齿轮联轴器不对中引起转子系统的振动现象

在旋转机械中，转子不对中是引起机械故障的重要原因。据   Texas州Monsanto化工公司报道，在所测得的故障中百分之六十是由转子的不对中引起的。不对中状态转子的运动能引起机械的振动、轴承的磨损和轴的挠曲变形等，对系统的平稳运行危害   。因此研究由不对中引起转子系统的振动现象具有重要意义。

对于实际系统，使转子产生不对中的原因有许多，其中联轴器不对中是导致转子不对中常见的原因之一。以往发表的文献中关于齿轮联轴器对转子振动特征影响的主要结论有，齿轮联轴器对中不良会引发转子2倍频振动分量，不对中越严重，2倍频所占的比例也越大。对作用于齿轮联轴器上内摩擦力矩的分析，得出了在转子旋转时会产生2， 4， 6， 8…等偶数倍频的弯曲振动分量。由于齿轮联轴器不对中会产生频率为2倍频的离心惯性力，即这个离心惯性力是以2倍转速变化，因面会产生2倍频的弯曲振动分量，因面一些文献据此作为判断联轴器不对中的特征。通过二维全息谱技术对某化肥厂一压缩机组振动的实测结果，针对某一齿轮联轴器的实验面设计的。在上述两个实例中，转子系统除了不平衡和齿轮联轴器不对不存在其他明显的故障，因此二者颇具代表性。从中可见联轴器不对中产生偶数倍频的弯曲振动分量是非常明显的。

上述结果大体上或来源于实验数据、或通过对齿轮联轴器的运动学分析面得出的，由于缺乏关于齿轮联轴器不对中转子系统的动力学分析，因面也就无法着手关于齿轮联轴器不对中故障振动特征的完整提取。仅仅依靠2倍频分量并据此作为判定联轴器对中与否的特征，一方面理论依据不够充分，另一方面倍频分量并非为齿轮联轴器不对中所。转子系统中的其他故障，如转子横向裂纹、径向碰摩等都可能成为倍频或高次谐波分量的来源。

本文针对不对中齿轮联轴器连接的轴承一转子系统，先从理论上分析了齿轮联轴器不对中力产生的机理，然后对系统进行了非线性动力响应数值计算，讨论了系统弯扭藕合振动的特征。