過(guò)程機(jī)器的安全可靠性PPT課件

1、14.1 4.1 高速轉(zhuǎn)子軸的臨界轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)子軸的臨界轉(zhuǎn)速 一、臨界轉(zhuǎn)速的概念一、臨界轉(zhuǎn)速的概念 高速回轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子軸系，其軸心與高速回轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子軸系，其軸心與質(zhì)心不可能完全重合，總有一定的偏心距質(zhì)心不可能完全重合，總有一定的偏心距存在。當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)受到周存在。當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)受到周期性的離心力干擾而發(fā)生振動(dòng)。期性的離心力干擾而發(fā)生振動(dòng)。 如果離心干擾力的頻率與轉(zhuǎn)子軸系的如果離心干擾力的頻率與轉(zhuǎn)子軸系的固有頻率相等時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生共振，此固有頻率相等時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為軸的時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為軸的臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速。 第1頁(yè)/共18頁(yè)24.1 4.1 高速轉(zhuǎn)子軸的臨

2、界轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)子軸的臨界轉(zhuǎn)速 一、臨界轉(zhuǎn)速的概念一、臨界轉(zhuǎn)速的概念 轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速不止一個(gè)，與系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速不止一個(gè)，與系統(tǒng)的自由度數(shù)目有關(guān)。如果忽略軸本身的質(zhì)量自由度數(shù)目有關(guān)。如果忽略軸本身的質(zhì)量而把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)化為集中載荷時(shí)，自由度數(shù)目而把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)化為集中載荷時(shí)，自由度數(shù)目與轉(zhuǎn)子數(shù)量相同；當(dāng)軸的質(zhì)量遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子數(shù)量相同；當(dāng)軸的質(zhì)量遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量或是一根不帶轉(zhuǎn)子的光軸時(shí)，理論的質(zhì)量或是一根不帶轉(zhuǎn)子的光軸時(shí)，理論上有無(wú)窮多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速。上有無(wú)窮多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速。 臨界轉(zhuǎn)速中數(shù)值最小的為一階臨界轉(zhuǎn)臨界轉(zhuǎn)速中數(shù)值最小的為一階臨界轉(zhuǎn)速，依次類推。速，依次類推。 第2頁(yè)/共18頁(yè)34.1 4.1 高速轉(zhuǎn)子

3、軸的臨界轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)子軸的臨界轉(zhuǎn)速 二、臨界轉(zhuǎn)速的求解二、臨界轉(zhuǎn)速的求解 臨界轉(zhuǎn)速的大小與軸的直徑、長(zhǎng)度、臨界轉(zhuǎn)速的大小與軸的直徑、長(zhǎng)度、材質(zhì)、支承形式，以及轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、形狀材質(zhì)、支承形式，以及轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、形狀和在軸上的位置等因數(shù)有關(guān)。和在軸上的位置等因數(shù)有關(guān)。 臨界轉(zhuǎn)速的求解方法很多，有特征值臨界轉(zhuǎn)速的求解方法很多，有特征值法，影響系數(shù)法等。現(xiàn)在已有專用程序計(jì)法，影響系數(shù)法等。現(xiàn)在已有專用程序計(jì)算。算。 第3頁(yè)/共18頁(yè)44.1 4.1 高速轉(zhuǎn)子軸的臨界轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)子軸的臨界轉(zhuǎn)速 三、剛性軸和撓性軸三、剛性軸和撓性軸 剛性軸剛性軸是指軸的轉(zhuǎn)速處于一階臨界轉(zhuǎn)是指軸的轉(zhuǎn)速處于一階臨界轉(zhuǎn)速之下；速之下

4、；撓性軸撓性軸是指軸的轉(zhuǎn)速高于一階臨是指軸的轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速。界轉(zhuǎn)速。 設(shè)計(jì)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，一般要求：設(shè)計(jì)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，一般要求： )3 , 2 , 1(7 . 04 . 175. 0) 1(1knnn：nn：kcckc撓撓性性軸軸剛剛性性軸軸第4頁(yè)/共18頁(yè)54.2 4.2 機(jī)器的振動(dòng)與隔振機(jī)器的振動(dòng)與隔振 一、隔振的基本原理一、隔振的基本原理 機(jī)器由于有未被平衡的慣性力及力矩，機(jī)器由于有未被平衡的慣性力及力矩，不可避免地會(huì)引起振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)傳遞給基礎(chǔ)不可避免地會(huì)引起振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)傳遞給基礎(chǔ)及相連接的裝置，造成基礎(chǔ)的破壞和振動(dòng)。及相連接的裝置，造成基礎(chǔ)的破壞和振動(dòng)。 隔振裝置的基本原理就是在機(jī)器與

