旋转机械故障诊断-联轴器

旋转机械设备联轴器故障与分析水龙分析系统水龙目录CONTENTS概述1联轴器的分类2联轴器的选择3联轴器的失效分析4联轴器的故障诊断5联轴器故障诊断实例6水龙一、概述什么是联轴器用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可将两轴分离。主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩，也可用作安全装置。联轴器失效又有哪些危害联轴器失效，会引起设备的振动变化，影响设备的对中情况，造成轴承的损坏、密封的磨损等，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。轴承故障诊断水龙传递转矩大小；转速高低；12345因素一、概述扭转刚度变化；体积大小；缓冲吸振能力。联轴器种类繁多，在选用标准件或自行设计时应考虑哪些因素？水龙二、联轴器的分类无弹性元件联轴器刚性联轴器联轴器套筒联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器齿式联轴器十字滑块联轴器挠性联轴器有弹性元件联轴器滑块联轴器万向联轴器滚子链联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器水龙（一）刚性联轴器结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现轴向固定。套筒联轴器型式：半圆键普通平键特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振。应用：用于载荷较平稳的两轴联接。1、套筒联轴器二、联轴器的分类水龙二、联轴器的分类2、凸缘刚性联轴器结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接在一起。普通凸缘联轴器型式：有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器---靠铰制孔螺栓对中。---靠榫头对中。对中榫绞制孔螺栓普通螺栓水龙二、联轴器的分类制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直，安装时应使两轴精确对中。90˚材料：一般用铸铁、当重载或V≥30m/s时，用铸钢或锻钢。特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振。应用：用于载荷较平稳的两轴联接。水龙二、联轴器的分类水龙二、联轴器的分类应用：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的联接。3、夹壳联轴器结构：将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生的预紧力使两夹壳与轴联接，并依靠键以及夹壳与轴表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。特点：无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能联接直径不同的两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会产生离心力。水龙二、联轴器的分类1、齿式联轴器功用：能补偿轴不对中和偏斜。工作范围：正常齿：α≤30’腰鼓齿：α≤3˚α(二)无弹性元件联轴器结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。水龙二、联轴器的分类优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。缺点：结构笨重、造价高。应用：用于重型传动。水龙二、联轴器的分类水龙二、联轴器的分类水龙二、联轴器的分类2、十字滑块联轴器结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成移动副。工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。适用范围：α≤30°,y≤0.04d，v≤300r/minαy水龙二、联轴器的分类3、滑块联轴器优点：结构简单、尺寸紧凑。应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，中间为不带凸牙的方形滑块。工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。水龙二、联轴器的分类4、万向联轴器组成：两个叉形接头1、3＋中间十字轴2＋轴销(在十字轴里)——构成可动的联接。特点：①允许两轴间有较大的角偏移,𝛼max⁡=35°～45；②运转中α变化也能工作，但瞬时传动比变化，且ω1⁡≠ω2⁡；③径向尺寸小。缺点:当主动轴角速度ω1为常数时，从动轴的角速度ω3在一定范围内(ω1⁡cosα≤ω3≤ω1⁡/cosα)变化，→引起附加动载荷。∴常将万向联轴器成对使用——双万向联轴器水龙二、联轴器的分类这时，中间轴转速仍不均匀，但因惯性不大，产生的动载荷也不大。为使ω3⁡=ω1，安装注意：①必须保证主从动轴与中间联接轴之间的夹角相等，②中间轴两端的叉形接头应在同一平面内。α1＝α2α1＝α2双万向联轴器示意图材料：合金钢40Cr，20Cr等。应用：机床、汽车、工程机械等设备中。水龙二、联轴器的分类5、双排链联轴器结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。缺点：因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。水龙二、联轴器的分类1、弹性套柱销联轴器(三)有弹性元件联轴器结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。预留安装空间以便与更换橡胶套A预留间隙以补偿轴向位移。c圆柱孔圆锥孔水龙二、联轴器的分类2、弹性柱销联轴器结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。结构简单、更换柱销方便。尼龙销挡板cc销与挡板之间留有间隙特点：上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。应用：适用于正反向变化多，启动频繁的高速轴。适用范围：-12˚≤t≤60˚，v≤8000r/min能补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位移。水龙3、轮胎式弹性联轴器结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联轴器联接。特点：结构简单、易于变形。