各种滑动轴承问题引起的振动原因、机理、特征、诊断

一、滑动轴承振动

滑动轴承就是通常说的平面轴承，其形式简单，接触面积大，如果润滑保持良好，抗磨性能会很好，轴承寿命也会很长。滑动轴承的承载能力大，回转精度高，润滑膜具有抗冲击作用。因此在工程上获得广泛的应用。

滑动轴承根据承受载荷的方向不同可分为：推力滑动轴承和径向滑动轴承；

根据润滑油膜形成原理不同分为：动压滑动轴承和静压滑动轴承；根据结构形式不同可分为：整体式滑动轴承剖分滑动轴承

二、 滑动轴承故障形成原因

滑动轴承故障形成原因主要有轴瓦设计、安装不当；

超速、超载运行或在润滑油中含有杂质；在高温、高速、高载荷的运行情况下，轴颈与轴瓦材料发生热膨胀，轴承间隙消失，金属之间直接接触；

在交变载荷的作用下，轴承表面产生往复作用的拉应力、压应力以及剪切应力，从而在轴承表面产生细微裂纹，在不断的运行状态下，最后形成疲劳破坏； 在较大振幅下长期运行造成的脱胎；联轴器不对中、运行操作不当等原因造成的次同步不稳定等等。

三、 滑动轴承振动故障类型

滑动轴承有多种故障，其中包括轴瓦配合间隙过大，油膜涡动和油膜振荡、摩擦，以及常见的轴瓦磨损、烧瓦、疲劳产生的脱胎裂纹等故障。

四、 滑动轴承故障振动机理

引起滑动轴承振动的原因很多，大部分都是由于其它机械问题引起，如转子不平衡、不对中、刚度问题等，在此不再重复叙述，滑动轴承本身引起的振动，主要由配合间隙不当造成的刚度降低，以及设计、安装不当引起的油膜问题。

油膜涡动—油膜的楔形按油的平均流速带动轴绕轴瓦中心运动的现象称为油膜涡动 ，因其平均速度为轴颈圆周速度的一半，故又称为半速涡动。

如果轴颈受到的涡动力小于油膜阻尼力，则轴心涡动所形成的轴心轨迹是收敛的，涡动会减小；如果涡动力等于油膜阻尼力，则轴心轨迹不再扩大并成为封闭图形，涡动是稳定的；如果涡动力超过阻尼力，则轴心轨迹是发散的，涡动是不稳定的。

涡动的转向与转子旋转方向相同时，为正进动；反之，为反进动。

理论推算表明，油膜涡动的旋转频率Ω等于转子旋转频率ω的一半，即Ω＝ω/2，因此油膜涡动理论上又称为半速涡动。实际中，油膜涡动的振动频率约为0.42~0.48转速频率，即Ω＝（0.42~0.48）ω。

油膜振荡—伴随着转子旋转频率ω（即转速n）的不断上升，油膜涡动的涡动频率Ω也不断上升，当转速n上升到转子第一临界转速 nk1的二倍附近时，也就是说当油膜涡动的频率等于转子轴承系统的固有频率时，即Ω＝ωk1时，转子轴承系统将发生强烈的共振，这就是所说的油膜振荡。

