Selon leurs principes de fonctionnement, les paliers glissants peuvent être divisés en deux types : les paliers hydrostatiques et les paliers dynamiques, comme le montrent la Figure 1 et la Figure 2 ci-dessous.
Figure 1 Schéma de principe d'un palier hydrostatique coulissant
Figure 2 Diagramme schématique du roulement à pression dynamique coulissant
Défauts communs :
1) Desserrage de l'alliage Babbitt ;
2) Usure anormale, rayures et grippage des roulements ;
3) Fatigue des roulements ;
4) Corrosion des roulements ;
5) Ajustement lâche du boîtier de roulement ;
6) Jeu de palier incorrect.
Description:
L'oscillation du film d'huile de roulement est un phénomène de résonance de grande amplitude qui se produit lorsque le mouvement tourbillonnant du tourillon coïncide avec la fréquence de vibration naturelle du rotor. Sa caractéristique est que la force entrante est très forte, l'amplitude augmente soudainement et bientôt des fissures locales du film d'huile se produisent, provoquant des frottements entre le tourillon et les coussinets de roulement, émettant un fort rugissement, endommageant gravement les roulements et les rotors. Certaines personnes comparent ce phénomène d'oscillation instable à une vague, dans laquelle la vague du film d'huile se déplace autour du tourillon dans l'espace de roulement, et le tourillon flotte dans la vague et est poussé vers l'avant. Comme une planche de surf, la vitesse moyenne de la vague est la vitesse de rotation du journal.
Le diagnostic de tels défauts est généralement basé sur le fait que la fréquence de vibration est proche de la moitié de la vitesse de rotation. Cependant, il faut noter que les vibrations avec une fréquence de vibration proche de la moitié de la fréquence de vitesse de rotation ne sont pas nécessairement causées par des oscillations du film d'huile, et d'autres défauts peuvent également provoquer des vibrations similaires à demi-fréquence. Par exemple, le frottement local entre le rotor et le stator peut exciter des vibrations à demi-fréquence ; Lorsque le joint annulaire flottant est bloqué et perd son effet flottant, la fréquence de vibration excitée est de 43 % - 47 % de la fréquence de vitesse de rotation ; De plus, la force d'excitation du flux d'air dans la roue et le diffuseur peut également exciter des vibrations à près de la moitié de la fréquence.
Les principales caractéristiques de défaut de l'oscillation du film d'huile dans les roulements sont les suivantes :
L'oscillation du film d'huile est une vibration auto-excitée. L'énergie nécessaire pour maintenir la vibration est générée par la rotation de l'arbre lui-même et n'est pas affectée par les forces d'excitation externes. Une fois qu'une oscillation de film d'huile de grande amplitude se produit, si la vitesse de rotation continue d'augmenter, l'amplitude ne diminuera pas et la fréquence de vibration est toujours la fréquence de vibration naturelle de premier ordre du rotor. Le mode de vibration en flexion du rotor est également le mode de vibration du premier ordre, qui n'est pas lié à l'augmentation de la vitesse de rotation. Cette caractéristique d'oscillation du film d'huile est différente de la situation vibratoire du rotor lorsqu'il dépasse la vitesse de rotation critique. De plus, les vibrations auto-excitées ont une caractéristique soudaine, de sorte que l'apparition et la disparition de l'oscillation du film d'huile sont également soudaines, ce qui est complètement différent du phénomène d'augmentation progressive des vibrations lorsque le rotor dépasse la vitesse critique.
Pour les rotors à grande vitesse et légèrement chargés, la vitesse de rotation à laquelle les oscillations du film d'huile se produisent est toujours supérieure à deux fois la première vitesse de rotation critique du système de rotor. Pour les systèmes de roulement de rotor avec une faible stabilité, la fréquence de tourbillon à demi-vitesse se produit généralement à une vitesse de rotation inférieure avant l'apparition de l'oscillation du film d'huile. Par conséquent, il est possible d'observer s'il existe une fréquence de tourbillon sur le diagramme spectral à différentes vitesses de rotation. Si le rapport de la fréquence de tourbillon à la fréquence de la vitesse de rotation est Ω/ ω dans la plage d'environ 0.35-0.5, on peut considérer que le vortex à demi-vitesse existait déjà avant l'oscillation du film d'huile. Tant que la fréquence du vortex est proche de la fréquence de vibration naturelle du premier ordre du système rotor, il est possible de déclencher un violent phénomène d'oscillation du film d'huile.
