评估轴承错位对转子振动的影响

轴承是世界上最古老的发明之一，也是最常见的发明之一。通常，这些部分是在旋转机械中发现的，有助于支撑其他组件，减少元素之间的摩擦以及传递各种负载。要正确工作，必须正确对齐轴承，否则它们会产生振动，从而导致过早的设备故障。使用Comsol®软188金宝搏优惠件，您可以研究轴承未对准如何影响旋转机器的振动。

轴承：现代旋转设备的古老部分

人类使用了很长一段时间的轴承，甚至可能在发明方向盘之前。古埃及的象形文字描绘了这些部分的石材版本（用于手工钻的设备），但最早发现的轴承是后来发现的，在罗马Nemi船（公元前40年左右）上发现。莱昂纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci）还为他的直升机设计绘制了一个轴承，伽利略描述了第一个笼中的滚珠轴承。

描绘滚动元件的轴承，该元件支撑着偏离中心的转子轴。

如今，有许多不同类型的轴承，其形状和尺寸取决于用途。例如，巨型辊子轴承可以移动建筑物（例如灯塔），而微小的滚珠轴承对MEMS有帮助。另一个例子是流体动力轴承，其中包括薄液膜，有助于减少零件之间的摩擦，对旋转机械有用：

• 汽轮机
• 冷却泵
• 船
• 精细的加工和完成
• 电动机

旋转系统的一个常见问题是承受不对对准，这会影响其整体性能。例如，未对准的轴承是振动的主要原因之一，导致噪声过多，（最终）设备的过早故障。此外，未对准的轴承可以增加旋转机的扭矩，这使其在操作过程中消耗更多的功率。

尽管存在这些缺点，但在设置或维护设备时并不总是执行轴承的对准或重新调整，因为尚不清楚收益有多好处。（例如，是否值得重新调整汽车中的所有100多个轴承，以使效率和寿命的略有提高？）此外，所有轴承都可以处理一定数量的未对准，尽管这取决于该部件的类型和功能。

为了深入了解未对准的轴承如何影响各种机械，工程师可以使用模拟。在这里，我们检查了使用轴承错位对旋转系统的影响旋转动力学模块，是结构力学模块和188金宝搏优惠comsolMultiphysics®软件。

分析comsolMultiphysics®中的轴承未对准188金宝搏优惠

在此示例中，该模型相对简单，由两个流体动力轴承组成，它们之间的磁盘以及支撑在其上的转子轴组成。该磁盘位于轴承之间，其偏心安装在转子（或重心偏移到磁盘的几何中心的偏移）上会导致质量不平衡，从而导致后者旋转。为了测试该设置中轴承的效果，进行了两次时间依赖的模拟，两次轴承都正确对齐，并且一次右轴承未对准。

转子和轴承模拟的设置。

这带有流体动力轴承的梁转子界面使您能够捕获此组件的行为，轻松耦合转子和轴承的行为。模拟中还包括转子的材料和几何特性以及轴承上流体膜的重要参数，例如动态粘度，可压缩性等。（有关其他详细信息，您可以查看轴承错位教程文档）

轴承比对如何影响旋转系统中的振动？

要回答这个问题，让我们首先看一下转子的压力和轴承上的压力。在这里，最大弯曲应力直接在转子的中间，并且两个轴承都有压力。这些结果配对在一起，表明轴将以强力压在流体膜上的方式弯曲，进而构成轴承的压力。当转子刷在薄膜和轴承上时，可能会导致振动。但是，当轴承未对准时，压力会更糟吗？

从结果来看，尽管最大压力大致相同，但分布在未对准的轴承中是不中间的，因为轴承中的压力分布支持轴的负载。轴承中的压力分布直接受流体膜的厚度影响，因此不偏置表明接触可能发生在轴承边缘附近。

von mises在转子中的应力和轴承上的压力（左）以及右轴承在且未对齐时的压力分布进行比较（右）。

您还可以确定转子在每种情况下稳定的速度。在这里，未对准轴承的转子具有较高的初始速度。因此，转子试图更快地达到稳定的平衡，这使其比具有两个对齐轴承的转子更快地稳定。但是，速度振荡的幅度较大，这意味着随着未对准的轴承，振动将更加严重。

右轴承的速度有或没有错位。

接下来，让我们检查两个轴承中转子的轨道，以及它们如何比较右轴承不对齐。如下所示，左侧轴承中转子的轨道几乎完全不受未对准的影响。但是，它在右轴承中转子的轨道中起着更重要的作用。旋转模式仍然相似，但是转子的稳态位置在未对准的轴承中较高。因此，带有未对准轴承的转子将在轴承顶部附近（或反对）流体膜靠近（或反对）。由于转子将在中心偏离中心，因此其在操作过程中的旋转可能会导致转子刷在流体膜和轴承上，增加振动并导致两部分更快地磨损。

当右轴承是并且不对齐时，左轴承的轨道（左），右轴承（中）和转子（右）（右）。

检查这些结果的另一种方法是使用动画，如下所示。轴承中转子横向运动的大小非常小。因此，将转子的位移缩放以更好地可视化。在这里，您可以看到转子的初始移动更加极端，而错位的轴承则具有更高的平衡位置，更接近轴承。

转子的动画而无需错位。

转子的动画，带有未对准的轴承。

通过诸如此类的模型，工程师可以确定轴承未对准有多少影响旋转系统中的振动。通过这种类型的分析，他们可以可视化未对准的效果，确定是否值得对齐某个轴承以及如何影响转子系统的寿命。

下一步

尝试对此示例进行建模：单击下面的按钮前往应用程序库，其中包括您可以查看的文档和可以下载的MPH文件。

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