蛇形簧聯軸器引起的振動故障診斷及處理
2025-06-04
1、 概述
蛇形簧聯軸器是一種彈性聯軸器，主要由兩個帶齒槽的半聯軸器、蛇形彈簧及罩殼組成，見圖1。金屬罩殼內充滿潤滑脂。該聯軸器工作時，由原動半聯軸器的齒面給彈簧片施加周向作用力，再經彈簧將周向力傳遞給從動半聯軸器的齒面。其具有減振效果好，使用壽命長，承受變動載荷范圍大，啟動安全，傳動效率高，運行可靠，允許轉子中心有一定的偏差等優點。
某電廠一次風機聯軸器即為此結構形式，該風機由電動機驅動，電動機和一次風機各有兩個徑向支承軸承，4個軸承均為滾動軸承，風機為離心式風機，額定轉速1488r/min，其軸系簡圖見圖2。
該風機在大修過程中更換了全部滾動軸承。另外，由于蛇形簧聯軸器罩殼磨損嚴重，委托某加工單位仿制。檢修結束后，試轉過程中，該風機振動超標，無法安全運行。
2、故障特點及原因分析
2.1振動測試
對A、B兩臺風機及其電機的振動情況進行測量，測量結果見表1、圖3和圖4，因兩臺風機振動情況相似，只列出A一次風機驅動端和非驅動端軸承水平方向振動頻譜圖。
從表1可以看出，兩臺風機的振動情況相似，均具有以下特點：各軸承、各方向振動均以工頻為主，且有明顯的2倍頻分量；風機驅動端軸承振動大于非驅動端軸承振動；風機驅動端軸承振動與電機驅動端軸承振動大小接近，相位相反；各軸承水平、垂直、軸向振動均較大。
2.2故障原因分析
根據現場測量數據，風機非驅動端振動(葉輪側)小于驅動端振動，說明兩臺風機振動均不是由葉輪本身質量不平衡或安裝后風機轉子質量不平衡引起的。各軸承、各方向振動均以工頻為主，有比較明顯的2倍頻成分，仔細觀察頻譜圖(圖3和圖4)，未發現明顯的軸承故障頻率，表明各軸承不存在故障且安裝、潤滑良好；從頻譜圖上也沒有發現明顯的葉片通過頻率，另外通過現場試驗發現，風機振動與擋板開度沒有關系，表明風機通流部分正常。
通過以上分析排除了風機葉輪質量不平衡、風機轉子不平衡、軸承損壞、安裝潤滑不良及風機通流部分損壞等故障。
而風機驅動端軸承振動大于非驅動軸承振動，風機驅動端軸承振動與電機驅動端軸承振動大小接近，相位相反，各軸承水平、垂直、軸向振動均較大，且頻譜中2倍頻成分比較明顯，這些現象表明，兩臺風機均可能存在風機轉子與電機轉子不對中的問題
3、故障確認及處理過程
3.1故障確認
經過研究決定，復查風機轉子與電機轉子中心的對中情況。首先在不松開聯軸器罩殼螺栓的情況下，測量風機與電機側軸頸的跳動，然后松開聯軸器罩殼螺栓，拆除聯軸器罩殼，測量兩轉子對中情況，最后將蛇形簧去掉測量兩轉子對中情況。
在不松開聯軸器罩殼螺栓情況下，測量發現A風機電機轉子左右跳動70um，上下跳動小于30um。B風機轉子及電機轉子上下、左右跳動均小于30um。松開聯軸器罩殼螺栓，拆除聯軸器罩殼再次測量，測量結果無明顯變化。去掉蛇形簧再次測量，兩臺風機及電機轉子對中良好。上下、左右偏差均在30um以內。
通過以上檢查說明，B風機與電機在靜止狀態轉子對中情況良好；A風機及電機蛇形簧聯軸器可能存在別勁的問題，導致轉子不對中。
將A風機蛇形簧重新安裝后，復測轉子對中情況，上下、左右偏差均在30um以內；安裝聯軸器罩殼后，電機和風機轉子上下、左右跳動仍在30um以內。啟動電機，復測電機及風機的振動情況見表2。
由表2可知，A一次風機及電機振動情況與復查對輪前沒有根本的改善。風機停機后，復測電機和風機軸頸跳動，均在30um以內，松開聯軸器罩殼螺栓，拆除聯軸器罩殼，測量轉子對中情況，也在30um以內，去掉蛇形簧復測轉子對中情況，仍然沒有變化，說明風機靜止時轉子中心對中良好。但第一次復測A風機對中情況又表明蛇形簧別勁，考慮到該聯軸器為彈性聯軸器，在運行過程中聯軸器有一定的變形 量，有可能是對輪罩殼限制轉子的相對運動，造成轉子不對中，決定取下聯軸器罩殼測量其內徑。通過測量發現，新更換的聯軸器罩殼內徑與更換下來的舊罩殼相比小了2mm。
為了進一步確定聯軸器罩殼問題，A風機重新更換上舊的聯軸器罩殼，啟動運行。振動數據見表3，風機及電機振動均達到優良標準。這充分說明了，故障原因是新加工的聯軸器罩殼內徑過小，在運行過程中，聯軸 器罩殼限制了轉子的相對運動，引起轉子不對中。
3.2故障處理
根據分析及檢查中確認的故障原因，決定將新更換的聯軸器罩殼內徑進行機加工，車大2mm。回裝后，測試電機及風機振動情況，測試結果見表4，電機及風機兩軸承水平、垂直、軸向振動均小于50um，達到優良標準。
4、結論
(1)該一次風機及電機振動超標的根本原因是新更換的聯軸器罩殼內徑太小，影響了運行過程中一次風機轉子與電機轉子的對中，造成振動超標。
(2)彈性聯軸器對轉子中心偏差有一定的補償作用，但安裝及運行過程中要保證兩轉子相對自由活動量。
(3)該類型聯軸器罩殼內徑也不易過大，罩殼內徑過大蛇形簧變形量大，容易造成蛇形簧的疲勞損壞。
來源：振動診斷與轉子平衡
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