5、基礎(chǔ)隔振裝置的基本原理就是在機(jī)器與基礎(chǔ)之間安裝一彈性裝置，通過(guò)合理地設(shè)計(jì)隔振之間安裝一彈性裝置，通過(guò)合理地設(shè)計(jì)隔振器，減弱機(jī)器傳給基礎(chǔ)的干擾力。器，減弱機(jī)器傳給基礎(chǔ)的干擾力。 隔振措施：采用軟彈簧隔振措施：采用軟彈簧減小系統(tǒng)剛度、減小系統(tǒng)剛度、增大機(jī)器質(zhì)量、改變隔振器尺寸增大機(jī)器質(zhì)量、改變隔振器尺寸等。等。 第5頁(yè)/共18頁(yè)64.2 4.2 機(jī)器的振動(dòng)與隔振機(jī)器的振動(dòng)與隔振 二、隔振器二、隔振器 隔振器由彈性元件構(gòu)成，有橡膠隔振隔振器由彈性元件構(gòu)成，有橡膠隔振器、彈簧隔振器和組合型隔振器。器、彈簧隔振器和組合型隔振器。 第6頁(yè)/共18頁(yè)74.3 4.3 高速轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度高速轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度

6、一、高速轉(zhuǎn)盤的強(qiáng)度一、高速轉(zhuǎn)盤的強(qiáng)度 轉(zhuǎn)盤除受離心慣性力以外，還受到過(guò)轉(zhuǎn)盤除受離心慣性力以外，還受到過(guò)盈安裝在軸上而產(chǎn)生的應(yīng)力，是一個(gè)三維盈安裝在軸上而產(chǎn)生的應(yīng)力，是一個(gè)三維問(wèn)題。問(wèn)題。 二次計(jì)算法二次計(jì)算法是把轉(zhuǎn)盤簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱平是把轉(zhuǎn)盤簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱平面問(wèn)題，有一定的近似性。面問(wèn)題，有一定的近似性。 對(duì)轉(zhuǎn)盤的應(yīng)力計(jì)算常采用對(duì)轉(zhuǎn)盤的應(yīng)力計(jì)算常采用有限元法有限元法，計(jì)算精度較高。計(jì)算精度較高。 第7頁(yè)/共18頁(yè)84.3 4.3 高速轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度高速轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度二、轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度二、轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度 可以近似地把轉(zhuǎn)鼓簡(jiǎn)化成受內(nèi)壓的容可以近似地把轉(zhuǎn)鼓簡(jiǎn)化成受內(nèi)壓的容器，只不過(guò)內(nèi)壓是由鼓壁、篩網(wǎng)和物料引器

7、，只不過(guò)內(nèi)壓是由鼓壁、篩網(wǎng)和物料引起的離心壓力而組成。起的離心壓力而組成。 如果無(wú)擋液板和鼓底，只有周向應(yīng)力如果無(wú)擋液板和鼓底，只有周向應(yīng)力 ，否則有兩項(xiàng)應(yīng)力，否則有兩項(xiàng)應(yīng)力 和和 。 邊緣應(yīng)力的計(jì)算需采用有限元方法。邊緣應(yīng)力的計(jì)算需采用有限元方法。 第8頁(yè)/共18頁(yè)94.3 4.3 高速轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度高速轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度 二、轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度二、轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度 對(duì)應(yīng)力的校核采用第三強(qiáng)度理論對(duì)應(yīng)力的校核采用第三強(qiáng)度理論 另外考慮焊縫系數(shù)另外考慮焊縫系數(shù) 和開(kāi)孔系數(shù)和開(kāi)孔系數(shù) 的影響的影響 第9頁(yè)/共18頁(yè)104.4 4.4 機(jī)器的故障診斷機(jī)器的故障診斷一、參數(shù)的檢測(cè)（信號(hào)采集）一、參數(shù)的檢測(cè)（信號(hào)采集

