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1、1,第四章 过程机器的安全可靠性,4.1 高速转子轴的临界转速 4.2 机器的振动与隔振 4.3 高速转盘与转鼓的强度 4.4 机器的故障诊断 4.5 流体密封技术,2,4.1 高速转子轴的临界转速,一、临界转速的概念 高速回转机械的转子轴系，其轴心与质心不可能完全重合，总有一定的偏心距存在。当机器运转时，整个系统会受到周期性的离心力干扰而发生振动。 如果离心干扰力的频率与转子轴系的固有频率相等时，系统就会发生共振，此时的转速称为轴的临界转速。,3,4.1 高速转子轴的临界转速,一、临界转速的概念 转轴的临界转速不止一个，与系统的自由度数目有关。如果忽略轴本身的质量而把转子转化为集中载荷时，自
2、由度数目与转子数量相同；当轴的质量远大于转子的质量或是一根不带转子的光轴时，理论上有无穷多个临界转速。 临界转速中数值最小的为一阶临界转速，依次类推。,4,4.1 高速转子轴的临界转速,二、临界转速的求解 临界转速的大小与轴的直径、长度、材质、支承形式，以及转子的质量、形状和在轴上的位置等因数有关。 临界转速的求解方法很多，有特征值法，影响系数法等。现在已有专用程序计算。,5,4.1 高速转子轴的临界转速,三、刚性轴和挠性轴 刚性轴是指轴的转速处于一阶临界转速之下；挠性轴是指轴的转速高于一阶临界转速。 设计轴的转速时，一般要求：,6,4.2 机器的振动与隔振,一、隔振的基本原理 机器由于有未被
3、平衡的惯性力及力矩，不可避免地会引起振动，振动会传递给基础及相连接的装置，造成基础的破坏和振动。 隔振装置的基本原理就是在机器与基础之间安装一弹性装置，通过合理地设计隔振器，减弱机器传给基础的干扰力。 隔振措施：采用软弹簧减小系统刚度、增大机器质量、改变隔振器尺寸等。,7,4.2 机器的振动与隔振,二、隔振器 隔振器由弹性元件构成，有橡胶隔振器、弹簧隔振器和组合型隔振器。,8,4.3 高速转盘和转鼓的强度,一、高速转盘的强度 转盘除受离心惯性力以外，还受到过盈安装在轴上而产生的应力，是一个三维问题。 二次计算法是把转盘简化为轴对称平面问题，有一定的近似性。 对转盘的应力计算常采用有限元法，计算
4、精度较高。,9,4.3 高速转盘和转鼓的强度,二、转鼓的强度 可以近似地把转鼓简化成受内压的容器，只不过内压是由鼓壁、筛网和物料引起的离心压力而组成。 如果无挡液板和鼓底，只有周向应力，否则有两项应力和。 边缘应力的计算需采用有限元方法。,10,4.3 高速转盘和转鼓的强度,二、转鼓的强度 对应力的校核采用第三强度理论 另外考虑焊缝系数和开孔系数的影响,11,4.4 机器的故障诊断,一、参数的检测（信号采集） 振声诊断、振动诊断、超声波诊断、热像诊断、功率测定诊断等。 二、信号处理 根据收集到的信息，进行参数对比。 三、评价决策 对所确定的故障进行防治处理或控制。,12,4.5 流体密封技术,
5、一、填料函密封 填料函密封常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机等转轴密封 。 当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。,1-外壳；2-填料；3-液封圈 4-填料压盖；5-底衬套,13,4.5 流体密封技术,二、机械密封（端面接触密封） 机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。,14,4.5 流体密封技术,二、机械密封 优点：(1)密封可靠，泄露量很小，其泄漏约为软填料密 封的1%；(2) 使用寿命较长；(3) 擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%50%；(4) 抗振性好，
6、对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感；(5) 适用范围广，能用于高低温、高压、及腐蚀介质的密封。,15,4.5 流体密封技术,二、机械密封 缺点：(1)结构较复杂，对加工要求高；(2)安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平；(3)造价高。,16,4.5 流体密封技术,三、迷宫密封,工作原理：当气流通过梳齿状密封片间隙时，气流近似地经历了一个等熵膨胀过程，其压力下降，流速增加；当气流进入两个密封片之间的空腔时，由于截面积的突然扩大，形成剧烈的旋涡，速度几乎完全损失，而压力没有变化；随后气流每流经一个密封片的间隙和空腔时，压力逐渐降低。从而可减少泄漏损失，起到密封的作用。,迷宫密封原理,17,4.5 流体密封技术,三、迷宫密封,迷宫密封的结构形式,18,思考题,何为轴的临界转速？ 刚性轴与挠性轴的区别？ 隔振装置的基本原理？ 机器的隔振措施？ 机器的故障诊断系统包括哪几部分？ 高速转盘和转鼓的强度计算方法有_，_。 为什么填料函密封要进行润滑？ 机械密封也称为_？ 简述迷宫密封原理？ 迷宫密封的动件和静件之间是否有接触？,
