設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)第5章-旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)

1、2022-5-91第五章第五章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù) n旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指齒輪箱、離心風(fēng)機(jī)、離心泵、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、離心壓縮機(jī)、水輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備，它們廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金、機(jī)械、造紙、船舶、航空以及一些軍事工業(yè)部門(mén)。n隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機(jī)械正朝著大型、高速和自動(dòng)化方向發(fā)展，這對(duì)提高安全性和可靠性，對(duì)發(fā)展先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，提出了迫切的要求。n旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)是近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)展開(kāi)展廣泛研究，發(fā)發(fā)展展比較成熟的故障診斷技術(shù)，具有具有一定的代表性，因此書(shū)的重點(diǎn)部分重點(diǎn)部分，也是難點(diǎn)

2、部分難點(diǎn)部分。 2022-5-92第五章第五章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握掌握旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障，如如轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子不對(duì)中、共振、機(jī)械松動(dòng)、轉(zhuǎn)子摩擦、滑動(dòng)軸承故障、轉(zhuǎn)軸裂紋、流體動(dòng)力激振、拍頻振動(dòng)等的機(jī)理和特征；掌握掌握滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)、齒輪故障診斷技術(shù)；了解了解電動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)、皮帶驅(qū)動(dòng)故障診斷技術(shù)；熟悉熟悉利用征兆的故障診斷方法。2022-5-93第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 一、轉(zhuǎn)子不平衡一、轉(zhuǎn)子不平衡 n不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見(jiàn)最常見(jiàn)的故障。引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因原因有：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，制造和安裝誤差，

3、材質(zhì)不均勻，受熱不均勻，運(yùn)行中轉(zhuǎn)子的腐蝕、磨損、結(jié)垢、零部件的松動(dòng)和脫落等。n轉(zhuǎn)子不平衡故障包括包括：轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、 轉(zhuǎn)子偏心、 軸彎曲、 轉(zhuǎn)子熱態(tài)不平衡、 轉(zhuǎn)子部件脫落、 轉(zhuǎn)子部件結(jié)垢、 聯(lián)軸器不平衡等，不同原因不同原因引起的轉(zhuǎn)子不平衡故障規(guī)律相近，但但也各有特點(diǎn)。2022-5-941轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡n力不平衡：力不平衡：不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)幅值在轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速以下隨隨轉(zhuǎn)速的平方增大。例如例如，轉(zhuǎn)速升高1倍，則振動(dòng)幅值增大3倍。在轉(zhuǎn)子重心平面內(nèi)只用一個(gè)平衡修正重量便可修正修正之。n力偶不平衡：力偶不平衡：至少需在兩個(gè)修正平面內(nèi)放置平衡重量才能修正修正。 n動(dòng)不平衡：動(dòng)不平衡：動(dòng)不

4、平衡是不平衡的最普遍最普遍的類(lèi)型，它是力不平衡和力偶不平衡兩者的組合組合。n懸臂轉(zhuǎn)子不平衡：懸臂轉(zhuǎn)子不平衡：懸臂轉(zhuǎn)子不平衡包含力不平衡和力偶不平衡兩兩者者。總是必需要必需要在兩個(gè)修正面內(nèi)加以修正重量。 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-952轉(zhuǎn)子偏心：皮帶輪、齒輪、軸承和電動(dòng)機(jī)框架等旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心線偏離偏離時(shí)出現(xiàn)偏心。最大的振動(dòng)最大的振動(dòng)出現(xiàn)在兩個(gè)轉(zhuǎn)子中心連線方向上 。3軸彎曲：彎曲的軸引起大的軸向振動(dòng)，如果如果彎曲接近軸的中部，占優(yōu)勢(shì)的振動(dòng)出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率，如果如果彎曲接近力偶，則占優(yōu)勢(shì)的振動(dòng)出現(xiàn)在2倍轉(zhuǎn)速頻率。用千分表可以證實(shí)軸的彎

