В машинах такого типа вследствие возвратно-поступательного движения поршня, возникает нестационарность динамических воздействий, что характеризуется более сложным, в отличие от роторных машин, характером вибрационного состояния. Это приводит к возникновению дополнительных источников вибрации:
<!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->неуравновешенные силы инерции вращающихся Fr и поступательно движущихся масс FS;
<!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->момент сил инерции Ми вращающихся и поступательно движущихся масс;
<!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->опрокидывающий момент Мопр;
<!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->крутильные колебания коленчатого вала;
<!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->пульсация давления газа в цилиндрах и межступенчатых коммуникациях;
<!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->удары элементов механизма движения, цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и клапанов.
Одной из характерных особенностей диагностирования поршневых машин является то, что колебания, проявляющиеся вследствие неисправностей, накладываются на общее вибрационное состояние от неуравновешенности масс. Это приводит к необходимости рассмотрения двух подходов:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->анализ колебаний компрессора как единого целого, возникающих от его неуравновешенности;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->анализ вибрации узлов компрессора, возникающей от дефектов.
Другой особенностью поршневых машин является функционирование узлов механизма движения в условиях циклически изменяющихся нагрузок. Это приводит к появлению в них ударов. Расчет скорости соударения и времени появления ударных импульсов для каждого сопряжения позволяет выделить их в виброакустическом сигнале. В результате динамического анализа механизма движения поршневого компрессора с учетом зазоров в подвижных соединениях получили:
где а- множитель, характеризующий реакцию связи а; Т - кинетическая энергия механической системы (механизма движения компрессора), и Qj - соответственно обобщенная реактивная и активная силы; fa - уравнение связи а контактного движения деталей; R - число обобщенных координат.
Рис. 3.5 - Схема компрессора с контрольными точками измерения вибрации: 1-6 - контрольные точки; 1 - фундамент; 2 - электродвигатель; 3 - станина компрессора.
При этом в качестве обобщенных координат qj рассматривалось относительное движение деталей сопряжений в поле зазора и угол поворота колен вала. Зазоры учитывались в узлах "поршень-цилиндр", "башмак крейцкопфа-направляющая", а также в крейцкопфном и шатунном подшипниках скольжения. Введение в уравнения движения реактивной составляющей позволило описать весь цикл виброударного режима работы механизма с помощью одних и тех же зависимостей.
Для выделения информативных диагностических признаков в амплитудном спектре, по результатам моделирования, был определен основной характер взаимодействия функциональных узлов: