了解油膜涡动

定义：什么是油膜涡动？

油膜涡动 是一种自激、不稳定的振动，发生在配备油膜（轴颈）轴承的机器中，例如大型涡轮机、压缩机和泵。它是一种流体诱发的不稳定性，支撑轴的油膜开始推动轴在轴承间隙周围以向前的圆周运动。这种“旋转”运动是一种 次同步 振动，即发生频率低于机器运行速度（1X）。

油膜涡动的特征

油膜涡动在振动数据中具有几个明显且可识别的特征：

• 频率： 最突出的特征是频率略小于运行速度一半时出现大振幅振动峰值，通常在 0.4X 和 0.48X （即轴转速的40%至48%）。例如，在以3000 RPM（50 Hz）运行的机器中，油膜涡动会出现在大约1200-1440 RPM（20-24 Hz）的频率处。
• 方向： 振动主要是径向的（水平和垂直），并且通常具有高度的方向性。
• 轨道图: 当从 XY 接近探测器的轨道图上观察时，油膜涡动呈现为一个大的、向前进动的、经常扭曲（非圆形）的轨道，具有单个、明确的内部环路。
• 行为： 油膜涡动与特定转速无关。如果机器转速增加，涡动频率也会增加，始终保持其特征频率，约为新转速的 0.4 倍至 0.48 倍。这是与结构共振的一个关键区别，结构共振无论轴转速如何，都会以固定频率发生。

机理：油膜涡动是如何发生的？

油膜涡动是由支撑轴颈轴承中轴的流体动力油楔的动态特性引起的。在正常运行下，旋转的轴将油拖入楔形间隙，形成一个压力场，从而抬起并支撑轴。轴并非位于轴承的中心，而是略微偏移。

楔形油槽中的油也以大约轴速一半的速度在轴承周围循环。如果轴承负载较轻或间隙过大，稳定力可能会较弱。轻微的扰动就可能导致轴被循环油膜“捕获”，然后油膜开始推动轴沿轴承周围的圆形路径运行。这会产生自持振动，其振幅可能非常高，通常仅受轴承间隙本身的限制（即轴开始冲击轴承）。

油鞭效应：更为严重的形式

如果机器的速度增加到油膜涡动频率（~0.4X – 0.48X）与转子固有频率之一（a 临界速度)，病情会变得更加严重。这被称为 油鞭.

• 锁定频率： 振动“锁定”在转子的固有频率上，并且不会随着机器速度的增加而进一步增加。
• 高振幅： 共振状态会导致振动幅度变得极高，并且往往具有破坏性。
• 危险： 油膜振荡是一种非常危险且不稳定的情况，可能导致机器发生灾难性的故障。

常见原因和解决方案

• 原因： 轴承负载过轻、轴承间隙过大、油粘度不正确（太低）、油压过高，或机器设计将临界速度设定为运行速度的大约两倍。

– 解决方案： 解决方案旨在破坏不稳定的油膜。这包括增加轴承负载、更换不同的油粘度，或重新设计轴承以使其具有防涡动功能（例如，柠檬孔轴承、压力坝轴承或可倾瓦轴承）。

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