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聯軸器不對中的振動機理

2025-11-26

兩軸對中偏心會造成附加的彎矩,而在轉動一周的過程中,這個彎矩的方向也隨之發生周期性變化,對于聯軸器連接的兩部分系統來說,任何一部分受到的都是一個周期性激勵,這個周期性激勵會造成系統的振動。

剛性聯軸器不對中

剛性聯軸器平行不對中時,兩轉子分別繞著各自的旋轉中心旋轉,但在聯結螺栓的強制作用下,存在著把偏移的兩軸心拉到一起的趨勢。在不對中的方向上,一個螺孔的旋轉半徑受到壓縮,另一個則受到拉伸,每轉動180°,各螺孔旋轉半徑拉伸和壓縮交變一次,作用在半聯軸器上的力也交變一次;每旋轉一周,則交變兩次,使轉子在徑向產生二倍頻振動,聯軸器兩側徑向振動的相位差為180°,是反相的。

剛性聯軸器角度不對中時,兩軸線相交成一定的角度,半聯軸器端面之間存在一定的張口。在聯結螺栓拉力的強制作用下,兩軸存在一個彎矩。轉子每旋轉一周,彎矩的作用方向交變一次,彎矩所引起的軸的彎曲變形也變化一次,從而使轉子在徑向產生工頻振動,聯軸器兩側徑向工頻振動是同相位的。此外,每旋轉一周,在螺栓拉力的作用下,半聯軸器還要帶著轉子沿軸向竄動一次,使轉子還要產生軸向工頻振動,聯軸器兩側軸向工頻振動的相位反相。

軸系不對中的實際情況,幾乎不存在單一的平行不對中或單一的角度不對中,往往是兩者同時存在的綜合不對中,因此剛性聯軸器不對中時,表現為既有二倍頻振動,又有工頻振動。

齒式聯軸器不對中

齒式聯軸器平行不對中時,會在徑向產生二倍頻振動,而相位是基頻的兩倍。齒式聯軸器角度不對中時,在旋轉過程中齒面會發生相對滑動,并產生相應的摩擦力和摩擦力矩。角度不對中狀態下的嚙合點產生滑動變化,每旋轉一周,齒面滑動方向發生二次突變,也就是摩擦力和摩擦力矩的方向發生了二次突變,從而形成二次沖擊性振動。同時,也沿軸向竄動一次。

因此,齒式聯軸器角度不對中時,會在徑向產生二倍頻振動,聯軸器兩側軸承徑向振動的相位差為180°;同時也會在軸向產生較大的一倍頻振動。

由于齒式聯軸器在結構上幾乎都設有中間軸(齒套、短接),即使兩轉子為平行不對中,中間軸總要產生偏斜,因此表現在半聯軸器與中間軸之間仍然是角度不對中。也就是說,齒式聯軸器不論是哪種情況的不對中,都會產生徑向二倍頻振動,聯軸器兩側軸承徑向振動的相位差為180°。

膜片聯軸器不對中

膜片聯軸器為金屬撓性聯軸器,具體又分為膜盤式和疊片式,其補償不對中和隔振能力很強,近年來在旋轉機械中得到了廣泛的應用。

由于結構上幾乎都設有中間軸,因此撓性膜片的受力主要為角度不對中所引起的力矩變化。對于具有n個螺栓的聯軸器,會產生n倍頻的振動(這里n為偶數,n為奇數時,為2n倍頻振動)。由于要傳遞動力和滿足自身的強度,撓性膜片并非呈百分之百的彈性。因此,膜片聯軸器仍然具有一定的剛性聯軸器的特性,仍然會產生二倍頻、工頻振動。

(來源:檢修圈)