8、） 振聲診斷、振動(dòng)診斷、超聲波診斷、熱振聲診斷、振動(dòng)診斷、超聲波診斷、熱像診斷、功率測(cè)定診斷等。像診斷、功率測(cè)定診斷等。二、信號(hào)處理二、信號(hào)處理 根據(jù)收集到的信息，進(jìn)行參數(shù)對(duì)比。根據(jù)收集到的信息，進(jìn)行參數(shù)對(duì)比。三、評(píng)價(jià)決策三、評(píng)價(jià)決策 對(duì)所確定的故障進(jìn)行防治處理或控制。對(duì)所確定的故障進(jìn)行防治處理或控制。第10頁(yè)/共18頁(yè)114.5 4.5 流體密封技術(shù)流體密封技術(shù)一、填料函密封一、填料函密封 填料填料函函密封常用作密封常用作離心泵、壓縮機(jī)、真空離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)等轉(zhuǎn)軸密封泵、攪拌機(jī)等轉(zhuǎn)軸密封 。 當(dāng)軸與填料有相對(duì)當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于填料的塑運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于填料的塑性，使它產(chǎn)生徑

9、向力，性，使它產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。并與軸緊密接觸。1-外殼；2-填料；3-液封圈4-填料壓蓋；5-底襯套第11頁(yè)/共18頁(yè)124.5 4.5 流體密封技術(shù)流體密封技術(shù)二、機(jī)械密封（端面接觸密封）二、機(jī)械密封（端面接觸密封） 機(jī)械密封是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相機(jī)械密封是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。的軸封裝置。 第12頁(yè)/共18頁(yè)134.5 4.5 流體密封技術(shù)流體密封技術(shù)二、機(jī)械密封二、機(jī)械密封 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)(1)密封可靠，

10、泄露量很小，其泄漏約為軟填料密密封可靠，泄露量很小，其泄漏約為軟填料密 封的封的1%1%；(2) (2) 使用壽命較長(zhǎng)；使用壽命較長(zhǎng)；(3) (3) 擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封的擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封的10%10%50%50%；(4) (4) 抗振性好，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)以及軸對(duì)密封腔的抗振性好，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)以及軸對(duì)密封腔的偏斜不敏感；偏斜不敏感；(5) (5) 適用范圍廣，能用于高低溫、高壓、及腐蝕介適用范圍廣，能用于高低溫、高壓、及腐蝕介質(zhì)的密封。質(zhì)的密封。 第13頁(yè)/共18頁(yè)144.5 4.5 流體密封技術(shù)流體密封技術(shù)二、機(jī)械密封二、機(jī)械密封 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：(1)

11、(1)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)加工要求高；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)加工要求高；(2)(2)安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技術(shù)水平；術(shù)水平；(3)(3)造價(jià)高。造價(jià)高。 第14頁(yè)/共18頁(yè)154.5 4.5 流體密封技術(shù)流體密封技術(shù)三、迷宮密封三、迷宮密封 工作原理：工作原理：當(dāng)氣流通過(guò)梳齒狀密封當(dāng)氣流通過(guò)梳齒狀密封片間隙時(shí)，氣流近似地經(jīng)歷了一個(gè)等片間隙時(shí)，氣流近似地經(jīng)歷了一個(gè)等熵膨脹過(guò)程，其壓力下降，流速增加；熵膨脹過(guò)程，其壓力下降，流速增加；當(dāng)氣流進(jìn)入兩個(gè)密封片之間的空腔時(shí)，當(dāng)氣流進(jìn)入兩個(gè)密封片之間的空腔時(shí)，由于截面積的突然擴(kuò)大，形成劇烈的由于截面積的突然擴(kuò)大，形成劇

12、烈的旋渦，速度幾乎完全損失，而壓力沒(méi)旋渦，速度幾乎完全損失，而壓力沒(méi)有變化；隨后氣流每流經(jīng)一個(gè)密封片有變化；隨后氣流每流經(jīng)一個(gè)密封片的間隙和空腔時(shí)，壓力逐漸降低。從的間隙和空腔時(shí)，壓力逐漸降低。從而可減少泄漏損失，起到密封的作用。而可減少泄漏損失，起到密封的作用。 迷宮密封原理第15頁(yè)/共18頁(yè)164.5 4.5 流體密封技術(shù)流體密封技術(shù)三、迷宮密封三、迷宮密封 迷宮密封的結(jié)構(gòu)形式第16頁(yè)/共18頁(yè)17思考題思考題1. 1.何為軸的臨界轉(zhuǎn)速？何為軸的臨界轉(zhuǎn)速？2. 2.剛性軸與撓性軸的區(qū)別？剛性軸與撓性軸的區(qū)別？3. 3.隔振裝置的基本原理？隔振裝置的基本原理？4. 4.機(jī)器的隔振措施？機(jī)器的隔振措施？5. 5.機(jī)器的故障診斷系統(tǒng)包括哪幾部分？機(jī)器的故障診斷系統(tǒng)包