旋转轴的振动分类

　　旋转机械振动按机械振动性质可以分为三类：

　　强迫振动

　　强迫振动又称同步振动，它是由外界持续周期性激振力作用而引起的振动。强迫振动从外界不断地获得能量来补偿阻尼所消耗的能量，使系统始终保持持续的等幅振动。该振动反过来并不影响扰动力。产生强迫振动的主要原因有转子质量不平衡、联轴器不对中、转子与定子磨擦、机械部件松动、转子部件或轴承破损等。强迫振动的特点在于强迫振动的频率总是等于扰动力的频率。例如，由于转子质量不平衡而引起的强迫振动，其频率恒等于转速频率。

　　自激振动

　　机器在运行过程中，由于机械内部运动本身所产生的交变力而引起的振动叫自激振动。其特点是一旦振动停止，交变力也自然消失;自激振动的频率就是机械的固有频率(或临界频率)，与外来激励的频率无关。旋转机械中常见的自激振动有：油膜涡动和油膜振荡。它主要由转子内阻、动静部件间的干磨擦等引起。

　　与强迫振动相比，自激振荡出现比较突然，振荡强度比较严重，短时间内就会对机器造成严重破坏。

　　非定常强迫振动

　　非定常强迫振动是由外来扰动力而引起的一种强迫振动。其特点是与扰动力具有相同的频率;振动本身反过来会影响扰动力的大小与相位;振动的幅值和相位都是变化的。比如转子轴上某一部位出现不均匀的热变形，就相当于给转子增加了不平衡质量，它将会使振动的幅值和相位都发生变化。反过来，振动幅值和相位的变化又影响不均匀热变形的大小与部位，从而使强迫振动连续不断地发生变化。

　 旋转机械常见故障及其特点

　　不平衡

　　转子不平衡是旋转机械的常见故障之一。在制造与维修过程中，虽都要对转子作仔细平衡，使不平衡量小于限定值。但经过一段时间的运行，不平衡量会逐渐增大。由于转子处于***速运行状态，偏心量的少许增加，都会使惯性离心力剧增，使机器的功能下降，甚至无法继续运行。

　　转子不平衡引起的振动有以下特点：

　　1.振幅随转速的上升而增加;

　　2.振动的频率与转子的旋转频率相同;

　　3.振动方向以径向为主;

　　4.振动相位常保持一定角度。

　　当不平衡重量只存在于一个平面内时，这种不平衡称为静不平衡;而当在多个平面内有不平衡情况时，就是动不平衡。

　　不同轴

　　所谓旋转轴不同轴，是指用联轴器连接起来的两根轴的中心线有偏移。存在不同轴时，容易发生轴向振动，使转子发生暂时或永久变形，使轴承和联轴器工作情况恶化、机械寿命缩短等。不同轴较轻时，其频率成分为旋转基本频率;不同轴严重时，会产生旋转基本频率的***次成分。造成不同轴的主要原因有制造精度差、安装不良、热变形不均匀、联轴器松动、地基下沉等。

　　对于不平衡引起的振动，振幅的增大与转速的平方成比例;对于不同轴引起的振动，振幅大体为一常数，与转速的变化无关。

　　松动

　　松动现象是由螺栓紧固不牢引起的，或由于基础松动、过大的轴承间隙等引起的。松动会使设备发生严重振动。松动引起的振动特征如下：

　　(1)振动方向常表现为上下方向的振动;

　　(2)振动频率除旋转基本频率fr外，可发生***次谐波(2fr，3fr，…)成分，也会发生1/2fr，1/3fr，…等分数谐波和共振;

　　(3)振动相位无变化;

　　(4)振动形态使转速增减、位移突然变大或减小。

　　自激振动

　　自激振动的产生不是由于机械受到外来周期性持续激振力，而是由于机械内部运动本身所产生的交变力。一旦振动停止，交变力自然消失。在自激振动情况下，振动无特殊方向性;振动频率是机械的固有频率或临界频率，于转速或外来激振的频率无关;相位会发生变化，在某一转速下振动形态也会发生变化。旋转机械常见的自激振动有涡动、振荡(油膜振荡、密封振荡、磨擦振荡等)、韵荡、参数失稳等。

　　与强迫振动相比，自激振动出现比较突然，振荡强度比较严重，短时间内就会对机械造成严重破坏。

　　油膜涡动和油膜振荡

　　油膜涡动是一种在某突然开始的转速下，在轴承中发生的一种流体力不稳定现象。其特点是振动频率约为转子转动频率的一半，故又称为半速涡动;随着转子转速的上升，油膜涡动频率也随之上升;当转子转速上升到临界转速二倍以上时，涡动频率不再上升，而始终为临界转速，并出现强烈振动，这就是油膜振荡。

　　油膜振荡的原因是油膜涡动与转子共振二者相互作用的结果，因而也称为共振振荡。根据线性化理论，一旦这种振动出现，就会产生相当大的共振振幅，增加转子中心与轴承中心的偏离程度，容易导致转子疲劳破坏。