第3章 振動(dòng)診斷2

1、3-4 典型零部件故障的振動(dòng)診斷典型零部件故障的振動(dòng)診斷1.1.振幅振幅 位移振幅通常用：峰峰值位移振幅通常用：峰峰值(P(PP P值值) )表示；表示；速度振幅通常用：有效值（振動(dòng)烈度）速度振幅通常用：有效值（振動(dòng)烈度）VrmsVrms來表示；來表示；加速度振幅通常用：峰值表示。加速度振幅通常用：峰值表示。旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷中通常用：旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷中通常用：通頻振幅通頻振幅同時(shí)受不同頻率的激勵(lì)力作用的設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)濾波得到的同時(shí)受不同頻率的激勵(lì)力作用的設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)濾波得到的 各種頻率分量的疊加值；各種頻率分量的疊加值；基頻振幅基頻振幅轉(zhuǎn)頻下按正弦規(guī)律振動(dòng)的幅值。轉(zhuǎn)頻下按正弦規(guī)律振動(dòng)的幅值。

2、 2.2.振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率分為基頻和倍頻（各次諧波頻率）。振動(dòng)頻率分為基頻和倍頻（各次諧波頻率）。特定的頻率特定的頻率 對應(yīng)一定的故障。對應(yīng)一定的故障。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率以轉(zhuǎn)頻的倍頻、分倍頻的形式出現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率以轉(zhuǎn)頻的倍頻、分倍頻的形式出現(xiàn)。3.3.相位相位許多設(shè)備故障從幅值譜上不易區(qū)分時(shí)，需對相位作進(jìn)一步的分析。許多設(shè)備故障從幅值譜上不易區(qū)分時(shí)，需對相位作進(jìn)一步的分析。3-4-1 緒論緒論一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特征參量一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特征參量14.4.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速變化與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有非常密切的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備發(fā)生旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速變化與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有非常密切的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備

3、發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)地變化。例如：離心式壓縮機(jī)：故障時(shí)，轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)地變化。例如：離心式壓縮機(jī)： 喘振喘振 轉(zhuǎn)速波動(dòng)；動(dòng)靜碰磨轉(zhuǎn)速波動(dòng)；動(dòng)靜碰磨 轉(zhuǎn)速波動(dòng)。轉(zhuǎn)速波動(dòng)。5.5.時(shí)域波形時(shí)域波形 時(shí)域波形綜合反映了振動(dòng)信號(hào)的振幅、頻率、相位，可簡單直觀地表示時(shí)域波形綜合反映了振動(dòng)信號(hào)的振幅、頻率、相位，可簡單直觀地表示振動(dòng)情況。振動(dòng)情況。6.6.軸心軌跡軸心軌跡 軸心軌跡是軸心上的點(diǎn)相對于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡，形象地反映了轉(zhuǎn)子的軸心軌跡是軸心上的點(diǎn)相對于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡，形象地反映了轉(zhuǎn)子的實(shí)際振動(dòng)情況。實(shí)際振動(dòng)情況。 7.7.軸位移（軸向位置）軸位移（軸向位置） 軸向位置是止推盤和止推軸承之間的相

4、對位移。軸向位置是止推盤和止推軸承之間的相對位移。 例如：轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部件之間的軸向摩擦、喘振等都會(huì)引起軸向位置的變化。例如：轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部件之間的軸向摩擦、喘振等都會(huì)引起軸向位置的變化。8.8.軸心位置軸心位置 軸心位置是描述安裝在軸承中的轉(zhuǎn)軸平均位置的特征參量。例如：軸承軸心位置是描述安裝在軸承中的轉(zhuǎn)軸平均位置的特征參量。例如：軸承座磨損座磨損 軸頸偏心。軸頸偏心。 渦流傳感器的直流分量表示軸心位置的變化。渦流傳感器的直流分量表示軸心位置的變化。29.9.差脹、機(jī)殼膨脹差脹、機(jī)殼膨脹對大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，由于轉(zhuǎn)子較長，在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子受熱快，沿軸向膨脹量比汽缸大，兩者的熱膨脹差稱為“差脹差脹”。轉(zhuǎn)子的熱

5、膨脹汽缸的熱膨脹，稱為“正差脹”；轉(zhuǎn)子的熱膨脹1f0 =1f0 1f0軸承故障轉(zhuǎn)子裂紋轉(zhuǎn)子彎曲轉(zhuǎn)子失衡非線性故障交流干擾（50Hz)油 膜 渦 動(dòng) （ 油 膜 振蕩）(0.40.5) f0管道激勵(lì)(0.40.5) f0 喘振(00.4) f0內(nèi) 摩 擦機(jī)組狀態(tài)正常否？不正常正常17( (一一) ) 轉(zhuǎn)子不平衡故障及診斷轉(zhuǎn)子不平衡故障及診斷 1 1、轉(zhuǎn)子不平衡的原因：、轉(zhuǎn)子不平衡的原因：轉(zhuǎn)子不平衡可分為：原始不平衡、漸發(fā)性不平衡、突發(fā)性不平衡。 (1)原始不平衡（轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心） 原因 材質(zhì)不均勻裝配誤差制造誤差(2)漸發(fā)性不平衡原因 不均勻腐蝕不均勻磨損不均勻結(jié)垢振動(dòng)值隨運(yùn)行時(shí)間的延長而增大。

6、原因 (3)突發(fā)性不平衡 葉輪流道有異物轉(zhuǎn)子上零部件脫落振動(dòng)值突然顯著增大后穩(wěn)定在一定水平上。 182.2.轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的特點(diǎn)(1)(1)振動(dòng)的時(shí)域波形近似為正弦波；振動(dòng)的時(shí)域波形近似為正弦波；(2)(2)在頻譜圖中，能量集中在基頻，會(huì)出現(xiàn)較小的高次諧波；在頻譜圖中，能量集中在基頻，會(huì)出現(xiàn)較小的高次諧波；(3)(3)當(dāng)當(dāng) n n 時(shí)，轉(zhuǎn)速增大時(shí)振幅趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值；時(shí)，轉(zhuǎn)速增大時(shí)振幅趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值； 當(dāng)當(dāng)n n 時(shí)，振幅具有最大的峰值。時(shí)，振幅具有最大的峰值。(4)(4)轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為一橢圓轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為一橢圓, ,由于轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的響應(yīng)在由于轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)

