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旋涡气泵叶轮不平衡量的振动响应规律研究需围绕质量偏心引发的激振力展开,其振动特性与不平衡量大小、分布位置及转速密切相关。叶轮作为高速旋转部件,微小质量偏心会产生周期性离心力,通过轴系传递至泵体,引发结构共振与噪声辐射,影响系统稳定性与使用寿命。
振动响应的幅值与频率特性受不平衡量等级与转速耦合影响。在临界转速以下,振动幅值随转速平方增长,呈现刚性转子振动特征;当转速接近系统固有频率时,共振现象导致幅值急剧增大,需通过动平衡校正将不平衡量控制在允许范围内。叶轮不平衡量的径向分布差异会改变激振力方向,周向不平衡易引发轴系横向振动,而轴向偏置则可能导致轴承附加力矩,加剧端盖密封磨损。
振动信号的频谱分析可揭示不平衡故障特征。正常运行时,气泵振动以旋转频率为主频,伴随少量谐波成分;当存在不平衡量时,基频幅值显著升高,且谐波能量占比增大,尤其是二倍频与四倍频成分可能因轴系不对中或轴承间隙协同作用而增强。通过振动加速度传感器采集的时域波形,可观察到周期性冲击信号,其脉冲间隔对应叶轮旋转周期,脉冲幅值与不平衡量呈正相关。
结构传递路径对振动响应有显著影响。叶轮通过键连接传递扭矩,轴系的刚度分布决定振动能量的传递效率,柔性轴系易在不平衡激励下产生较大挠度,而刚性轴系则将振动更多传递至泵体基座。轴承座的刚度匹配需兼顾支撑稳定性与振动衰减,采用弹性阻尼支撑可降低振动传递率,但过度柔性可能导致临界转速下降,需通过模态分析优化结构参数。
实际应用中,振动响应规律为不平衡故障诊断提供依据。通过对比不同工况下的振动频谱,可区分不平衡与气蚀、松动等故障类型;长期监测基频幅值变化趋势,能评估叶轮磨损或沉积物堆积导致的动态不平衡发展,为预防性维护提供数据支持。动平衡校正需结合现场工况,考虑气泵运行时的温度变形与介质密度变化,通过多次试重法逐步降低不平衡量,使振动响应控制在设计允许范围内。


