旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見(jiàn)種類(lèi)及振動(dòng)分類(lèi)

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旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見(jiàn)種類(lèi)

% N( N+ c" B% ^! y3 [5 b絕大多數(shù)機(jī)械都有旋轉(zhuǎn)件，所謂旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指主要功能由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的機(jī)械，尤其是指主要部件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的、轉(zhuǎn)速較高的機(jī)械。旋轉(zhuǎn)機(jī)械種類(lèi)繁多，有汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、離心式壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、水泵、水輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)以及電動(dòng)機(jī)等。這類(lèi)設(shè)備的主要部件有轉(zhuǎn)子、軸承系統(tǒng)、定子和機(jī)組殼體、聯(lián)軸器等，轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿资D(zhuǎn)到幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)。幾種典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械如下所示。
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1. 汽輪機(jī)
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汽輪機(jī) (Steam Turbine) 是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，又稱(chēng)蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋漿等，還可以利用汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。

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2. 離心式壓縮機(jī)
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離心式壓縮機(jī) (Centrifugal Compressor)，通過(guò)葉輪對(duì)氣體作功，將能量傳遞給氣體，最終使其壓力得到提升。可以為單級(jí)葉輪，也可為多級(jí)。離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（即透平式壓縮機(jī)）。在離心式壓縮機(jī)中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用，使氣體壓力得到提高。
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3. 發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī) (Electric Generator) 是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備。最早產(chǎn)生于第二次工業(yè)革命時(shí)期，由德國(guó)工程師西門(mén)子于1866年制成。它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將水流、氣流、燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、科技及日常生活中有廣泛的用途。

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4. 水泵
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水泵 (Water Pump) 是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。主要用來(lái)輸送液體，包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
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5. 風(fēng)機(jī)
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風(fēng)機(jī) (Fan) 是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。排氣壓力低于1.5x105Pa。風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車(chē)輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻，鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)，空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)，谷物的烘干和選送，風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。

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6. 電動(dòng)機(jī)
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電動(dòng)機(jī) (Motor) 是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，它是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象制成，電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線（磁場(chǎng)方向）方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
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旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分類(lèi)

旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要功能是由旋轉(zhuǎn)部件來(lái)完成的，轉(zhuǎn)子是其最主要的部件。旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的主要特征是機(jī)器伴有異常的振動(dòng)和噪聲，其振動(dòng)信號(hào)從幅域、頻域和時(shí)域反映了機(jī)器的故障信息。因此，了解旋轉(zhuǎn)機(jī)械在故障狀態(tài)下的振動(dòng)機(jī)理，對(duì)于監(jiān)測(cè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)和提高診斷故障的準(zhǔn)確率都非常重要。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)按機(jī)械振動(dòng)性質(zhì)可以分為3類(lèi)：
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1. 強(qiáng)迫振動(dòng)

" A- l' M( W7 w& E- P, k5 {強(qiáng)迫振動(dòng)又稱(chēng)同步振動(dòng)，是由外界持續(xù)周期性激振力作用而引起的振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)從外界不斷地獲得能量來(lái)補(bǔ)償阻尼所消耗的能量，使系統(tǒng)始終保持持續(xù)的等幅振動(dòng)。該振動(dòng)反過(guò)來(lái)并不影響擾動(dòng)力。產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的主要原因有轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡、聯(lián)軸器不對(duì)中、轉(zhuǎn)子的靜摩擦、機(jī)械部件松動(dòng)、轉(zhuǎn)子部件或軸承破損等，強(qiáng)迫振動(dòng)的特征頻率總是等于擾動(dòng)力的頻率。例如，由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率恒等于轉(zhuǎn)速頻率。
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) k" w1 ^" P, U$ K; c5 V5 _2. 自激振動(dòng)
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% u# u2 F3 S  x' g, j機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中由機(jī)械內(nèi)部運(yùn)動(dòng)本身產(chǎn)生的交變力引起的振動(dòng)叫自激振動(dòng)，一旦振動(dòng)停止，交變力也自然消失；自激振動(dòng)頻率即機(jī)械的固有頻率（或臨界頻率），與外來(lái)激勵(lì)的頻率無(wú)關(guān)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常見(jiàn)的自激振動(dòng)有油膜渦動(dòng)和油膜振蕩。它主要由轉(zhuǎn)子內(nèi)阻、動(dòng)靜部件的干摩擦等引起。與強(qiáng)迫振動(dòng)相比，自激振動(dòng)出現(xiàn)比較突然，振動(dòng)的強(qiáng)度比較嚴(yán)重，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)對(duì)機(jī)器造成嚴(yán)重破壞。

3. 非定常強(qiáng)迫振動(dòng)
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- Q8 P2 F1 ]! F4 C3 ]3 f非定常強(qiáng)迫振動(dòng)是由外來(lái)擾動(dòng)力引起的一種強(qiáng)迫振動(dòng)。其特點(diǎn)是與擾動(dòng)力具有相同的頻率；振動(dòng)本身反過(guò)來(lái)會(huì)影響擾動(dòng)力的大小與相位；振動(dòng)的幅值和相位都是變化的。比如轉(zhuǎn)子軸上某一部位出現(xiàn)不均勻的熱變形，就相當(dāng)于給轉(zhuǎn)子增加了不平衡質(zhì)量，它將會(huì)使振動(dòng)的幅值和相位都發(fā)生變化。反過(guò)來(lái)，振動(dòng)幅值和相位的變化又影響不均勻熱變形的大小與部位，從而使強(qiáng)迫振動(dòng)連續(xù)不斷地發(fā)生變化。

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