轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)工程研究

發(fā)布時(shí)間：2021-02-05

大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是石油、化工、電力、海洋和航空運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門(mén)的核心設(shè)備，如用于各種場(chǎng)合的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及壓縮機(jī)等。轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、橫向振動(dòng)和縱向振動(dòng)這些源于它們自身的各個(gè)部件的振動(dòng)就是困擾這些高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的最主要的問(wèn)題。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，這三種振動(dòng)是相互作用并且同時(shí)出現(xiàn)的。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題是旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)最關(guān)心的；這些振動(dòng)會(huì)對(duì)機(jī)器造成各種危害，它不僅會(huì)使機(jī)器的工作效率降低而且還伴隨著噪聲的產(chǎn)生；振動(dòng)嚴(yán)重的話很可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的斷裂，這樣的損失將會(huì)是不可挽回的。比如，大型的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組等設(shè)備是非常昂貴的，所以在實(shí)際的生產(chǎn)中一般都不會(huì)有備用設(shè)備，這就要求這些設(shè)備在工作時(shí)是穩(wěn)定的、的，否則就會(huì)嚴(yán)重威脅企業(yè)生產(chǎn)和職工的生命，從而造成巨大損失。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械大多都是由主動(dòng)件和被動(dòng)件組成，而扭矩的傳遞是通過(guò)連接主動(dòng)件與被動(dòng)件的各種型式的聯(lián)軸器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以說(shuō)大型的多跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)都可以稱(chēng)之為是轉(zhuǎn)子一聯(lián)軸器一軸承系統(tǒng)。事實(shí)上，聯(lián)軸器使得轉(zhuǎn)子間能量和運(yùn)動(dòng)的傳遞得以實(shí)現(xiàn)，聯(lián)軸器的品質(zhì)也就決定了能量傳遞的程度。在船舶動(dòng)力裝置中，常用柔性聯(lián)軸器連接減速裝置和推進(jìn)軸系，通過(guò)齒式聯(lián)軸器連接汽輪機(jī)與齒輪減速箱。實(shí)際旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，聯(lián)軸器不僅起到連接各轉(zhuǎn)子、傳遞扭矩和補(bǔ)償軸向、角向、徑向位移的作用，而且對(duì)整個(gè)機(jī)組的動(dòng)力學(xué)特性和穩(wěn)定性有著重要的影響。因此，對(duì)聯(lián)軸器在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的作用加以重視。人們希望在運(yùn)動(dòng)的傳遞過(guò)程中，聯(lián)軸器能夠把對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)截?cái)?，從而增加系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

在以往對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的過(guò)程中，對(duì)轉(zhuǎn)子、軸承、基礎(chǔ)以及密封等這些構(gòu)成系統(tǒng)的典型部件都作了較深入的研究，但對(duì)于聯(lián)軸器動(dòng)力學(xué)的討論卻有限。而目前膜片聯(lián)軸器由于它的壽命較長(zhǎng)、性好、不需要潤(rùn)滑、無(wú)需進(jìn)行維護(hù)、能保持恒定的較低的不平衡量，工作環(huán)境可以比較惡劣，拆裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了較為廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少學(xué)者對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行了研究，大部分都是對(duì)剛性聯(lián)軸器的研究，對(duì)于膜片聯(lián)軸器的研究不多。這些研究大部分是將聯(lián)軸器視為傳統(tǒng)的機(jī)械部件進(jìn)行剛度、強(qiáng)度、壽命分析，而對(duì)其在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的作用研究的很少。在轉(zhuǎn)子——聯(lián)軸器——軸承系統(tǒng)中，由于轉(zhuǎn)子彎曲、軸承支座受熱變形和聯(lián)軸器、軸承的加工、安裝誤差等，常常導(dǎo)致聯(lián)軸器兩端產(chǎn)生靜態(tài)不對(duì)中，最終導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的60%以上都是不對(duì)中故障。因此，對(duì)于不對(duì)中轉(zhuǎn)子——膜片聯(lián)軸器——軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究是有實(shí)際的工程研究意義的。