Avant que l'oscillation du film d'huile ne se produise, le rapport de fréquence de tourbillon Ω/ ω Généralement, il est constant dans une certaine plage de vitesse de rotation, mais le rapport de fréquence de tourbillon de certains roulements peut avoir une légère tendance à la baisse à mesure que la vitesse de rotation augmente. Cette situation peut être due à une augmentation de la température de l'huile et à une augmentation des fuites d'huile.
L'amplitude change. Bien que la fréquence du tourbillon soit déjà apparue dans la plage des basses vitesses, la vibration du rotor n'est pas grave. L'oscillation du film d'huile ne se produit que lorsque la fréquence de tourbillon est proche de la fréquence de vibration naturelle de premier ordre du rotor. L'amplitude de la composante de fréquence de tourbillon à demi-vitesse d'origine augmente soudainement, devenant la fréquence de vibration principale qui contrôle la vibration du rotor. Ceci peut être clairement observé sur le diagramme spectral, et la fréquence de vibration principale du rotor après l'oscillation du film d'huile est également fixe.
L'oscillation du film d'huile est une résonance non linéaire du film d'huile, et des vibrations intenses peuvent stimuler la fréquence d'oscillation du film d'huile Ω et la fréquence de vitesse de rotation ω Plusieurs composantes de fréquence et les fréquences combinées de différence de somme de. Les vibrations non linéaires existent non seulement dans les oscillations du film d'huile, mais se produisent également lorsque le rotor et les composants fixes frottent, et lorsque des oscillations du film d'huile se produisent dans les roulements, elles s'accompagnent souvent d'un frottement entre le tourillon et le roulement. Par conséquent, il est nécessaire d'identifier soigneusement si les oscillations du film d'huile ou le frottement du rotor ont causé des défaillances.
La fréquence principale du défaut de frottement sur le diagramme de spectre est précise (ω est la fréquence de la vitesse de rotation et i est un entier positif), tandis que le rapport de fréquence d'oscillation du film d'huile Ω/ ω est généralement inférieur à 1/2. Dans des conditions de fortes vibrations, qu'il s'agisse d'une oscillation du film d'huile ou d'une défaillance par frottement, il peut y avoir une composante de fréquence combinée de somme et de différence entre la fréquence de vitesse de rotation et la fréquence de vibration principale du rotor.
Lorsque l'oscillation du film d'huile se produit, la forme de la trajectoire du centre de l'axe est désordonnée et divergente, et de nombreuses lignes de trajectoire irrégulières se superposent pour former une forme de pétale.
Lorsque l'oscillation du film d'huile se produit, en raison de la vibration auto-excitée intense du rotor, le film d'huile du roulement se fissure, entraînant une collision et un frottement simultanés entre le tourillon et les coussinets de roulement, parfois avec un rugissement fort. L'action combinée de la résonance du film d'huile et du tourbillon de friction dans les roulements peut provoquer d'importantes vibrations du rotor, causant de graves dommages aux roulements et aux joints à labyrinthe. Après démontage et inspection de la machine, on peut constater que les coquilles de roulement présentent différents degrés d'évasement ou de rayures aux deux extrémités, et que le joint à labyrinthe intermédiaire a été usé, montrant des traces de flexion de premier ordre du rotor le long de la direction axiale. Une fois que la vitesse du rotor entre dans la zone de résonance du film d'huile, la vitesse augmentera, la fréquence d'oscillation ne changera pas et l'amplitude ne diminuera pas. Cependant, lorsque la vitesse de rotation est abaissée, la vibration ne disparaît pas immédiatement. La vitesse de rotation à laquelle l'oscillation du film d'huile disparaît est inférieure à sa vitesse de rotation initiale, qui est le phénomène inertiel d'oscillation du film d'huile.
Tableau 1 Caractéristiques typiques des défauts des paliers lisses
Exemple diagnostique :
Un compresseur d'air dans une entreprise se compose d'un cylindre haute pression et d'un cylindre basse pression. Après une révision du cylindre basse pression, la vibration de l'arbre aux deux extrémités du rotor a continué d'augmenter, avec une amplitude de 50-55 μ m. Dépasse nettement la valeur autorisée de 33 μm. Cependant, la boîte de surpression à l'extrémité avant du cylindre basse pression et le cylindre haute pression à l'extrémité arrière vibrent légèrement. Les diagrammes du spectre de fréquence des points de mesure des vibrations sur les paliers avant et arrière du vérin basse pression sont représentés sur les figures (a) et (b) :
Avis diagnostiques :
La fréquence de vibration principale sur la figure est de 91,2 Hz, avec une amplitude plus de trois fois supérieure à celle de la composante de fréquence de puissance de 190 Hz. De plus, il existe deux et quatre composantes de fréquence. Il convient de noter qu'en plus de la très importante basse fréquence de 91,2 Hz sur la figure, la composante d'octave 4- est également très évidente. L'analyse du signal vibratoire de la machine est la suivante :
La composante basse fréquence est importante et son rapport à la composante de fréquence de puissance est 0.48, ce qui peut être considéré comme le tourbillon à demi-vitesse instable du film d'huile de roulement ;
La cause de l'instabilité du film d'huile peut être un mauvais alignement des accouplements aux deux extrémités du cylindre basse pression, ce qui modifie l'amplitude et la direction de la charge sur le roulement.
Validation de fabrication :
Lors de l'inspection d'arrêt, les problèmes suivants ont été constatés :
Le jeu de roulement dépasse la valeur autorisée (le jeu maximal autorisé de conception est de {{0}}.18 mm et le jeu mesuré est de 0,21 mm) ;
L'épaisseur des cinq patins inclinables est inégale et la différence entre les parties les plus minces et les plus épaisses du même patin est de {{0}} 0,03 mm, ce qui dépasse la valeur de conception autorisée. La précharge sur la surface intérieure de la plaquette est dans un état négatif (la valeur Pr est conçue pour être de 0,027, maintenant réduite à -0.135), ce qui réduit la stabilité de fonctionnement du roulement ;
L'alignement de l'accouplement aux deux extrémités ne répond pas aux exigences, l'alignement parallèle dépasse la tolérance et le sens d'ouverture de l'alignement angulaire est opposé, ce qui entraîne des forces de désalignement supplémentaires pendant le fonctionnement de la machine.
Lors de la révision, les problèmes ci-dessus ont été corrigés et, après la mise en service de la machine, elle est revenue à la normale. La valeur de vibration totale des roulements aux deux extrémités du cylindre basse pression a diminué à 20 μm. Avant la maintenance, la composante basse fréquence de 91,2 Hz qui reflétait l'instabilité du film d'huile de roulement et la composante de fréquence 4- fois qui reflétait un mauvais alignement sur le spectre de fréquence d'origine ont toutes deux disparu (figures c et d).
En savoir plusUtah Roulements composites métal-polymère:
Les roulements composites métal-polymère sont des manchons, des bagues sans huile métal-polymère. Ils peuvent être utilisés là où aucune huile ne peut être appliquée ou si l'huile est difficile à appliquer. Faible usure, faible frottement et longue durée de vie. La charge se répartira sur une zone plus large en raison de la nature élastique du matériau du roulement.
Propriétés de faible glissement assurant la précision du fonctionnement de la machine à faible vitesse de glissement.
Caractéristiques:
Faible vibration, faible bruit et non polluant en fonctionnement.
La charge de PTFE et de plomb est transférée à l'arbre d'accouplement pour améliorer les propriétés de fonctionnement.
Peut être utilisé avec une faible dureté de l'arbre d'accouplement, de sorte que le traitement des arbres est facile.
La machine sera compacte en raison de la faible épaisseur et du faible poids de la douille.
L'électrodéposition est possible pour empêcher la corrosion.
