│ │основания │ │ │ │ │ │ │ │ │ │частота резонанса угловых │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤колебаний совпадает с частотой │
│ │ Резонанс │ │ 1 │ 2 │ 2 │ 3 │ 1 │ 1 │ │ │электропитания, последствия │
│ │угловых │ │ │ │ │ │ │ │ │ │могут стать весьма серьезными │
│ │колебаний │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
├──────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┼──────────────────────────────────────┤
│Причи-│ Дефекты │Ска- │ 1 │ 1 │ 3 │ 5 │ │ │ │ │ Стробоскоп позволит "заморозить" │
│ны │ремней │чущая│ │ │ │ │ │ │ │ │дефект ремня. Правильная подгонка │
│разной│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ремней, их равномерное натяжение │
│приро-├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤и центровка снижают вибрацию. │
│ды │ Возвратно- │Ска- │ │ 8 │ 2 │ │ │ │ │ │ Циклические силы в машине │
│ │поступательное │чущая│ │ │ │ │ │ │ │ │возвратно-поступательного │
│ │движение │ │ │ │ │ │ │ │ │ │действия можно уменьшить только │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤изменением ее конструкции или │
│ │ Аэро-, гидро- │Ста- │ │ 3 │ 2 │ 1 │ 2 │ 2 │ │ │изоляцией. │
│ │динамические │биль-│ │ │ │ │ │ │ │ │ Аэро-, гидродинамические силы │
│ │силы │ная │ │ │ │ │ │ │ │ │проявляются обычно на лопастных │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │частотах. Случайные пульсации могут │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤возбуждать резонансы. │
│ │ Гистерезисный │Ска- │ 6 │ │ 2 │ 2 │ │ │ │ │ Гистерезисные вихри редки, но опасны.│
│ │вихрь │чущая│ │ │ │ │ │ │ │ │Появляются после прохождение ротора │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤через критическую скорость. │
│ │ Вихри в слое │Ска- │ 6 │ │ 1 │ 2 │ │ │ 1 │ │ Завихрения в слое масла связаны │
│ │масла │чущая│ │ │ │ │ │ │ │ │с толчками вала в зазоре подшипника, │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤обусловленными изменениями давления │
│ │ Срыв потока │Ска- │ 6 │ │ 2 │ 2 │ │ │ │ │масла. Частота на 2% - 8% ниже │
│ │воздуха │чущая│ │ │ │ │ │ │ │ │половины частоты вращения вследствие │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │эффектов трения. │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤ Обратный вихрь появляется │
│ │ Обратный │Ска- │ │ │ │ │ │ │ │ 10 │в результате трения шеек ротора │
│ │(сухой) вихрь │чущая│ │ │ │ │ │ │ │ │о внутреннюю поверхность подшипника │
├──────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┼──────────────────────────────────────┤
│Вибра-│ Некруглость │Ста- │ │ 8 │ 2 │ │ │ │ │ │ Вибрация электрического происхождения│
│ция │ротора │биль-│ │ │ │ │ │ │ │ │проявляется на частотах 60 и 120 Гц │
│элект-│ │ная │ │ │ │ │ │ │ │ │(1-я и 2-я гармоники сетевой частоты) │
│ричес-├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤и исчезает сразу же после отключения │
│кого │ Несоосность │Неус-│ │ 5 │ 2 │ 3 │ │ │ │ │напряжения питания. Модуляция │
│проис-│ротора и │той- │ │ │ │ │ │ │ │ │колебаний на основной частоте может │
│хожде-│статора │чивая│ │ │ │ │ │ │ │ │быть связана с частотой скольжения │
│ния ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤ротора, умноженной на число полюсов. │
│ │ Эллиптичность │Ста- │ │ 6 │ 2 │ 2 │ │ │ │ │Биения могут иметь место, если две │
│ │зазора статора │биль-│ │ │ │ │ │ │ │ │или несколько машин работают │
│ │ │ная │ │ │ │ │ │ │ │ │на близких скоростях. Для обнаружения │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤механических повреждений следует │
│ │ Дефект плас- │Ста- │ │ 2 │ 6 │ 2 │ │ │ │ │использовать соответствующие методы. │
│ │тин коллектора │биль-│ │ │ │ │ │ │ │ │Отрыв пластины коллектора │
│ │ │ная │ │ │ │ │ │ │ │ │обнаруживают, подавая низкое │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤напряжение питания на одну фазу │
│ │ Изгиб вала │Ста- │ │ 8 │ 2 │ │ │ │ │ │и проворачивая ротор рукой. │
│ │ротора │биль-│ │ │ │ │ │ │ │ │Скачок тока указывает на оторванную │
│ │ │ная │ │ │ │ │ │ │ │ │пластину │