7、量的響應(yīng)在x x、y y方方向振幅不同，相位差也不是。向振幅不同，相位差也不是。(5)(5)工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，相位穩(wěn)定。工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，相位穩(wěn)定。(6)(6)振動(dòng)的強(qiáng)烈程度對轉(zhuǎn)速變化很敏感。振動(dòng)的強(qiáng)烈程度對轉(zhuǎn)速變化很敏感。3. 3. 轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法 轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法是根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡的振動(dòng)特點(diǎn)來診斷，轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法是根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡的振動(dòng)特點(diǎn)來診斷，主要看振動(dòng)信號(hào)的波形、特征頻率、相位穩(wěn)定性、軸心軌跡等。主要看振動(dòng)信號(hào)的波形、特征頻率、相位穩(wěn)定性、軸心軌跡等。 19轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜n波形為簡諧波，少毛刺。波形為簡諧波，少毛刺。n軸心軌跡為圓

8、或橢圓。軸心軌跡為圓或橢圓。n1X1X頻率為主。頻率為主。n軸向振動(dòng)不大。軸向振動(dòng)不大。n振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。n過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平透平風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)齒輪箱齒輪箱1X1X頻率頻率( (水平水平) )1X1X頻率頻率( (水平水平) )1X1X頻率頻率( (鉛垂鉛垂) )1X1X頻率頻率( (鉛垂鉛垂) )軸向很小軸向很小軸向很小軸向很小204. 4. 注意注意(1)(1)對于老設(shè)備：工頻分量增大時(shí)，可能有較大的不平衡；對于老設(shè)備：工頻分量增大時(shí)，可能有較大的不平衡；(2)(2)對新安裝設(shè)備，工頻分量增大時(shí)，可能還有下述因素的影響：對新安裝設(shè)備，工頻分量

9、增大時(shí)，可能還有下述因素的影響：n轉(zhuǎn)子是否遇到臨界轉(zhuǎn)速？轉(zhuǎn)子是否遇到臨界轉(zhuǎn)速？常用其它方法確定臨界轉(zhuǎn)速；常用其它方法確定臨界轉(zhuǎn)速；n轉(zhuǎn)子是否與基礎(chǔ)共振？轉(zhuǎn)子是否與基礎(chǔ)共振？可用相位分析方法診斷?？捎孟辔环治龇椒ㄔ\斷。 基礎(chǔ)共振：基礎(chǔ)共振：使機(jī)組上各點(diǎn)都以同一頻率和相位振動(dòng)。不平衡造使機(jī)組上各點(diǎn)都以同一頻率和相位振動(dòng)。不平衡造成的振動(dòng)在順旋轉(zhuǎn)方向上各點(diǎn)振動(dòng)有相位差。成的振動(dòng)在順旋轉(zhuǎn)方向上各點(diǎn)振動(dòng)有相位差。(3)(3)用渦流傳感器不接觸測量時(shí)，注意測點(diǎn)處軸頸加工的不同心或橢用渦流傳感器不接觸測量時(shí)，注意測點(diǎn)處軸頸加工的不同心或橢圓?？捎媒档娃D(zhuǎn)速的方法來檢驗(yàn)。若低速時(shí)振動(dòng)與高速時(shí)相同，圓。可用降低轉(zhuǎn)

10、速的方法來檢驗(yàn)。若低速時(shí)振動(dòng)與高速時(shí)相同，則為假不平衡。則為假不平衡。 5. 5. 轉(zhuǎn)子不平衡分類轉(zhuǎn)子不平衡分類轉(zhuǎn)子不平衡可分為動(dòng)不平衡與靜不平衡。轉(zhuǎn)子不平衡可分為動(dòng)不平衡與靜不平衡。(1)(1)靜不平衡：靜不平衡：僅使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏心距僅使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏心距e e的不平衡稱靜不平衡，它只要的不平衡稱靜不平衡，它只要在在e e的相對方向加平衡塊配重就可消除。的相對方向加平衡塊配重就可消除。(2)(2)動(dòng)不平衡：動(dòng)不平衡：轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在兩軸承的連線上，在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在兩軸承的連線上，在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力矩，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能檢測出來，找到配重的位置。力矩，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能檢測出來，找到配重的位

11、置。21全息動(dòng)平衡全息動(dòng)平衡: :22( (二二) ) 轉(zhuǎn)子彎曲故障及診斷轉(zhuǎn)子彎曲故障及診斷 1 1、轉(zhuǎn)子彎曲的種類、轉(zhuǎn)子彎曲的種類(1)(1)永久性彎曲：永久性彎曲： 轉(zhuǎn)子成弓形彎曲后無法恢復(fù)。啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)就大；轉(zhuǎn)子成弓形彎曲后無法恢復(fù)。啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)就大；(2)(2)轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲：轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲： 可以恢復(fù)的彎曲。隨升速振幅變大。可以恢復(fù)的彎曲。隨升速振幅變大。2.2.轉(zhuǎn)子弓形彎曲（永久性彎曲）的原因及振動(dòng)特點(diǎn)轉(zhuǎn)子弓形彎曲（永久性彎曲）的原因及振動(dòng)特點(diǎn) (1)(1)原因原因 a a、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理、制造誤差、材質(zhì)不均勻。、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理、制造誤差、材質(zhì)不均勻。 b. b. 安裝、維

12、修：安裝、維修： 1 1）長期存放不當(dāng)引發(fā)永久性彎曲；）長期存放不當(dāng)引發(fā)永久性彎曲； 2 2）軸承安裝錯(cuò)位，轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷。）軸承安裝錯(cuò)位，轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷。 c c、運(yùn)行操作：高速高溫機(jī)器停機(jī)后未及時(shí)盤車。、運(yùn)行操作：高速高溫機(jī)器停機(jī)后未及時(shí)盤車。 d d、機(jī)器劣化：轉(zhuǎn)子熱穩(wěn)定性差，長期運(yùn)行后自然彎曲。、機(jī)器劣化：轉(zhuǎn)子熱穩(wěn)定性差，長期運(yùn)行后自然彎曲。 23(2)(2)振動(dòng)特征振動(dòng)特征 a a、特征頻率：特征頻率：1 1倍頻，并伴有倍頻，并伴有2 2倍頻。倍頻。 b b、振動(dòng)穩(wěn)定：振動(dòng)方向?yàn)閺较?、軸向，相位特征穩(wěn)定。振動(dòng)穩(wěn)定：振動(dòng)方向?yàn)閺较?、軸向，相位特征穩(wěn)定。 c c、軸心軌跡：橢圓軸

