了解旋转机械的横向振动
横向振动 - 也称为径向或横向振动，是指旋转轴垂直于其旋转轴的运动。通俗地说，就是轴在旋转过程中的侧向和上下运动。它是迄今为止最常见的 振动 在旋转机械中，通常由径向力驱动，如 不平衡, 错位, 轴弯曲，或 轴承缺陷. .了解它是 转子动力学, 因为它是大多数设备的主要振动模式，也是几乎所有振动监测和分析的重点。 平衡 工作。
1.方向和测量
横向振动是在垂直于轴轴线的平面上测量的。两个正交方向对其进行了全面描述：
- 横向 与地面平行的侧向运动。.
- 垂直 垂直于地面的上下运动。.
- 径向： 垂直于轴线的任何方向--实际上是水平分量和垂直分量的矢量组合。.
将机器分为水平和垂直两个方向并不是绝对的：这两个方向的支撑刚度通常不同，因此机器在一个方向上的振动往往比另一个方向大，而这种差异本身就是一个诊断线索。测量通常在以下位置进行
2.侧向振动的主要原因
横向振动的来源很多，分析的价值在于每种振动都会在频率、相位和轨道上留下特征。.
不平衡（最常见）
不平衡 是最常见的原因。不对称的质量分布会产生旋转离心力，进而产生：
错位
轴错位 耦合机器之间产生的横向力会显示出来：
- 一个主要的 2× 分量（每转两次）。.
- 还能激发 1× 和更高的谐波。.
- 轴向分量通常也很高，这是一个重要的区别特征。.
- 不同于不平衡的相位关系。.
轴弯曲或弓形
永久性弯曲或弓形轴会产生几何偏心，从而产生畸变：
- 1× 振动，看起来很像不平衡。.
- 即使在慢速轧制时，振动也很大。.
- 仅靠平衡无法真正解决的问题--根本原因是 轴弓 必须加以解决。.
轴承缺陷
滚动轴承 缺陷会产生独特的横向特征：
机械松动
松动的轴承、地基或安装螺栓会产生典型的非线性响应。 机械松动:
- 一列谐波（1×、2×、3×......）。.
- 对强迫的非线性响应。.
- 读数不准确或不稳定。.
转子与定子摩擦
旋转部件和固定部件之间的接触 - a 转子摩擦 - 生成：
- 次同步组件.
- 振幅和相位的突然变化。.
- 由于摩擦加热了一侧，轴可能出现热弯曲。.
3.横向振动与其他振动类型的比较
旋转机械可在三个主要方向上振动，将它们分开是诊断的第一步。.
| 类型 | 方向 | 典型原因 | 测量 |
|---|---|---|---|
| 侧面（径向） | 垂直于轴线 | 不平衡、不对中、轴弯曲、轴承缺陷 | 外壳上的加速度计或速度传感器；轴上的接近探头 |
| 轴向 | 与轴线平行 | 偏差、推力轴承问题、工艺流程问题 | 轴向安装的加速度计 |
| 扭转 | 绕轴扭转 | 齿轮啮合问题、电机电气问题、耦合问题 | 专用扭转传感器或应变计 |
横向振动通常是振幅最大的分量，也是标准加速度计最容易读取的分量。轴向振动通常较小，但可诊断出不对中和推力故障，而扭转振动通常较小，但可导致疲劳故障，而且普通的径向传感器无法检测到。.
4.侧向振动模式和临界速度
在 转子动力学, ，横向振动模式描述了轴所采用的特征偏转形状，每种模式都与一个 临界速度 其中运行速度与固有频率相吻合。.
- 第一横向模式： 在最低固有频率下的简单弯曲形状--单一弧形或弓形。它最容易受到不平衡的激励，第一个临界速度也与之相对应。.
- 第二横向模式： 一个 S 形偏转，一个 节点, 这就是第二个临界速度，对以下情况尤为重要 柔性转子.
- 更高的横向模式： 具有多个节点的形状越来越复杂，仅适用于非常高速或非常灵活的转子，有时会受到叶片通过力或其他高频力的激励。.
了解这些临界速度相对于运行速度的位置是安全设计的核心； a 转子临界转速计算器 根据轴的几何形状和支撑物，可以初步估算出轴的固有频率。.
5.衡量、监测和标准
横向振动的特点是多个参数共同作用：
- 振幅: 运动幅度，单位为位移（微米、密耳）、速度（毫米/秒、英寸/秒）或加速度（克、米/秒²）。.
- 频率： 对于以不平衡为主的振动，通常为运行速度的 1 倍，但对于其他故障，则可扩展到谐波和其他组件。.
- 阶段: 相对于轴上参考标记的峰值位移时间。.
- 轨道： 从端面看，轴心的实际轨迹。.
国际标准规定了可接受的限度。可接受限值 ISO 20816 系列 - 该标准是 ISO 10816 的现代替代标准，它根据有效值速度定义了各种机器类型的振动限值，而 API 610、617 和 617 等行业标准则根据有效值速度定义了各种机器类型的振动限值。 API 684 这些框架特别涵盖泵、压缩机和转子动力学。这些框架根据设备类型和尺寸定义了严重程度区域--可接受、注意和警报；对于中型工业机器的常见情况，您可以使用一个 ISO 20816-3 振动限制工具.
6.控制和缓解
平衡 是解决不平衡驱动横向振动的主要方法。具体方法取决于转子： 单平面平衡 用于盘式转子、, 双平面平衡 适用于大多数工业转子，以及 模态平衡 适用于超过临界转速的柔性转子。.
结盟 减少了偏差产生的侧向力。精确度 激光轴对准 准确定位轴，对准目标时允许热膨胀，以及 软脚 在开始对齐之前进行校正。.
减震 控制振幅，特别是在临界速度附近：流体薄膜轴承提供了重要的 减震, a 挤压薄膜阻尼器 在需要的地方增加更多，辅助结构处理也有帮助。.
刚度修正 将临界转速移出工作范围：增加轴直径会提高临界转速，降低 轴承跨度 提高第一临界速度，加固地基会改变整个系统的响应--这提醒我们 地基刚度 是转子轴承系统的一部分，而不是外部系统。.
7.诊断的重要性和实地实践
横向振动分析是机械诊断的基石。随着时间的推移对其进行趋势分析，可以发现正在发展中的问题；其频率和模式可以确定具体的故障；其振幅与标准的对比可以显示严重程度；其减小可以确认成功的平衡；其水平可以触发基于状态的维护行动。.
在现场，所有这些都是在运行的机器上完成的。工程师在轴承座上安装传感器，并使用便携式双通道仪器，如 平衡仪-1a 该仪器可捕捉两个方向的横向振动，读取 1 倍的振幅和相位，并查看频谱，将不平衡与不对中、松动或轴承故障区分开来。由于同一台仪器可测量振幅和相位并计算影响系数，因此工程师可直接从诊断转入修正--在运转速度下平衡转子自身轴承，然后重新测量横向振动以验证修正效果，而无需使用平衡机或进行拆卸。.
横向振动的有效管理是旋转机械长期可靠运行的关键，这也是为什么振动监测计划、预测性维护策略和转子动力设计都将其放在中心位置的原因。.
