮增压器转子非线性振动故障。基于流体润滑理论和浮环力矩平衡方程,推导了含浮环轴承的涡轮增压器转子系统动力学方程,揭示浮环轴承轴向长度与转子系统振动响应之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器转子系统为例,分析浮环内、外轴向长度对轴承油膜压力、偏心率等动力特性的影响,构建转子系统动力学有限元模型,通过三维振动瀑布图研究不同浮环轴向长度下转子系统频域瞬态振动响应,结果表明：浮环内轴向长度从2.6增加到4.6 mm,导致浮环转速升高,最大内油膜压力减小,轴颈偏心率降低,分频幅值增加且出现分频的轴颈转速由142 kr/min降至76 kr/min,更易产生明显的非线性涡动现象;浮环外轴向长度从3.6增加到6.15 mm,使浮环转速降低,最大外油膜压力变小,浮环偏心率及轴颈相对浮环的偏心率减小,低转速下分频幅值减少且出现分频的轴颈转速由10 kr/min升至22 kr/min,可抑制转子系统过早发生非线性涡动,为浮环轴承结构参数设计与试验提供理论支撑。     

油膜振荡及其防止办法

本文综合介绍滑动轴承油膜振荡的机理、现象,并通过对轴承工作的静力学,连续条件和动力学分析,说明了油膜振荡是影响高速轻载轴承工作不稳定的主要因素,提出了防止办法。图16、表1。     

阶梯动压滑动轴承油膜流态可视化试验研究

阶梯动压滑动轴承深腔和浅腔油膜厚度相差较大,油膜流态会随之发生变化。采用可视化试验方案,利用气泡示踪法研究阶梯动压滑动轴承在深、浅腔及边界处的油膜流态变化规律,考察主轴转速、最小半径间隙对油膜流态的影响。结果表明:阶梯轴承的台阶突变处易导致油膜涡旋,出现紊流、层流混合现象;随着转速增加,深腔处油膜紊流现象加剧,随半径间隙增大,浅腔处容易产生紊流现象。试验数据与理论判据计算结果趋势一致。     

摩擦学设计在大型汽轮发电机组轴系中的应用

1 200 MW机组原设计轴承存在的问题 200 MW汽轮发电机组是60年代中后期我国自行设计、制造的大型设备,其轴承型式采用引进的50MW汽轮发电机组中的不对称三油楔轴承。1972年,首台机组投入运行时,出现油膜失稳和油膜振荡。采用减小发电机轴承宽径比,增加轴承比压,提高了油膜失稳转速,使机组投入运行。1985年先后又有4台机组出现油膜失稳和振荡。1988年某机组发生轴系断裂严重事故。为了确保200MW机组的安全,西安交通大学等有关单位提出了考虑摩擦学设计的将三油     

润滑油中固体颗粒对锥形静压滑动轴承油膜承载能力的影响

基于多相流理论,考虑空穴现象存在的同时,通过CFD模拟方法,研究润滑油中固体颗粒以及颗粒直径和含量对锥形静压轴承油膜承载能力的影响。结果表明:含有固体颗粒润滑油的轴承油膜轴向承载能力随转速的增大而增大,油膜径向承载能力随转速的变化呈波动状态;在高速转动情况下,轴承油膜轴向承载能力随颗粒直径的增大而增大,油膜径向承载能力变化呈波动状态;当轴承转速为10 000 r/min,颗粒直径为1 nm时,轴承油膜轴向、径向承载能力均随润滑油中颗粒含量的增加而有所提高。     

可控挤压油膜阻尼器振动特性实验研究

提出一种新型可控挤压油膜阻尼器(简称CSFD),并实验研究该CSFD支撑的轴承-转子系统的振动特性。利用数值方法计算得到了转子系统的临界转速和振型图;搭建柔性转子振动试验台,在不同转速和不同的供油压力下,对轴颈处位移信号进行测试和分析研究。实验结果表明:与普通圆瓦轴承相比,CSFD轴承对转子的振动起到良好的抑制作用;无论是在低速还是高速情况下,CSFD轴承的供油压力越大,转子的振幅越小,特别是在临界转速下减振效果显著。通过Hilbert-Huang变换对升速位移信号进行分析,发现随着供油压力的增加,竖直方向上在临界转速时的能量发散现象严重,出现较多高频成分。     

两种转子-轴承系统模型的油膜失稳故障仿真

以单跨双盘转子系统为研究对象,针对滑动轴承在高转速时容易出现的油膜失稳问题,分别建立了考虑陀螺影响的转子系统集中质量和有限元模型,系统中含油石墨轴承和滑动轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型,通过三维谱图、轴心轨迹和频谱图,对比分析了两种不同数学模型在不同载荷工况下（两圆盘偏心率同向和反向）的油膜失稳规律及系统复杂非线性动力学特性.两种数学模型的仿真结果均表明：油膜失稳会激起复杂的转频和失稳频率的组合频率成分,反向偏心比同向偏心提高了失稳转速,且在较高转速时能激起系统第2阶油膜振荡,并激发与前2阶油膜振荡频率有关的组合频率成分,二者的差异在于有限元模型的失稳转速略低于集中质量模型.研究结果可为转子油膜失稳故障机理及故障诊断提供依据.