允许较大的综合位移。应用：适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。适用范围：5˚≤α≤12˚，x≤0.02Dy≤0.01D，n≤5000r/min二、联轴器的分类止退垫板轮胎环D水龙二、联轴器的分类4、梅花形弹性联轴器工作温度：-35~+80℃,传递扭矩：T=16~25000N.M结构：半联轴器与轴的配合可以做成圆柱形或圆锥形，中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不同硬度的矩胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。A-AAA水龙二、联轴器的分类5、膜片联轴器结构：弹性元件为多个环形金属薄片叠合而成的膜片组，膜片圆周上有若干个螺栓孔。用铰制孔螺栓交错间隔与半联轴器联接。特点：结构简单、弹性元件的联接之间没有间隙，不需要润滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。但扭转减振性能差。应用：主要用于载荷平稳的高速传动。如直升机尾翼轴。水龙二、联轴器的分类6、星形弹性联轴器结构：两个半联轴器上均制有凸牙，用橡胶等材料制成星形弹性元件，放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时，星形弹性元件受压冰传递扭矩。应用范围：允许两轴的相对径向位移约为：0.2mm，偏角位移约为：1˚30′水龙三、联轴器的选择大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联轴器，不需要设计。转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等确定型号与规格1.类型选择：根据机器工作条件、特点及要求，结合各类联轴器的性能选择。水龙三、联轴器的选择原则：低速，刚性大的短轴——刚性固定式联轴器转速低，刚性小的长轴——刚性可移式联轴器转矩较大的重型机械——齿轮联轴器中高转速，有振动的轴——弹性联轴器轴线相交的两轴——万向联轴器有安全保护要求时——安全联轴器水龙三、联轴器的选择2.尺寸选择：根据n、d、𝑇𝑐查标准，定具体型号尺寸，必要时，对主要零件进行强度验算。计算转矩Tc：Tc＝KATT—所传递的名义转矩Nmm;KA—工作情况系数，表18－1d轴＝d孔(mm),长度L及孔的结构形式由具体情况而定；Tc≤[T](Nm)，Tc—计算转矩，[T]—许用转矩或公称转矩；n≤[n](r/min)，n—轴的实际转速，[n]—联轴器的许用转速。使联轴器水龙四、联轴器的失效分析联轴器的失效分析零件在运转过程中的相互磨损,使有效尺寸发生变化导致损伤现象发生。零件在运转过程中受外力作用,使零件发生弯曲、扭曲、椭圆化或其他异形变化,称其为零件的正确几何形状损失。在运转过程中,联轴器的零部件发生过热、挤压等情况,造成表层机械性质的变化导致损伤。整体损伤。联轴器的零件发生裂纹、蜂窝、碎裂、断面断裂等现象。其它表面的损伤,如熔蚀、侵蚀等多种腐蚀。水龙五、联轴器的故障诊断1、齿式联轴器齿式联轴器磨损会产生转速频率的谐波,联轴器温度也会高些。水龙五、联轴器的故障诊断2、弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器磨损会产生柱销个数的频率,现场可用频闪仪查出。水龙五、联轴器的故障诊断3、梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器磨损时,会产生转速频率的谐波。水龙五、联轴器的故障诊断4、膜片联轴器膜片联轴器损坏时,会出现转速频率的谐波。水龙五、联轴器的故障诊断5、蛇形弹簧联轴器蛇形弹簧联轴器磨损严重时,出现的是转速频率。水龙五、联轴器的故障诊断6、星形弹性联轴器星形弹性联轴器磨损时,出现的是转速频率。水龙六、联轴器的故障诊断案例案例1时间2010年8月振动监测设备/系统离线监测设备名称一次风机设备描述转速:1488r/min；泵：悬臂式风机；背景描述该风机在大修过程中更换了全部滚动轴承。另外，由于蛇形簧联轴器罩壳磨损严重，委托某加工单位仿制。检修结束后，试转过程中，该风机振动超标，无法安全运行。水龙六、联轴器的故障诊断案例分析诊断：根据现场测量数据，风机非驱动端振动(叶轮侧)小于驱动端振动，各轴承、各方向振动均以工频为主，有比较明显的2倍频成分，另外通过现场试验发现，风机振动与挡板开度没有关系，表明风机通流部分正常。风机驱动端轴承振动与电机驱动端轴承振动大小接近，相位相反，各轴承水平、垂直、轴向振动均较大，且频谱中2倍频成分比较明显，这些现象表明，这台风机均可能存在风机转子与电机转子不对中的问题。运行建议：机组应及时检查对中情况，查看联轴器是否存在损伤变形。检修验证：停机检修，检查联轴器，发现新加工的联轴器罩壳内径过小，在运行过程中，联轴器罩壳限制了转子的相对运动，导致联轴器存在变形，引起转子不对中，后更换罩壳重新对中，重新开机后位移值下降明显，检修效果明显，机组运行状态良好。水龙六、联轴器的故障诊断案例案例2时间2016年9月振动监测设备/系统离线监测设备名称循环水泵设备描述电机轴承型号:63106210，功率：37Kw，转速:1450r/min；泵：悬臂式悬臂卧式离心泵，轴承型号：63106310；联轴器形式：柱销式背景描述清洗区循环水泵，位于烤二入口二楼平台，其主要功能为将清洗槽内的水抽出经管路通至清洗槽内经喷嘴喷射至钢板表面，冲洗钢板表面油污。2016年9月份点检时发现该设备在运转时有轻微异响，且振动总值略有增大。水龙六、联轴器的故障诊断案例振动数据趋势图PIH频谱图分析诊断：从趋势图中也可以看出其设备振动呈缓慢增长趋势，表明该设备运转状态变化，部件有劣化趋势；从频谱图中可以看出主要为1480转频及其谐波，表明设备部件之间存在配合出现问题。轴承状况值为0.35，在正常范围，无明显损坏特征。通过对泵振动频谱分析可以得出该泵浦联轴器弹性块磨损严重的结论。运行建议：在机组停机时及时检查联轴器情况。检修验证：利用停机时间更换该泵浦弹性块，发现其有的磨损。维修后再次量测各点振动值，均在正常范围，表明设备运转正常。水龙六、联轴器的故障诊断案例案例3时间2009年6月振动监测设备/系统在线监测设备名称汽轮机设备描述汽轮机型号：NZK-300-16.7/537/537，亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机式联轴器形式：刚性联轴器背景描述该机组在168h试运行期间，3号、4号轴振由优良范围分别突然增大至报警范围，并且仍然存在突变。水龙六、联轴器的故障诊断案例分析诊断：在线监测系统显示，该机组高中压转子突升前后均以工频分量为主，二倍频分量有所增加，其振动矢量变化如表。高压转子、中压转子振动矢量变化基本都为反向，且2瓦、3瓦变化量最大。由于机组正处于试运行，在继续运