13、心軌跡：橢圓 d d、振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化明顯、振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化明顯 e e、時(shí)域波形：正弦波、時(shí)域波形：正弦波 (3)(3)其它識(shí)別方法：其它識(shí)別方法： a a、機(jī)器開始升速運(yùn)行時(shí)，在低速階段振動(dòng)幅值就較大；、機(jī)器開始升速運(yùn)行時(shí)，在低速階段振動(dòng)幅值就較大； b b、剛性轉(zhuǎn)子兩端相位差、剛性轉(zhuǎn)子兩端相位差180180。4 4、轉(zhuǎn)子臨時(shí)彎曲的原因及振動(dòng)特性、轉(zhuǎn)子臨時(shí)彎曲的原因及振動(dòng)特性 (1) (1) 原因原因 a a、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理，制造誤差大，材質(zhì)不均勻；、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理，制造誤差大，材質(zhì)不均勻； b b、安裝、維修：轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷；、安裝、維修：轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷； c c、運(yùn)

14、行操作：升速過快，加載太大；、運(yùn)行操作：升速過快，加載太大； d d、機(jī)器裂化：轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性差、機(jī)器裂化：轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性差 。24(2)(2)振動(dòng)特性：振動(dòng)特性： a a、特征頻率：特征頻率：1 1倍頻，伴有倍頻，伴有2 2倍頻。倍頻。 b b、振動(dòng)穩(wěn)定性：振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯，振動(dòng)方向?yàn)閺较?、軸向，、振動(dòng)穩(wěn)定性：振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯，振動(dòng)方向?yàn)閺较?、軸向，相位特征穩(wěn)定（正常運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定，升機(jī)過程中有變化）。相位特征穩(wěn)定（正常運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定，升機(jī)過程中有變化）。 c c、軸心軌跡：橢圓軸心軌跡：橢圓(3)(3)其它識(shí)別方法：其它識(shí)別方法： 升速過程振幅大，往往不能正常啟動(dòng)。升速過程振幅大，往往不能正常啟動(dòng)。

15、25( (三三) )轉(zhuǎn)子不對中故障分及診斷轉(zhuǎn)子不對中故障分及診斷 1 1、轉(zhuǎn)子不對中形式、轉(zhuǎn)子不對中形式 (1) (1) 平行不對中：軸線平行位移平行不對中：軸線平行位移 (2) (2) 角度不對中：軸線角度位移角度不對中：軸線角度位移 (3) (3) 綜合不對中：軸線綜合位移綜合不對中：軸線綜合位移 正確對中正確對中 e = 0, e = 0, = 0= 0平行不對中平行不對中 e e 0, 0, = 0= 0角度不對中角度不對中 e = 0, e = 0, 0 0綜合不對中綜合不對中 e e 0, 0, 0 0262 2、產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不對中的原因、產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不對中的原因 (1)(1)初始安裝誤差

16、；初始安裝誤差； (2)(2)負(fù)載、自重作用使轉(zhuǎn)子彎曲；負(fù)載、自重作用使轉(zhuǎn)子彎曲； (3)(3)支承架不均勻膨脹引起熱態(tài)工作下轉(zhuǎn)子對中不良支承架不均勻膨脹引起熱態(tài)工作下轉(zhuǎn)子對中不良( (熱不對中熱不對中) )； (4)(4)地基不均勻下沉。地基不均勻下沉。 3 3、轉(zhuǎn)子不對中故障的特征、轉(zhuǎn)子不對中故障的特征 (1)(1)轉(zhuǎn)子不對中改變了軸承中的油膜壓力，使聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)支承負(fù)荷轉(zhuǎn)子不對中改變了軸承中的油膜壓力，使聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)支承負(fù)荷 變化較大，負(fù)荷小的軸承可能引起油膜失穩(wěn)。變化較大，負(fù)荷小的軸承可能引起油膜失穩(wěn)。 不對中現(xiàn)象的最大振動(dòng)在緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端的軸承上。不對中現(xiàn)象的最大振動(dòng)在緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端的軸

17、承上。 (2)(2)平行不對中主要引起徑向振動(dòng)平行不對中主要引起徑向振動(dòng) 如果：軸承座如果：軸承座x x、y y方向剛度相同，則振幅大的方向?yàn)椴粚χ蟹较?；方向剛度相同，則振幅大的方向?yàn)椴粚χ蟹较颍?軸承座軸承座x x、y y方向剛度不同，應(yīng)經(jīng)計(jì)算求得。方向剛度不同，應(yīng)經(jīng)計(jì)算求得。 角度不對中主要引起軸向振動(dòng)，剛性轉(zhuǎn)子角度不對中主要引起軸向振動(dòng)，剛性轉(zhuǎn)子A A軸軸AA徑。徑。 27(3)(3)不對中引起的振幅值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷增大而增大。不對中引起的振幅值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷增大而增大。(4)(4)不對中使聯(lián)軸器兩側(cè)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生相位差。不對中使聯(lián)軸器兩側(cè)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生相位差。 對于

18、剛性聯(lián)軸節(jié)：對于剛性聯(lián)軸節(jié)： 平行不對中：平行不對中：聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的徑向振動(dòng)相位差約聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的徑向振動(dòng)相位差約180180； 角度不對中：角度不對中：聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸向振動(dòng)相位差約聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸向振動(dòng)相位差約180180；聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)；聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的徑向振動(dòng)同相；的徑向振動(dòng)同相；(5)(5)從振動(dòng)的頻率成分來看，不同形式的不對從振動(dòng)的頻率成分來看，不同形式的不對中頻率成分不同。中頻率成分不同。 對剛性聯(lián)軸節(jié)：對剛性聯(lián)軸節(jié)： 平行不對中：易激起平行不對中：易激起2fn2fn，也存在也存在fnfn及高頻；及高頻； 角度不對中：易激起同頻振動(dòng)，也存在高頻；角度不對中：易激起同頻振動(dòng)，也存在高頻；(6)(6