油膜振荡发生后，即使转速继续上升，但涡动频率却不再按涡动比（Ω/ω）不变的规律上升，仍为ωk1 ，也就是紧紧地咬住转子的固有频率—第一临界转速—不再改变。

油膜涡动及油膜振荡是一种自激振动，也就是说，维持振动的能量是由转子轴承系统（含润滑油）在自身旋转中产生的，它可以不断地提供极大的能量，而与外界无关。

所以，油膜振荡还具有严重性、突发性、有时会发出间断吼叫声等特点。

对于大机组使用较多的可倾瓦轴承，理论计算表明，在忽略瓦块质量和支点摩擦力的情况下，可倾瓦轴承的交叉刚度为零，不可能产生油膜涡动及油膜振荡。

因为其瓦块可以自由摇摆，油膜力能自动调整到通过轴心，从而与载荷共线，消除了切向油膜分力，从根本上铲除了涡动的推动力。

但是，由于在实际使用中往往会出现某些与设计条件不符的情况，如支点有摩擦力、轴承紧力不当、润滑油粘度过大等等，所以可倾瓦轴承也有可能发生油膜振荡。

至于其它类型的轴承，如圆筒瓦、椭圆瓦、多油楔、多油叶等轴承，只要是属于高速轻载，都有可能发生油膜涡动及油膜振荡。

五、 滑动轴承振动故障诊断

振动与滑动轴承自身有关的因素主要时间隙振动、高参数设备碰磨引起的热不平衡和油膜引起的不稳定性问题，其它一些振动几乎都是转子系统的激励在轴承座上的响应，可参考平台内其它机械故障诊断方法。 而关于脱胎、裂纹以及低参数普通设备碰磨等故障，在振动上反应并不敏感，而油液分析常能取得较好的效果。

（1）当轴瓦工作不良或有摩擦迹象时，可能在振动上并无明显反应，但其轴瓦温度会有明显升高，可以观察就地温度表、冷却水温度及油温的变化情况，以及观察润滑油的色泽变化情况。

（2）当振动是由轴承顶间隙装配过大或松动引起时，垂直方向的振动将明显增大，与水平振幅之比缩小，接近甚至超过水平振幅。振动一般只在该轴承上表现比较明显。

（3）如果设备装有非接触式传感器测量轴振，轴承磨损通常伴随有直流间隙电压的显著增长，指示轴承相对于传感器位置的磨损程度

（4）油膜涡动时幅值在转速达某一数值时突然增大，改变油温振动幅值有明显变化。

（5）油膜振荡故障只会出现在柔性转子上，其振动频率接近转速的半频。轻载轴承在该转速之前，可能会首先出现油膜涡动。重载轴承在升速过程中可能会直接发生油膜振荡。

（6）当出现油膜涡动或油膜振荡时，提高润滑油压，有时振动会变化比较明显。

（7）油膜振荡转速滞后现象。升速过程中，转速大于失稳阈值转速后出现油膜振荡。但是油膜振荡发生后，机组降速到该阈值转速时，振动并不减小。只有当转速进一步降低后，振动才会减小。升速、降速过程中油膜振荡发生和消失转速之间具有差值，该现象称为转速滞后现象

（8）振动具有幅值大和突发性的双重特性。临近油膜振荡时，会出现不稳定的低频振动分量，幅值时隐时现。一旦出现油膜振荡，振动幅值会在短时间（几秒钟）内剧增，而且振动幅值远大于普通强迫振动。

（9）对轴瓦的微小裂纹及脱胎等缺陷，最有效的方法还是停机时进行的金属探伤法。

（10）油膜涡动时可能出现双环或多环的轴心轨迹特征，产生次谐波的振动波形都具有蜿蜒的特点。

（11）配合间隙过大时转频谐波分量丰富且比较显著，类似于机械松动的现象。间隙过大的滑动轴承可能使小的不平衡、不对中或其他相关的力产生多高次谐波的振动频谱。这种情况下，轴承不是故障源。然而，如果轴承间隙达到规定要求，则振动幅值不会增大。

（12）油膜涡动时，谱图中半频成份明显地增加，但是幅值一般小于一倍频幅值，转速升高后，半频与倍频关系的排序仍保持。

（13）油膜振荡之前，振动以工频分量为主。振动突变后，工频分量幅值会减小，低频分量幅值大大超过工频分量，成为主要频率成分。

（14）发生油膜振荡时，振动会突然增大，这是即使继续升高转速振幅也不再改变。振动频率始终等于转子系统固有频率，不随转速的变化而变化。转子两端轴承振动相位基本相同。