│ ├───────────────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼─────┼───┼──────┼───────┤ │
│ │ Расцентровка │Ста- │ │ 3 │ 3 │ 4 │ │ │ │ │ │
│ │ротора относи- │биль-│ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │тельно магнит- │ная │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ного поля │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
├──────┴───────────────┴─────┴─────┴─────┴────┴────┴─────┴───┴──────┴───────┴──────────────────────────────────────┤
│ <*> Дефекты механического и электрического происхождения являются │
│источниками вибрации, которая впоследствии преобразуется в воздушный шум. │
│Шум механического происхождения может быть связан с дисбалансом │
│вентилятора или двигателя, шумом подшипников, центровкой осей, колебаниями │
│стенок воздуховода и панелей корпуса, вибрацией амортизаторов, лопастей, │
│заслонок, труб и опор, а также передачей механических колебаний по │
│конструкции. Шум электрического происхождения связан с различными формами │
│преобразования электрической энергии: 1) магнитные силы определяются │
│плотностью потока магнитной индукции, числом и формой полюсов и геометрией │
│воздушного зазора; 2) случайный электрический шум определяется щетками, │
│дуговыми разрядами, электрическими искрами и т.д. │
│ Шум аэродинамического происхождения может быть связан с образованием │
│вихрей, пульсациями давления, сопротивлением воздуха и т.д. и иметь как │
│широкополосную, так и узкополосную природу. Широкополосный шум могут │
│вызывать: a) лопасти, заслонки и др. преграды на пути воздушного потока; │
│b) вращения вентилятора в целом, ремней, прорезей и т.д.; c) внезапные │
│изменения направления воздушного потока или поперечного сечения │
│воздуховода, разность скоростей в потоке, разделение потока вследствие │
│граничных эффектов, эффектов сжатия потока и т.д. Узкополосный шум могут │
│вызывать: a) резонансы (эффект органных труб, вибрации струн, панелей, │
│элементов конструкции и т.д.); b) эффекты образования вихрей на острых │
│краях (возбуждение столба воздуха); c) вращения (эффект сирены, прорези, │
│отверстия, пазы на вращающихся частях). │
│ Удары, создаваемые при контакте различных механических элементов │
│конструкции, которые производят шум, подобный производимому при ударе │
│молотком, раскате грома, резонансе пустого ящика и т.д. На слух могут │
│восприниматься соударения зубьев шестерен, а также хлопки дефектных │
│ремней. Ударные импульсы могут быть столь быстротечны, что для того, чтобы │
│отличить периодические ударные импульсы от переходных процессов, │
│необходимо использовать специальную высокоскоростную записывающую │
│аппаратуру. Та область, где производится много ударных импульсов, │
│наложение их пиков создает эффект постоянного гудения. │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
C.2. Дисбаланс
Это основной источник вибрации вентиляторов; он характеризуется наличием составляющей вибрации на частоте вращения (первой гармонике). Причина дисбаланса заключена в том, что ось вращающейся массы расположена с эксцентриситетом или под углом к оси вращения. Это может быть вызвано неравномерным распределением вращающихся масс, суммой допусков на размеры отверстия втулки вентилятора и вала, изгибом вала или сочетанием этих факторов. Вибрация, обусловленная дисбалансом, действует преимущественно в радиальном направлении.
Временный изгиб вала может быть следствием неравномерного нагрева механической - вследствие трения вращающихся и неподвижных элементов конструкции - или электрической (см. C.6) природы. Постоянный изгиб может образоваться в результате изменений свойств материала или вследствие несоосности вала и колеса вентилятора при раздельном креплении вентилятора и электродвигателя (см. C.3).
В процессе эксплуатации дисбаланс колеса может возрастать из-за осаждения на него частиц воздуха. При работе в агрессивной среде появление дисбаланса может быть связано с неравномерной эрозией или коррозией колеса.