19、)軸心軌跡：香蕉形、軸心軌跡：香蕉形、8 8字形字形(7)(7)振幅隨轉(zhuǎn)速變化不明顯，隨油溫、負(fù)荷變化明顯。振幅隨轉(zhuǎn)速變化不明顯，隨油溫、負(fù)荷變化明顯。 28轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜 n出現(xiàn)出現(xiàn) 2X 2X 頻率成分。頻率成分。n軸心軌跡成香蕉形或軸心軌跡成香蕉形或8 8字形。字形。n軸向振動(dòng)一般較大。軸向振動(dòng)一般較大。n本例中，出現(xiàn)葉片通過頻本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。率。電機(jī)電機(jī)水泵水泵POPOPIPIMOMOMIMI1X 1X 頻率頻率2X 2X 頻率頻率葉片通葉片通過頻率過頻率29轉(zhuǎn)子不對中故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子不對中故障時(shí)域波形圖 轉(zhuǎn)子不對中故障頻譜圖轉(zhuǎn)子不對中故障頻譜圖

20、轉(zhuǎn)子不對中故障全息譜轉(zhuǎn)子不對中故障全息譜 轉(zhuǎn)子不對中故障提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子不對中故障提純軸心軌跡 30不對中故障的全息譜圖不對中故障的全息譜圖 不對中故障的提純軸心軌跡不對中故障的提純軸心軌跡（雙八字形）（雙八字形） 31不對中故障的全息譜圖不對中故障的全息譜圖 不對中故障的提純軸心軌不對中故障的提純軸心軌跡（八字形）跡（八字形） 32轉(zhuǎn)子平行不對中故障的三維全息譜圖轉(zhuǎn)子平行不對中故障的三維全息譜圖 轉(zhuǎn)子角度不對中故障的三維全息譜圖轉(zhuǎn)子角度不對中故障的三維全息譜圖 33( (四四) )轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障及診斷轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障及診斷1 1、轉(zhuǎn)子橫向裂紋的形態(tài)、轉(zhuǎn)子橫向裂紋的形態(tài) 由于轉(zhuǎn)軸所受的應(yīng)力狀

21、態(tài)不同，其橫向裂紋的形態(tài)也不同，裂紋由于轉(zhuǎn)軸所受的應(yīng)力狀態(tài)不同，其橫向裂紋的形態(tài)也不同，裂紋有三種形態(tài)：有三種形態(tài)： a. a. 閉裂紋；閉裂紋； b. b. 開裂紋：開裂紋： c. c. 開閉裂紋。開閉裂紋。常開狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋常閉狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋 常開狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋常開狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋 常閉狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋常閉狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋 342 2、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)(1)(1)軸出現(xiàn)裂紋時(shí)，軸的剛度就不是各向同性，振動(dòng)帶有非線性性質(zhì)。軸出現(xiàn)裂紋時(shí)，軸的剛度就不是各向同性，振動(dòng)帶有非線性性質(zhì)。振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)頻的高倍頻振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)頻的高倍頻2f2f0 0、3 f3 f0 0

22、，相位發(fā)生變化。相位發(fā)生變化。 裂紋擴(kuò)展，剛度下降，裂紋擴(kuò)展，剛度下降，1 f1 f0 0、2 f2 f0 0、3 f3 f0 0上升，相位變化。上升，相位變化。相應(yīng)的高倍頻與相應(yīng)的高倍頻與2 f2 f0 0、3 f3 f0 0、5 f5 f0 0與與n nc c重合，轉(zhuǎn)子發(fā)生次諧重合，轉(zhuǎn)子發(fā)生次諧波共振，響應(yīng)有峰值。波共振，響應(yīng)有峰值。 (2)(2)開停車過程響應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律開停車過程響應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律出現(xiàn)出現(xiàn)2 f2 f0 0、3 f3 f0 0高倍頻，高倍頻，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速通過當(dāng)工作轉(zhuǎn)速通過 cccnnn513121、時(shí)（時(shí)（n nc c為臨界為臨界轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)速），(3)(3)裂紋深度

23、對響應(yīng)的影響裂紋深度對響應(yīng)的影響裂紋的擴(kuò)展隨著裂紋深度的增大而加速裂紋的擴(kuò)展隨著裂紋深度的增大而加速1 f1 f0 0、2 f2 f0 0的振幅上升，相位出現(xiàn)異常波動(dòng)。的振幅上升，相位出現(xiàn)異常波動(dòng)。352 2、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)頻率特征：頻率特征：半臨界點(diǎn)的半臨界點(diǎn)的2 f2 f0 0，伴有伴有2 f2 f0 0、3 f3 f0 0等高次諧波；等高次諧波；振動(dòng)穩(wěn)定性：振動(dòng)穩(wěn)定性：不穩(wěn)定，隨載荷不規(guī)則變化；不穩(wěn)定，隨載荷不規(guī)則變化；振動(dòng)方向：振動(dòng)方向： 徑向，軸向；徑向，軸向；相相 位：位： 變化；變化；軸心軌跡：軸心軌跡： 軸心軌跡基本為圓狀；軸心軌跡基本為圓狀；進(jìn)

24、動(dòng)方向：進(jìn)動(dòng)方向： 正進(jìn)動(dòng)。正進(jìn)動(dòng)。 36轉(zhuǎn)子裂紋故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子裂紋故障時(shí)域波形圖 轉(zhuǎn)子裂紋故障頻譜圖轉(zhuǎn)子裂紋故障頻譜圖 轉(zhuǎn)子裂紋故障全息譜轉(zhuǎn)子裂紋故障全息譜 轉(zhuǎn)子裂紋故障提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子裂紋故障提純軸心軌跡 373839( (五五) )機(jī)械松動(dòng)機(jī)械松動(dòng) 機(jī)械松動(dòng)現(xiàn)象是因緊固不牢引發(fā)的機(jī)械松動(dòng)現(xiàn)象是因緊固不牢引發(fā)的, ,振動(dòng)具有非線性特征；振動(dòng)具有非線性特征； 項(xiàng)目項(xiàng)目性質(zhì)性質(zhì)振動(dòng)方向振動(dòng)方向雖無特別容易出現(xiàn)的方向，但垂直方向的振動(dòng)出現(xiàn)可能雖無特別容易出現(xiàn)的方向，但垂直方向的振動(dòng)出現(xiàn)可能性較大性較大頻率特征頻率特征基頻及倍頻，伴有基頻及倍頻，伴有2 2f f0 0、3 3f f0 0、等倍