5、曲。在汽輪發(fā)電機(jī)組中，通常是在盤(pán)車(chē)時(shí)和盤(pán)車(chē)后測(cè)量晃動(dòng)度的大小來(lái)判斷轉(zhuǎn)子是否存在初始彎曲。 4轉(zhuǎn)子熱態(tài)不平衡：在機(jī)組的啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中，由于熱交換速度的差異，使轉(zhuǎn)子橫截面橫截面產(chǎn)生不均勻的溫度分布，使轉(zhuǎn)子發(fā)生瞬時(shí)熱彎曲，產(chǎn)生產(chǎn)生較大的不平衡。熱彎曲引起的振動(dòng)一般與負(fù)荷有關(guān)。 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-965轉(zhuǎn)子部件脫落 可以將部件脫落失衡現(xiàn)象看作對(duì)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)階躍響應(yīng)，主要特征主要特征是振動(dòng)會(huì)突然發(fā)生變化而后趨于穩(wěn)定，振動(dòng)振動(dòng)幅值幅值一般會(huì)有較明顯的增大，如果有在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的話(huà)將能捕捉到這一情況。為了防止防止脫落部件在慣性力作用

6、下飛出飛出使機(jī)體發(fā)生二次事故，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)停機(jī)檢修。6轉(zhuǎn)子部件結(jié)垢 由于結(jié)垢需要一定長(zhǎng)甚至相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，所以振動(dòng)是隨著年月逐漸增大的。7聯(lián)軸器不平衡 通常是聯(lián)軸器兩端軸承的振動(dòng)較大。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-97 轉(zhuǎn)子不平衡的總體振動(dòng)特征：轉(zhuǎn)子不平衡的總體振動(dòng)特征：通常是水平方向剛度較小較小，振動(dòng)幅值較大較大；軸心軌跡軸心軌跡成為橢圓形；A穩(wěn)態(tài)振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)是一個(gè)與轉(zhuǎn)速同頻的強(qiáng)強(qiáng)迫振動(dòng)迫振動(dòng)，振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速按振動(dòng)理論中的共振曲線規(guī)律變化，在臨界轉(zhuǎn)速處達(dá)到最大值最大值。因此轉(zhuǎn)子不平衡故障的突出表現(xiàn)為突出表現(xiàn)為一倍頻振動(dòng)幅值大。同時(shí)會(huì)出現(xiàn)出

7、現(xiàn)較小的高次諧波，使整個(gè)頻譜呈所謂的“縱樹(shù)形”，如下圖所示：第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 圖5.1 轉(zhuǎn)子不平衡故障譜圖2022-5-98實(shí)例一：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷實(shí)例一：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷n波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。n軸心軌跡為橢圓。n1X頻率為主。n軸向振動(dòng)不大。n振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。n過(guò)臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風(fēng)機(jī)TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小圖5.00 風(fēng)機(jī)傳動(dòng)示意圖2022-5-99 某化纖公司聚酯裝置一臺(tái)熱媒加熱爐燃燒風(fēng)機(jī)，2002年9月26日采集的徑向速度頻譜圖中轉(zhuǎn)速頻率占絕對(duì)

8、優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)速頻率占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，是典型的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子（葉輪）不平衡子（葉輪）不平衡信息，此時(shí)振動(dòng)幅值相對(duì)不大，無(wú)需修理。電機(jī)風(fēng)機(jī)FIMOMIFO實(shí)例二：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷實(shí)例二：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷圖5.2 燃燒風(fēng)機(jī)傳動(dòng)示意圖2022-5-910熱媒爐燃燒風(fēng)機(jī)振動(dòng)幅值熱媒爐燃燒風(fēng)機(jī)振動(dòng)幅值轉(zhuǎn)速對(duì)照表轉(zhuǎn)速對(duì)照表 監(jiān)測(cè)日期9月26日10月22日10月29日11月25日轉(zhuǎn)速頻率(Hz)28.4442.6632.0629.42轉(zhuǎn)速(RPM)1706256019241765振動(dòng)幅值(MM/S)4.75499.53396.18045.1166 本案例利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)指導(dǎo)工藝操作利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)指導(dǎo)

