轉軸裂紋的故障機理說明

 一、故障機理
       轉軸裂紋對振動的響應與裂紋所處的軸向位置、裂紋深度及受力情況有關。視裂紋所處部位應力狀態的不同，裂紋會呈現出三種不同的形態。
 (1)閉裂紋
       轉軸在壓應力情況下旋轉時，裂紋始終處于閉合狀態。例如，轉子重量不大、不平衡離心力較小或不平衡力正好處于裂紋的對側時就是這種情況。閉裂紋對轉軸振動影響不大，難以察覺。
  (2)開裂紋
       當裂紋區處于拉應力狀態時，軸裂紋始終處于張開狀態。開裂紋會造成軸剛度不對稱，使振動帶有非線性性質，伴有2×、3×、…等高頻成分，隨著裂紋的擴展，l×、2×、等頻率的幅值也隨之增大。
(3)開閉裂紋
       當裂紋區的應力是由自重或其他徑向載荷產生時，軸每旋轉一周，裂紋就會開閉一次，對振動的影響比較復雜。理論分析表明，帶有裂紋的轉子的振動響應可分別按偏心及重力兩種影響因素考慮，再作線性疊加。由于偏心因素的影響，振動峰值會出現在與兩個不對稱剛度相應的臨界轉速之間；而重力因素的影響結果，是在轉速約為無裂紋轉軸的臨界轉速處時，會出現較大峰值。
       裂紋的張開或閉合與裂紋的初始狀態、偏心、重力的大小及渦動的速度有關，同時也與裂紋的深度有關。若轉子是同步渦動，裂紋會只保持一種狀態，即張開或閉合，這與其初始態有關。在非同步渦動時，裂紋在一定條件下也可能會一直保持張開或閉合狀態，但通常情況下，轉軸每旋轉一周，裂紋都會有開有閉。在這種情況下，裂紋越深，其在一周內張開的時間會越長，會超過一半周期長度，同時裂紋張開的時間也會越晚。這可以作為判斷裂紋深度的一個定性標準。