25、頻，也會(huì)出現(xiàn)等倍頻，也會(huì)出現(xiàn)1/21/2 f f0 0，1/31/3 f f0 0等等振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)穩(wěn)定性不穩(wěn)定，振動(dòng)對轉(zhuǎn)速變化敏感。不穩(wěn)定，振動(dòng)對轉(zhuǎn)速變化敏感。相位特性相位特性與旋轉(zhuǎn)標(biāo)志同步與旋轉(zhuǎn)標(biāo)志同步軸心軌跡軸心軌跡橢圓或紊亂。橢圓或紊亂。振幅振幅如使轉(zhuǎn)速增減，振幅會(huì)突然變或減?。ㄌS現(xiàn)象）如使轉(zhuǎn)速增減，振幅會(huì)突然變或減小（跳躍現(xiàn)象）40轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的頻譜轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的頻譜n波形出現(xiàn)許多毛刺。波形出現(xiàn)許多毛刺。n譜圖中噪聲水平高。譜圖中噪聲水平高。n出現(xiàn)精確的倍頻出現(xiàn)精確的倍頻2X2X，3X3X等等成分成分。n松動(dòng)結(jié)合面兩邊，振幅有明松動(dòng)結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。顯差別。電機(jī)電

26、機(jī)水泵水泵POPOPIPI轉(zhuǎn)速的精確轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分倍頻成分本例中最高本例中最高出現(xiàn)出現(xiàn)16X16X成分成分噪聲水平高噪聲水平高41松動(dòng)故障引起的間入諧量松動(dòng)故障引起的間入諧量未松動(dòng)時(shí)的頻譜未松動(dòng)時(shí)的頻譜松動(dòng)時(shí)的頻譜松動(dòng)時(shí)的頻譜出現(xiàn)出現(xiàn)0.5X0.5X，1.5X1.5X，2.5X2.5X，3.5X.3.5X.等頻等頻率成分率成分4243( (六六) )動(dòng)靜碰摩動(dòng)靜碰摩1 1、局部摩擦：、局部摩擦：頻率包含不平衡引起的頻率包含不平衡引起的f f0 0、2 2 f f0 0、3 3 f f0 0、及低頻諧波及低頻諧波f f0 0/ /i i。摩擦重時(shí)，摩擦重時(shí)，i i=2=2；摩擦輕時(shí)，摩擦輕時(shí)

27、，i i=3=3、4 4、頻率特征：頻率特征：i fi f0 0、f f0 0/ /i i振振 動(dòng)：不穩(wěn)定，徑向動(dòng)：不穩(wěn)定，徑向相相 位：反向移動(dòng)位：反向移動(dòng)軸心軌跡：有突變點(diǎn)軸心軌跡：有突變點(diǎn) 44轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的時(shí)域波形轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的時(shí)域波形 轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的頻譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的頻譜 轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜 轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡 45轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡 轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜 46(七七)自激振動(dòng)自激振動(dòng) 潤滑油起泡、喘振和蠕動(dòng)以及氣穴等都會(huì)引起自激振動(dòng)。自激振潤滑油起泡、喘振和

28、蠕動(dòng)以及氣穴等都會(huì)引起自激振動(dòng)。自激振動(dòng)的最基本特點(diǎn)在于振動(dòng)頻率為相關(guān)振動(dòng)的固有頻率。動(dòng)的最基本特點(diǎn)在于振動(dòng)頻率為相關(guān)振動(dòng)的固有頻率。 項(xiàng)目項(xiàng)目性質(zhì)性質(zhì)項(xiàng)目項(xiàng)目性質(zhì)性質(zhì)振動(dòng)方向振動(dòng)方向無特殊方向無特殊方向相位相位有變化（非同步）有變化（非同步）頻率特征頻率特征與轉(zhuǎn)速無關(guān)的固有頻率與轉(zhuǎn)速無關(guān)的固有頻率振幅振幅轉(zhuǎn)速變化對振幅的影響較小轉(zhuǎn)速變化對振幅的影響較小47油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷48油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷49喘振喘振505152正常正常1000r/min1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜碰摩碰摩1000

29、r/min1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜53一、緒論一、緒論齒輪箱是各類機(jī)械的變速傳動(dòng)部件，齒輪臬的運(yùn)行是否正常，齒輪箱是各類機(jī)械的變速傳動(dòng)部件，齒輪臬的運(yùn)行是否正常，涉及整臺(tái)機(jī)器或機(jī)組的工作狀態(tài)涉及整臺(tái)機(jī)器或機(jī)組的工作狀態(tài). .在齒輪箱中，各類部件的失效在齒輪箱中，各類部件的失效比率如表所示。比率如表所示。3-4-2 齒輪的故障診斷齒輪的故障診斷失效零件失效零件失效百分比失效百分比失效零件失效零件失效百分比失效百分比失效零件失效零件失效百分比失效百分比齒輪齒輪60%60%軸軸10%10%緊固件緊固件3%3%軸承軸承19%19%箱體箱體7%7%油封油

30、封1%1%二、齒輪的振動(dòng)機(jī)理二、齒輪的振動(dòng)機(jī)理1.齒輪的嚙合振動(dòng)齒輪的嚙合振動(dòng)n單雙齒嚙合區(qū)的交替變化單雙齒嚙合區(qū)的交替變化n輪齒嚙合剛度的周期性化輪齒嚙合剛度的周期性化n嚙入嚙出沖擊嚙入嚙出沖擊54 以一對齒輪作為研究對象，該齒輪副可以看作一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。以一對齒輪作為研究對象，該齒輪副可以看作一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。則其則其振動(dòng)方程振動(dòng)方程為：為： 212.)()()(riMMtExtkxCxM式中：式中：x x沿作用線上齒輪的相對位移沿作用線上齒輪的相對位移 C C齒輪嚙合阻尼齒輪嚙合阻尼 k k( (t t)齒輪嚙合剛度齒輪嚙合剛度 M M1 1、M M2 2作用在主、從動(dòng)齒輪上的扭矩作用在主、從