Дисбаланс может быть устранен дополнительной балансировкой в соответствующих плоскостях, но перед проведением процедуры балансировки необходимо установить источники появления дисбаланса, устранить их и проверить стабильность вибрационного состояния машины.
C.3. Несоосность
Данный дефект может иметь место в случае, когда валы электродвигателя и вентилятора соединены через ременную передачу или с помощью гибкой муфты. Несоосность иногда можно обнаружить по характерным частотным составляющим вибрации, как правило, это первая и вторая гармоники оборотной частоты . В случае параллельного смещения осей валов вибрация проявляется преимущественно в радиальном направлении, а при пересечении осей под углом доминирующей может стать вибрация в продольном направлении.
Если валы соединены под углом друг к другу и при этом использованы жесткие соединительные муфты, то в машине начинают действовать знакопеременные силы, вызывающие повышенный износ валов и муфт. Этот эффект может быть существенно ослаблен использованием гибких соединений.
C.4. Аэродинамическое возбуждение
Возбуждение вибрации может быть обусловлено взаимодействием колеса вентилятора со стационарными элементами конструкции, такими как направляющие лопасти, электродвигатель или подшипниковые опоры, неверно выбранными значениями зазоров или неправильно спроектированными конструкциями воздухозабора и воздухоотвода. Характерной особенностью данных источников является возникновение периодической вибрации, связанной с частотой вращения колеса, на фоне случайных флуктуаций взаимодействия лопастей колеса с воздухом. Вибрацию можно наблюдать на гармониках лопастной частоты, которая представляет собой произведение частоты вращения колеса на число лопастей колеса.
Аэродинамическая нестабильность потока, обусловленная его срывом с поверхности лопасти и последующим вихреобразованием, вызывает появление широкополосной вибрации, форма спектра которой изменяется в зависимости от нагрузки вентилятора.
Аэродинамический шум характерен тем, что он не связан с частотой вращения колеса и может проявляться на субгармониках частоты вращения (т.е. на частотах ниже оборотной). При этом наблюдается значительная вибрация корпуса вентилятора и воздуховодов.
Если аэродинамическая система вентилятора плохо согласована с характеристиками последнего, в нем могут наблюдаться резкие толчки. Такие толчки хорошо различимы на слух и передаются в виде импульсов на систему опоры вентилятора.
Если упомянутые выше причины приводят к вибрации лопастей, ее природу можно исследовать, устанавливая датчики в разные места конструкции.
C.5. Завихрения в слое масла
Завихрения, которые могут возникать в слое смазки подшипников скольжения, наблюдают на характерной частоте немного ниже оборотной частоты ротора, если только вентилятор не работает на скорости, превышающей первую критическую. В последнем случае нестабильность масляного клина будет наблюдаться на первой критической скорости, и иногда этот эффект называют резонансным вихрем.
C.6. Источники электрической природы
Неравномерный нагрев ротора электродвигателя может привести к его прогибу, который обусловит появление дисбаланса (проявляющегося на первой гармонике).
В случае асинхронного двигателя появление составляющей на частоте, равной частоте вращения, умноженной на число пластин ротора, означает наличие дефектов, связанных с пластинами статора, и наоборот, составляющие на частоте вращения, умноженной на число пластин ротора, свидетельствуют о дефектах, связанных с пластинами ротора.
Для многих составляющих вибрации электрической природы характерно их немедленное исчезновение с отключением электропитания.
C.7. Возмущения от ременного привода
В общем случае существует два вида проблем, связанных с ременным приводом, когда на работу этого привода оказывают влияние сторонние дефекты и когда дефекты имеют место на самом ремне.
В первом случае, хотя ремень и вибрирует, это является следствием вынуждающих сил со стороны других источников, поэтому замена ремня не принесет желаемых результатов. Обычными источниками таких сил являются дисбаланс в системе привода, эксцентриситет шкивов, несоосность и ослабление механических соединений. Таким образом, прежде чем менять ремни, необходимо провести анализ вибрации для выявления источника возбуждения.
Если ремни реагируют на внешние вынуждающие силы, частота их вибрации будет, скорее всего, той же самой, что и частота возмущения. При этом частоту возмущения можно определить с помощью стробоскопической лампы, настраивая ее таким образом, чтобы в свете лампы ремень казался неподвижным.
