扭转振动-避免设备破坏

2023-10-27 理论教育版权反馈

【摘要】：扭转振动是在一个转子系统中轴的扭转振荡。如果旋转齿轮轴系系统没有进行完整恰当的评估和设计，扭转振动可能引起严重的破坏。设备使用者通常分别独立配置各个旋转设备，而不进行整个轴系的扭转振动分析。图15-1 扭转振动齿轮传动轴系扭转振动与横向振动有以下一些不同之处。在扭转振动分析的很多情况下，轴系中的每个转子都可以视为刚性。扭转振动分析的典型工程应用目的如下。

扭转振动是在一个转子系统中轴的扭转振荡。当叠在转速之上，它表现为在转速附近的脉动。频率可以是外部强迫的，也可以是固有特征值（扭转系统的固有频率）。如果强迫频率与固有频率重复，就发生共振。

在柴油机驱动发电机或者船用螺旋桨领域，扭转振动问题和解决方案有着丰富的历史。计算往复式机械的激励频率和等效惯性是被要求分析的主要工作。本章主要介绍旋转涡轮机械驱动系统，不对往复机械进行详细的介绍。

单独的涡轮机械转子通常有足够的扭转刚度，使得它们扭转振动的固有频率在大多数激励之上。当涡轮机被联轴节等设备连接后，每个单独的转子可以被当作一个单质量惯性。联轴节和连接轴的扭转刚度有时较低，导致扭转固有频率掉入到激励频率范围内。这种情况也出现在一个涡轮机与另外一种旋转设备（例如发电机或者往复式柴油机）连接时。这些驱动轴系往往包含齿轮箱，而这些轴系中的非涡轮机设备经常提供扭转激励。这些激励频率往往很低，通常低于20Hz。如果旋转齿轮轴系系统没有进行完整恰当的评估和设计，扭转振动可能引起严重的破坏。联轴节、轴和齿轮的扭转失效能破坏整个系统。往往齿轮轴系由来自不同的制造商的多个旋转部件组成。制造商在横向振动方面都进行详细的技术分析，与之相比，扭转振动经常被忽略，直至发生灾难性的破坏。

图15-1是一个典型的柴油机-发电机系统，由柴油机、联轴节和发电机组成。设备使用者通常分别独立配置各个旋转设备，而不进行整个轴系的扭转振动分析。某轴系联轴节受到严重的破坏，同时也破坏了发电机轴。此轴系破坏的主要原因是使用者更换了发电机而没有进行轴系的扭振分析。