31、動(dòng)齒輪上的扭矩 r r2 2齒輪的節(jié)圓半徑齒輪的節(jié)圓半徑 i i齒輪副的傳動(dòng)比齒輪副的傳動(dòng)比 E E( (t t)由齒輪的輪齒變形和誤差、故障造成的兩個(gè)齒在作用由齒輪的輪齒變形和誤差、故障造成的兩個(gè)齒在作用 線方向上的相對位移線方向上的相對位移2211601601znznfm z z1 1、z z2 2齒輪的齒數(shù)齒輪的齒數(shù) n n1 1、n n2 2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 嚙合頻率為：嚙合頻率為：552.齒輪的制造和裝配誤差引起振動(dòng)齒輪的制造和裝配誤差引起振動(dòng)l齒輪在制造過程中齒輪在制造過程中，由于機(jī)，由于機(jī) 床、刀具、夾具、齒坯等是各類面床、刀具、夾具、齒坯等是各類面 的誤差，以及操作不當(dāng)、工藝不良等原因

32、，均會(huì)使齒輪產(chǎn)生各種加的誤差，以及操作不當(dāng)、工藝不良等原因，均會(huì)使齒輪產(chǎn)生各種加工誤差，如工誤差，如齒距累積誤差、基節(jié)偏差、齒形誤差、齒向誤差齒距累積誤差、基節(jié)偏差、齒形誤差、齒向誤差等。等。l齒輪在裝配過程中齒輪在裝配過程中，由于箱體、軸等零件的加工誤差、裝配不當(dāng)?shù)?，由于箱體、軸等零件的加工誤差、裝配不當(dāng)?shù)纫蛩匾矔?huì)使齒輪傳動(dòng)精度惡化。因素也會(huì)使齒輪傳動(dòng)精度惡化。 上述原因引起齒輪在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)頻率的振動(dòng)和嚙合振動(dòng)上述原因引起齒輪在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)頻率的振動(dòng)和嚙合振動(dòng)3.齒輪在使用過程中出現(xiàn)的損傷引起振動(dòng)齒輪在使用過程中出現(xiàn)的損傷引起振動(dòng)磨損磨損表面疲勞表面疲勞塑性變形塑性變形斷裂斷裂

33、氣蝕氣蝕電蝕電蝕3.沖擊載荷引起的自由衰減振動(dòng)沖擊載荷引起的自由衰減振動(dòng)56二、齒輪故障的振動(dòng)診斷二、齒輪故障的振動(dòng)診斷.齒輪損傷齒輪損傷振動(dòng)特性：嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，并激發(fā)齒輪按其固有頻率振動(dòng)，固振動(dòng)特性：嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，并激發(fā)齒輪按其固有頻率振動(dòng)，固有頻率的振幅與其它振動(dòng)成分相比是非常大的，隨著磨損的發(fā)展，齒有頻率的振幅與其它振動(dòng)成分相比是非常大的，隨著磨損的發(fā)展，齒的剛性表現(xiàn)出非線性特點(diǎn)，頻譜是存在的剛性表現(xiàn)出非線性特點(diǎn)，頻譜是存在i fr、 fr /i，的分頻成分。的分頻成分。.齒輪偏心齒輪偏心振動(dòng)特性：齒輪存在偏心時(shí)，齒輪每轉(zhuǎn)中的壓力時(shí)大里小地變化，致振動(dòng)特性：齒輪存在偏心時(shí)，齒

34、輪每轉(zhuǎn)中的壓力時(shí)大里小地變化，致使嚙合振動(dòng)的振幅受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，其頻譜包含使嚙合振動(dòng)的振幅受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，其頻譜包含fr、 fm及邊頻帶及邊頻帶fm fr。.齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡振動(dòng)特性：主要頻率成分和與正常情況基本相同，即頻譜包含振動(dòng)特性：主要頻率成分和與正常情況基本相同，即頻譜包含fr、 fm，但旋轉(zhuǎn)頻率振動(dòng)的振幅較正常情況大。但旋轉(zhuǎn)頻率振動(dòng)的振幅較正常情況大。4.齒輪局部缺陷齒輪局部缺陷振動(dòng)特性：齒輪嚙合過程中，將激發(fā)異常大的沖擊振動(dòng)，在振動(dòng)波形上振動(dòng)特性：齒輪嚙合過程中，將激發(fā)異常大的沖擊振動(dòng)，在振動(dòng)波形上出現(xiàn)較大的周期性脈沖幅值，即頻譜包含出現(xiàn)較大的周期性脈沖幅值

35、，即頻譜包含fr、及其高次諧波、及其高次諧波n fr。57振動(dòng)特性：齒輪在每轉(zhuǎn)中的速度將時(shí)快時(shí)慢的變化，致使嚙合振動(dòng)的頻振動(dòng)特性：齒輪在每轉(zhuǎn)中的速度將時(shí)快時(shí)慢的變化，致使嚙合振動(dòng)的頻率受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，即頻譜包含率受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，即頻譜包含fr、 fm，及邊頻帶，及邊頻帶fmn fr。.齒距誤差齒距誤差振動(dòng)特性：因嚙合頻率大于固有頻率，所以，齒輪只發(fā)生嚙合頻率成分振動(dòng)特性：因嚙合頻率大于固有頻率，所以，齒輪只發(fā)生嚙合頻率成分的振動(dòng)，而不發(fā)生固有頻率的振動(dòng)。的振動(dòng)，而不發(fā)生固有頻率的振動(dòng)。.高速旋轉(zhuǎn)齒輪的振動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)齒輪的振動(dòng)注意：注意：n實(shí)際譜線通常很難以單一頻率出現(xiàn)，而表現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)的頻段

36、。實(shí)際譜線通常很難以單一頻率出現(xiàn)，而表現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)的頻段。n故障現(xiàn)象很少以單一形式出現(xiàn)，而往往是多種故障的綜合。故障現(xiàn)象很少以單一形式出現(xiàn)，而往往是多種故障的綜合。585900.20.40.60.811.21.4-1500-1000-500050010001500Time domain signalTime/(s)Amplitude /(mv)050010001500200025003000350040004500500001234x 1010Power spectral densityFrequency /(Hz)Power spectral density/(mv2)齒輪正常齒輪正常100

37、0r/min1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜輕載下的時(shí)域波形和功率譜00.20.40.60.811.21.4-6000-4000-20000200040006000Time domain signalTime/(s)Amplitude /(mv)050010001500200025003000350040004500500001234x 1010Power spectral densityFrequency /(Hz)Power spectral density/(mv2)齒輪裂紋齒輪裂紋1000r/min1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜輕載下的時(shí)域波形和功率譜 00.20

38、.40.60.811.21.4-2000-1000010002000Time domain signalTime/(s)Amplitude /(mv)050010001500200025003000350040004500500002468x 1010Power spectral densityFrequency /(Hz)Power spectral density/(mv2)齒輪磨損齒輪磨損1000r/min1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜輕載下的時(shí)域波形和功率譜 00.20.40.60.811.21.4-4000-20000200040006000Time domain sig

39、nalTime/(s)Amplitude /(mv)05001000150020002500300035004000450050000246810 x 1010Power spectral densityFrequency /(Hz)Power spectral density/(mv2)齒輪偏心齒輪偏心1000r/min1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜輕載下的時(shí)域波形和功率譜 60齒輪故障的頻譜齒輪故障的頻譜n齒輪嚙合頻率齒輪嚙合頻率GMFGMF等于齒等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。n齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為間距為1X1X。n隨著齒輪故障

40、發(fā)展，邊頻隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加。越來越豐富，幅值增加。n可用倒頻譜作進(jìn)一步分析。可用倒頻譜作進(jìn)一步分析。OUOUBSBSISISOLOL齒輪箱齒輪箱上輥上輥下輥下輥輸入軸輸入軸嚙合頻率嚙合頻率GMFGMF上邊頻上邊頻下邊頻下邊頻2X2X61齒輪故障診斷齒輪故障診斷1、正常、正常 2、磨損、磨損 3、負(fù)載、負(fù)載 4、齒輪偏心和齒隙游移、齒輪偏心和齒隙游移62故障診斷故障診斷5、齒輪不對中、齒輪不對中 6、齒斷、齒裂、齒斷、齒裂 7、齒輪組合狀態(tài)問題、齒輪組合狀態(tài)問題63齒輪故障診斷齒輪故障診斷8、齒的擺動(dòng)故障、齒的擺動(dòng)故障64( (一）疲勞剝落一）疲勞剝落 1 1、原因：在

41、滾動(dòng)軸承中，滾道和滾動(dòng)體表面既承受載荷又相對滾動(dòng)，由于交變、原因：在滾動(dòng)軸承中，滾道和滾動(dòng)體表面既承受載荷又相對滾動(dòng)，由于交變載荷的作用，首先在表面下一定深處載荷的作用，首先在表面下一定深處( (最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力) )形成裂紋，繼而擴(kuò)展到接形成裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面，使表面發(fā)生剝落坑，最后發(fā)展到大片剝落，到疲勞剝落。觸表面，使表面發(fā)生剝落坑，最后發(fā)展到大片剝落，到疲勞剝落。 2 2、后果：疲勞會(huì)造成運(yùn)載時(shí)的沖擊載荷、振動(dòng)和噪聲。在正常工作條件下，疲、后果：疲勞會(huì)造成運(yùn)載時(shí)的沖擊載荷、振動(dòng)和噪聲。在正常工作條件下，疲勞剝落是滾動(dòng)軸承失效的主要原因。所以，一般所說的軸承壽命就是指軸承勞剝落是

42、滾動(dòng)軸承失效的主要原因。所以，一般所說的軸承壽命就是指軸承的疲勞壽命。軸承的壽命試驗(yàn)就是疲勞試驗(yàn)。的疲勞壽命。軸承的壽命試驗(yàn)就是疲勞試驗(yàn)。（二）磨損（二）磨損 1 1、原因：、原因：(1)(1)滾道和滾動(dòng)體的相對運(yùn)動(dòng)及異物侵入了引起表面磨損滾道和滾動(dòng)體的相對運(yùn)動(dòng)及異物侵入了引起表面磨損 (2)(2)潤滑不良會(huì)使磨損加劇潤滑不良會(huì)使磨損加劇 2 2、后果：、后果：(1)(1)軸承游隙增大軸承游隙增大 (2)(2)表面粗糙度增加表面粗糙度增加 (3)(3)運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低 (4)(4)振動(dòng)、噪聲增大振動(dòng)、噪聲增大3-4-2 軸承的故障診斷軸承的故障診斷一、滾動(dòng)軸承的故障類型一、滾動(dòng)軸承的故

43、障類型65（三）塑性變形（壓痕）（三）塑性變形（壓痕） 1 1、原因：、原因：(1)(1)工作載荷過重時(shí)，軸承受到過大的沖擊載荷或靜載荷工作載荷過重時(shí)，軸承受到過大的沖擊載荷或靜載荷 (2)(2)因熱變形引起額外載荷因熱變形引起額外載荷 (3)(3)硬度很高的異物侵入硬度很高的異物侵入 都會(huì)形成表面壓痕或劃痕都會(huì)形成表面壓痕或劃痕 2 2、后果：、后果：(1)(1)引起運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲引起運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲 (2)(2)壓痕引起的沖擊載荷進(jìn)一步引起附近表面的剝落壓痕引起的沖擊載荷進(jìn)一步引起附近表面的剝落（四）腐蝕（四）腐蝕 1 1、原因：、原因：(1)(1)潤滑油、水份、濕氣的化

44、學(xué)腐蝕潤滑油、水份、濕氣的化學(xué)腐蝕 (2)(2)電腐蝕、軸承表面有電通過時(shí)，使表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕電腐蝕、軸承表面有電通過時(shí)，使表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕 (3)(3)微振腐蝕、套圈與孔或內(nèi)圈與軸有微小的相對運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生銹蝕微振腐蝕、套圈與孔或內(nèi)圈與軸有微小的相對運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生銹蝕 2 2、后果：表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、凹坑、銹斑等、后果：表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、凹坑、銹斑等（五）斷裂（五）斷裂 原因：原因：(1)(1)載荷過大引起軸承零件破裂載荷過大引起軸承零件破裂 (2)(2)磨削、熱處理，裝配引起的殘余應(yīng)力磨削、熱處理，裝配引起的殘余應(yīng)力 (3)(3)工作時(shí)熱壓力過大工作時(shí)熱壓力過大 (4)(4)裝配不當(dāng)裝配不當(dāng)（六）膠合（六）膠合膠

