转轴裂纹的原因、失效机理及诊断
发布时间：
2021-07-06 15:05
来源：
一、转轴裂纹诊断的意义
1、旋转机械广泛应用于工业生产的各个部门。 在转轴发生灾难性断轴之前发现裂纹，监测裂纹扩展情况并实现合理维护，对于保障安全生产和发展国民经济具有特殊意义。
2、石化行业的旋转机械一般转速很高，负荷大。 长期运行后，转轴容易出现横向疲劳裂纹，导致严重的断轴事故。
二、转轴裂纹产生的原因
转轴裂纹的失效概率远低于其他故障，但轴裂纹的潜在原因有很多，例如：
各种因素引起的应力集中
复杂的力状态
恶劣的工作条件和环境等。
裂纹对振动响应不够敏感（深度为1/4直径的裂纹，轴刚度变化仅10%左右，临界速度变化仅5%左右），可能发展为断口 轴事故，危害极大。
三、转轴裂纹失效机理
转轴裂纹对振动的响应与裂纹的轴向位置、裂纹的深度和受力有关。 根据裂纹所在部分的应力状态，裂纹将呈现三种不同的形式。
1. 闭合裂缝
当轴在压应力作用下旋转时，裂纹总是闭合的。
例如，当转子重量较小，不平衡离心力较小，或不平衡力恰好在裂纹的另一侧时，就是这种情况。
封闭裂纹对轴的振动影响不大，不易检测。
2. 开裂
当裂纹区处于拉应力状态时，轴裂纹始终处于开放状态。
开裂会引起轴刚度的不对称，使振动具有非线性特性，并伴有2×、3×、...等高频分量。
随着裂纹的增长，l×、2×和其他频率的振幅也增加。
3.开合裂缝
当裂纹区域的应力由自重或其他径向载荷产生时，转轴每旋转一圈裂纹就会开合，对振动的影响更为复杂。
理论分析表明，有裂纹转子的振动响应可以根据偏心距和重力两个影响因素考虑，然后进行线性叠加。
由于偏心因素的影响，两个非对称刚度对应的临界速度之间会出现振动峰值； 重力因子的结果是，当速度在无裂纹轴的临界速度附近时，会出现一个更大的峰值。 .
裂纹的张开或闭合与裂纹的初始状态、偏心率、重力大小和涡流速度有关，还与裂纹的深度有关。
如果转子同步涡旋，裂纹将只保持一种状态，即打开或关闭，这与其初始状态有关。
在非同步涡流的情况下，裂纹在一定条件下可能保持打开或关闭，但在正常情况下，转轴每转一圈裂纹就会打开或关闭。
转轴
下一页
下一页
其他内容
2026-09-29
2026-09-14
2026-08-30
2026-08-15
