Дефекти підшипників ковзання
Дефекти підшипників ковзання та причини їх виходу з ладу можна умовно розділити на дві групи, відповідно до яких буде викладено матеріал поточного розділу:
низькочастотна вібрація підшипників 1 , що виникає внаслідок втрати динамічної стійкості обертання ротора та порушення умов змащення;
вібрація, пов'язана з дефектами виготовлення, складання та експлуатації опорних та завзятих підшипників ковзання, що включають різні дефекти складання та підгонки підшипників та відхилення їх геометричних розмірів від номінальних, експлуатаційне зношування підшипників, дефекти стану шийок, порушення якості поверхні матеріалу вкладиша та ін.
Різні дефекти підшипників ковзання часто бувають взаємопов'язані між собою. Наприклад, підвищена вібрація та знос підшипника можуть призводити до втрати динамічної стійкості.
Характерні риси вібрації при зародженні та розвитку різних дефектів підшипників ковзання можуть бути дуже різноманітні та залежать від багатьох факторів. Основні з них: величина і місце застосування сил збудження, перерозподіл реакцій, навантаженість опор, крутний момент, властивості, якість мастильного шару та умови роботи мастильного шару в підшипниках, частота обертання ротора, ступінь розвитку дефектів підшипників, у тому числі що призводять до нестійкості ротора ( наприклад, перерозподіл реакцій опор при експлуатаційних расцентровках) та ін. У вібраційному сигналі можуть бути коливання з частотою обертання ротора, можливо її гармоніками, субгармоніка і дробовими гармоніками, некратна частоті обертання ротора низькочастотна і середньочастотна вібрація, випадкова вібрація.
Низькочастотна вібрація підшипників.
Низькочастотна вібрація підшипників у більшості випадків пов'язана із втратоюдинамічної стійкості обертання ротора. Втрата динамічної стійкості обертання ротора виникає, коли циркуляційні сили масляної плівки та/або аеродинамічні циркуляційні сили перевищують сили демпфування. Це характерно для підшипників, що мають циліндричне або еліптичне розточування вкладиша, і часто зустрічається у швидкохідних агрегатів з легкими роторами, агрегатів з вертикально розташованою віссю обертання роторів, машин з малим навантаженням на підшипники або відносно великою довжиною (площею) опорної частини підшипника. Втраті динамічної стійкості сприяє зниження навантаження (тобто розвантаження) підшипника, підвищення в'язкості змащувальної рідини, проблеми та застосування маслоперепускної канавки, підвищення зазорів у підшипнику, перекоси осі вкладиша по відношенню до осі обертання (шийки) ротора, що розвантажує неврівноважене .
Досвід експлуатації агрегатів, що мають гнучкі ротори, показує, що таке зниження стійкості, а в окремих випадках виникнення високоінтенсивних автоколивань на масляній плівці, більш характерне для роторів з робочою частотою обертання, що перевищує першу критичну частоту обертання ротора, але менше його подвоєної першої критичної . У більшості випадків "вихрове мастило" пов'язане зі суттєвим розвантаженням підшипника або поворотом вектора навантаження на підшипнику проти обертання валу (інші причини наведені раніше).
Вплив "вихрового мастила" на форму траєкторії руху шийки валу в підшипнику ковзання полягає в тому, що вона в порівнянні, наприклад, з формою траєкторії при дисбалансі значно ускладнюється: якщо при дисбалансі зазвичай це еліпс, то при "вихровому мастилі" всередині еліпса з'являється петля , що обертається у напрямку руху ротора. наМал. 8 - 01 наведена досить типова траєкторія руху шийки валу в підшипнику ковзання при "вихровому мастилі", хоча на практиці зустрічаються і більш складні криві. Цифрою 1 на кривій позначена точка, що відповідає початку одного з оборотів ротора, цифрою 3 - точка, що відповідає завершенню цього обороту і початку наступного обороту ротора, цифрою 2 - точка, що відповідає завершенню другого обороту ротора (а також циклу обертання . Таким чином, за тимчасовий інтервал, що відповідає одному обороту ротора, можна побачити приблизно половину одного циклу обертання. Петля обертається у напрямку руху ротора (напрямок руху ротора позначено горизонтальною стрілкою) і, зазвичай, повертається на 360 градусів і повертається в приблизно вихідне положення за 12. 50 оборотів ротора або 6. 25 циклів обертання (що залежить від відношення частот коливань складової "вихрової мастила" та обертання ротора). У наведеному прикладі цифрою 5 позначено початок, а цифрою 4 - закінчення одного з циклів обертання, що послідували далі.
У наведеному нижче прикладі показано вплив "вихрового мастила на характер вібрації.
При пуску в експлуатацію турбоагрегату К-200-130 була виявлена низькочастотна вібрація в районі опор 4.7 ротора низького тиску та генератора. Частотний склад вібрації, що включає смугу низьких частот 10. 48 Гц (80.41), частоту обертання ротора (8 1), її другу (82) і третю (83) гармоніки, а також у смугу 152. 500 Гц (84-10) наведено на рис. 8 - 02.
Причиною низькочастотної вібрації виявилося порушення центрування роторів низького тиску та генератора (що очевидно, якщо проаналізувати співвідношення частотних складових вібрації), що призвело до розвантаження четвертої та шостої опор (індексиконтрольних точок на рис. 8 - 02 - ТО і 01) більш ніж на 50%. Розвантаження зазначених опор супроводжувалося і нижчими температурою підшипників 4 і 6 і тиском масляному клині цих підшипників. Було поставлене питання про можливість подальшої, нехай навіть короткочасної, експлуатації турбоагрегату.
невелика і має
малу флуктуацію з амплітуди. Необхідно постійно порівнювати величину низькочастотної складової з величиною вібрації на частоті обертання ротора: досвід показує, якщо низькочастотна вібрація значно менша за вібрацію на частоті обертання ротора, агрегат може успішно працювати протягом досить тривалого часу.
На рис. 8 - 03 наведено два спектри вібропереміщення опори №4 в горизонтально - поперечному напрямку. Верхній спектр отримано при обробці вібросигналу "середньоарифметичним спектральним усереднення" по восьми спектрах, тобто. кожна частотна складова підсумкового спектру є середньою арифметичною величиною з восьми складових тієї ж частоти, отриманих у процесі послідовного виміру та обробки восьми спектрів. Нижній спектр отримано як т. зв. " максимального піку " , тобто. кожна частотна складова підсумкового спектру вибирається максимальною з восьми складових тієї ж частоти, зібраних у процесі послідовного вимірювання та обробки восьми спектрів.
Перехід від режиму роботи віброаналізатора з "середньоарифметичним усередненням" до режиму з "максимальним піком" спричинив зростання низькочастотної складової вібрації майже на 50%. Т.о. нестійкість вібрації на частоті 21,02 Гц, позначеної малюнку похилими стрілками очевидна. Слід також звернути увагу на те, що "масляна" вібрація та вібрація на частоті обертання ротора можна порівняти за величиною. Вібраціяінших контрольних точок (ТОУ, ТОА, СТН, СТА) має такий характер. Ці факти свідчать про наявність значної проблеми.
які можуть супроводжувати порушення жорсткості, зокрема від зношування підшипників ковзання. Значне зношування підшипників ковзання також може призводити до втрати стійкості.
Значне зниження загального рівня вібрації та повне усунення низькочастотної вібрації було досягнуто шляхом правильного центрування турбоагрегату з урахуванням теплових деформацій фундаменту.