齒式聯軸器故障情況及原因以及轉子系統不對中故障簡介

　　其一、齒式聯軸器故障情況及原因

　　1、磨損

　　磨損是齒式聯軸器常見的缺陷，運行時由于聯軸器內外齒圈之間有相對滑動，這是易產生磨損的基本原因。導致聯軸器磨損的其它原因主要有：

　　(1)制造工藝差。加工工藝好的聯軸器內外齒圈之間齒形誤差小，聯軸器傳遞的旋轉力矩能平均分配在每一個齒上；而加工工藝差的聯軸器齒圈則會受力不均，導致個別齒受力過大，從而引起磨損，嚴重時將發生斷齒。

　　(2)材質應用或表面熱處理工藝不當。齒式聯軸器的齒面一般采用淬火或氮化處理以提高其表面硬度，增加其。但由于熱處理工藝不當，會導致聯軸器的內外齒面硬度不足，內外齒接觸面間差，將引起聯軸器的磨損。

　　(3)潤滑效果差。由于齒式聯軸器所連接的兩個轉動部件在轉動時有軸向移動，聯軸器須有良好的潤滑。潤滑效果差或失去潤滑，必將增大聯軸器內外齒之間的摩擦，長時間運行導致聯軸器的磨損。

　　(4)安裝偏差。機組在安裝時主動軸和從動軸的端面中心會出現偏差，當該偏差超過齒式聯軸器所允許的偏差范圍時，主油泵將隨汽輪機轉子做圓錐擺運動，造成主油泵軸瓦、推力瓦磨損甚至液壓調節系統的負荷擺動。

　　2、卡澀

　　當梅花彈性聯軸器潤滑效果較差或失去潤滑時，聯軸器與被聯接軸將會出現卡澀。同樣，若安裝偏差過大，也會導致此種現象。由于主油泵所在的前箱離汽輪機的前汽封非常近，當運行調整不當時即會有蒸汽進入前箱內，帶水的透平油的潤滑降低，還加快了鐵質部件的銹蝕過程。水分長期殘留在聯軸器內，將加快聯軸器的卡澀。

　　3、抱死

　　當卡澀現象及銹蝕嚴重到程度，主油泵轉子、汽輪機轉子及聯軸器將咬合在一起，此時聯軸器已經報廢。

　　4、斷齒

　　斷齒多是由于聯軸器內外齒圈受力不均所致，如加工時齒形的偏差，或運行時局部齒圈進入硬物，導致個別齒受力；安裝時的偏差也會使局部齒受力。另外，聯軸器加工時的熱處理工藝不當，個別齒內有殘余應力甚至裂紋等，也是造成斷齒的原因之一。

　　起重機械以其間隙動作、變化載荷、頻繁正逆、動載交替、短時重復、周期循環的工作特點，廣泛應用于國民經濟各部門，是實現工業過程現代化和自動化不可少的重要環節。梅花聯軸器因其結構緊湊、免維護、吸收振動、補償徑向和角向偏差等性能而被廣泛應用，可改變起重機械在頻繁起、制動過程中可能因為共振造成的結構件損傷破壞。工程實踐中，設計者往往根據已往經驗或相關標準來確定梅花聯軸器的相關參數，系數一般取值較大，造成材料浪費。因此，有對梅花聯軸器應力特性分析及結構優化。

　　其二、轉子系統不對中故障簡介

　　　轉子不對中通常是指相鄰兩轉子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度。轉子不對中可以分為聯軸器不對中和軸承不對中。

　　1、轉子不對中的種類

　　軸承中心線與轉軸軸線的相對位置的變化所引起的不對中故障稱為軸承不對中。軸承不對中包括偏角不對中和標高變化兩種情況。轉子系統聯軸器不對中一文中指出轉子與軸承的相對位置的變化會產生附加彎矩，使軸承載荷重新分配，從而影響整個軸系的穩定性。目前多使用自位軸承，軸承的偏角不對中容易，實際情況下多的是軸承位置標高發生變化使軸承載荷重新分配，從而影響整個軸系的穩定性。

　　大型旋轉機械通常由多個轉子組成，各轉子之間用聯軸器連接構成軸系，傳遞運動和轉矩。由于機器的安裝誤差、工作狀態下熱膨脹、承載后的變形以及機器基礎的不均勻沉降等，有可能會造成機器工作時各轉子軸線之間產生不對中，這種不對中故障稱為聯軸器不對中。聯軸器不對中會導致轉子系統的從動軸和主動軸之間的角速度差異，這種差異將作為激勵使轉子產生復雜振動。鼓形齒式聯軸器不對中又可分為平行不對中、偏角不對中和平行偏角不對中三種情況。

　　現代高性能的航空發動機大都采用內外多轉子系統，其中較普遍的是雙轉子系統結構。相比單轉子系統結構，其工作狀況為復雜。航空發動機的轉子系統包括低壓壓氣機轉子、高壓壓氣機轉子、Ⅰ級渦輪轉子、Ⅱ級渦輪轉子等，這些轉子系統之間通過軸間軸承或錐體相互聯接。由于聯接誤差，各轉子系統之間也會存在不對中現象。對于單跨轉子系統，主要研究其軸承不對中，對于多跨串聯轉子系統，主要研究其聯軸器不對中。對于內外多轉子系統，主要研究其支承軸承不對中和中介軸承不對中。

　　2、轉子不對中產生的原因

　　造成轉子系統產生不對中故障的原因主要有兩種：制造誤差，安裝誤差及其他影響。

　　(1)制造誤差。在聯軸器加工過程中。由于工藝或測量等原因造成端面與軸心線不垂直或端面螺栓孔的圓心與軸頸不同心。這種情況的聯軸器處會產生一個附加彎矩，但這個彎矩的大小和方向不隨時間及運行條件的變化而變化.只相當于在聯軸器處施加了一個不平衡力，其結果是在聯軸器附近產生較大的1階振動，通過加平衡塊的方法容易。

　　(2)安裝誤差及其他影響。在排除了加工誤差引起的不對中后，實際可以將不對中分為冷態不對中和熱態不對中兩種情況。其中冷態不對中主要是指在室溫下由于安裝誤差造成的對中不良；熱態不對中是指機組在運行過程中由于溫度等因素造成的不對中，其主要原因有：基礎受熱不均；機組各部件的熱膨脹變形和扭曲變形；機組熱膨脹時由于滑動表面的摩擦力及導向鍵磨損引起軸承座傾斜和側行；由于轉子的撓性和重量分配不均勻，轉子在安裝之后產生原始彎曲，進而影響對中；地基下沉不均等。

　　3、轉子不對中的特征

　　轉子不對中故障的主要特征有：

　　(1)改變軸承的支承負荷，使軸承的油膜壓力也隨之變化，負荷減小，軸承可能會產生油膜失穩；

　　(2)較大振動往往在不對中齒式聯軸器兩側的軸承上，且振動幅值與轉子的負荷有關，隨負荷的增大而加高；

　　(3)平行不對中主要引起徑向跳動，振動頻率為兩倍基頻，同時也存在多倍基頻振動，但以一倍基頻和二倍基頻為主，不對中越嚴重，二倍頻所占的比例越大；

　　(4)聯軸器不對中時，軸向振動較大，振動頻率為一倍頻，振動幅值和相位穩定；

　　(5)典型的軸心軌跡為香蕉型，正進動。