45、合即：一個(gè)表面上的金屬粘附到另一個(gè)表面上的現(xiàn)象膠合即：一個(gè)表面上的金屬粘附到另一個(gè)表面上的現(xiàn)象原因：潤滑不良、高速重載下摩擦發(fā)熱在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度、導(dǎo)致表原因：潤滑不良、高速重載下摩擦發(fā)熱在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度、導(dǎo)致表面燒傷及膠合面燒傷及膠合66（七）保持架損壞（七）保持架損壞原因：裝配不當(dāng)引起保持架發(fā)生變形，增加保持架上滾動(dòng)體之間的摩擦原因：裝配不當(dāng)引起保持架發(fā)生變形，增加保持架上滾動(dòng)體之間的摩擦或滾動(dòng)體卡死，或保持架與內(nèi)外圈發(fā)生摩擦或滾動(dòng)體卡死，或保持架與內(nèi)外圈發(fā)生摩擦二、滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的特征二、滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的特征 缺陷部位缺陷部位一般公式一般公式外圈靜止、內(nèi)圈運(yùn)動(dòng)外圈靜止、

46、內(nèi)圈運(yùn)動(dòng)內(nèi)圈靜止、外圈運(yùn)動(dòng)內(nèi)圈靜止、外圈運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)體缺陷滾動(dòng)體缺陷外圈（內(nèi)滾外圈（內(nèi)滾道）缺道）缺陷陷內(nèi)圈（外滾內(nèi)圈（外滾道）缺道）缺陷陷)cos1 (5 . 0Ddzffro)cos1 (5 . 0DdzffaodDDdfffrab)cos1 (5 . 0222dDDdffrb)cos1 (5 . 0222dDDdffab)cos1 (5 . 0222)cos1 (5 . 0Ddffzfrai)cos1 (5 . 0Ddzffai)cos1 (5 . 0Ddzffri)cos1 (5 . 0Ddffzfrao（一）低頻段的旋轉(zhuǎn)頻率（一）低頻段的旋轉(zhuǎn)頻率67nD 節(jié)圓直徑nd 滾珠直徑n 接觸角

47、nz 滾珠數(shù)nR 軸的轉(zhuǎn)速頻率dD外環(huán)故障頻率內(nèi)環(huán)故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環(huán)保持架碰內(nèi)環(huán)RDdzf)cos1 (2RDdzf)cos1 (2RDddDf22cos)(1RDdf)cos1 (21RDdf)cos1(2168（二）低頻段的固有振動(dòng)頻率（二）低頻段的固有振動(dòng)頻率 引起的本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及缺陷外部振源引起的滾動(dòng)軸承的振動(dòng) 當(dāng)軸承結(jié)構(gòu)不合適或有缺陷時(shí)，外部振源激發(fā)各元件以其固有頻率振動(dòng)固有頻率與材料、外形、質(zhì)量有關(guān)，與振動(dòng)及軸的回轉(zhuǎn)頻率無關(guān)。AEIgDkkkf2220412) 1(MEI1 1、內(nèi)外圈固有頻率、內(nèi)外圈固有頻率 式中：式中： E彈性模量，鋼材為彈性模量，鋼材為2102

48、10 k變形波數(shù)，變形波數(shù)，k2 2，3 3， I套圈橫截面的慣性矩，套圈橫截面的慣性矩，AbhA 套圈橫截面面積，套圈橫截面面積，b b軸承寬，軸承寬，h h套圈厚套圈厚 D套圈橫截中性軸直徑，套圈橫截中性軸直徑，mmmm 69例：6205軸承內(nèi)圈彎曲的固有頻率為 k 2 3 4 5f(kHz)= 3.94 11.14 31.36 34.542 2、鋼球的固有頻率：、鋼球的固有頻率：2424. 0ERfnbRR鋼球半徑鋼球半徑（三）滾動(dòng)軸承有異常時(shí)的振動(dòng)特性（三）滾動(dòng)軸承有異常時(shí)的振動(dòng)特性 (1)(1)軸承元件受力變形引起的振動(dòng)：軸承元件受力變形引起的振動(dòng)：主要頻率成分為：主要頻率成分為：c

49、zfrcfzf (2)(2)旋轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)引起的振動(dòng)：旋轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)引起的振動(dòng)：主要頻率成分為：主要頻率成分為：czfrcfnf (3)(3)滾動(dòng)體直徑不一致引起的振動(dòng)軸承元件受力變形引起的振動(dòng)：滾動(dòng)體直徑不一致引起的振動(dòng)軸承元件受力變形引起的振動(dòng)：主要頻率成分為：主要頻率成分為：1.由滾動(dòng)軸承構(gòu)造引起的振動(dòng)由滾動(dòng)軸承構(gòu)造引起的振動(dòng) 2.由滾動(dòng)軸承的非線性引起的振動(dòng)由滾動(dòng)軸承的非線性引起的振動(dòng) rrfn，nf1主要頻率成分為：主要頻率成分為：注意注意: :振動(dòng)常發(fā)生在深槽球軸承中振動(dòng)常發(fā)生在深槽球軸承中, ,在自動(dòng)調(diào)心滾動(dòng)軸承上不常發(fā)生在自動(dòng)調(diào)心滾動(dòng)軸承上不常發(fā)生70 滾動(dòng)軸承的軸向剛度呈非線性，特別是當(dāng)潤滑不良時(shí)，易產(chǎn)生異常的軸向振動(dòng)。 n剛度曲線呈對稱非線性時(shí)：振動(dòng)頻率nfr ；n剛度曲線呈非對稱非線性時(shí)：振動(dòng)頻率 rfn13.精加工波紋引起的振動(dòng)精加工波紋引起的振動(dòng) 波紋位置波紋位置波紋凸起數(shù)波紋凸起數(shù)振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率內(nèi)圈內(nèi)圈nznz1 1nfnf0 0f fr r外圈外圈nznz1 1nfnfc c振動(dòng)體振動(dòng)體2n2n2n2nf fc c713.滾動(dòng)軸承損傷滾動(dòng)軸承損傷(缺陷缺陷)引起的振動(dòng)引起的振