9、工藝操作，確保了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)它也充分印證了這一理論：不平衡產(chǎn)生的理論：不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)幅值在轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速以下隨轉(zhuǎn)速的平方增大振動(dòng)幅值在轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速以下隨轉(zhuǎn)速的平方增大（注：轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力F=ME2，式中，M轉(zhuǎn)子質(zhì)量，E偏心距，旋轉(zhuǎn)角速度）。 10月22日振值出現(xiàn)大幅上升，查頻譜圖得知轉(zhuǎn)速被調(diào)高轉(zhuǎn)速被調(diào)高，因此分析這很可能很可能是造成振動(dòng)增大的直接原因；在滿(mǎn)足工藝要求的前提下兩次調(diào)低轉(zhuǎn)速調(diào)低轉(zhuǎn)速，結(jié)果振值重又回落。實(shí)例二：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷實(shí)例二：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷2022-5-911 在滌綸短纖維生產(chǎn)工藝流程中有這樣一臺(tái)瓶頸設(shè)備喂入機(jī)，纖維絲束從喂入輪繞過(guò)，由于其結(jié)

10、構(gòu)和用途的特殊性，喂入輪不平衡現(xiàn)象頻發(fā)。它們的共同頻譜特征頻譜特征是：喂入輪轉(zhuǎn)速頻率占喂入輪轉(zhuǎn)速頻率占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 電機(jī)齒輪箱喂入輪實(shí)例三：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷實(shí)例三：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷圖5.4 喂入機(jī)傳動(dòng)示意圖圖5.5 喂入機(jī)輪不平衡速度譜圖2022-5-912 結(jié)合喂入輪實(shí)際特點(diǎn)，引起引起其不平衡的誘因主要有：制造誤差，銹蝕，表面結(jié)垢，磨損引起的喂入輪軸系配合松動(dòng)等。以前在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于操作人員經(jīng)常用水沖洗喂入輪致其內(nèi)部進(jìn)水，其安裝螺栓已經(jīng)產(chǎn)生了大量銹蝕大量銹蝕 ，再加之油劑等產(chǎn)生的工藝雜質(zhì)附著在喂入輪齒形表面越積越厚(結(jié)垢結(jié)垢) ， 是造成喂入輪不平衡現(xiàn)象頻發(fā)的主要原因主要原因

11、。為此，已將其列為工藝處理注意事項(xiàng)，并要求操作人員利用纏輥等停機(jī)機(jī)會(huì)及時(shí)對(duì)喂入輪表面進(jìn)行清理清理。 如果把上述兩個(gè)案例放在一起來(lái)分析，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象，那就是不管是葉輪還是喂入輪，它們都是懸臂轉(zhuǎn)子，而且又都是盤(pán)類(lèi)零件（注：葉輪也可以看作為盤(pán)類(lèi)零件），即即長(zhǎng)徑比小的零件，這說(shuō)明懸臂轉(zhuǎn)子和盤(pán)類(lèi)零件可能更易出現(xiàn)不平衡懸臂轉(zhuǎn)子和盤(pán)類(lèi)零件可能更易出現(xiàn)不平衡。實(shí)例三：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷實(shí)例三：轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷2022-5-913二、不對(duì)中二、不對(duì)中 n旋轉(zhuǎn)機(jī)械單轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械單轉(zhuǎn)子系統(tǒng)通常由兩個(gè)軸承支承。由多個(gè)轉(zhuǎn)子串接組成的復(fù)雜轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間用聯(lián)軸器聯(lián)接。因此轉(zhuǎn)子不對(duì)中具有兩種含

12、義兩種含義：一是一是指轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間的聯(lián)接不對(duì)中，主要反映主要反映在聯(lián)軸器的對(duì)中性上；二是二是轉(zhuǎn)子軸頸與兩端軸承不對(duì)中。 電機(jī)電機(jī)水泵水泵POMOMIPIn有資料表明現(xiàn)有企業(yè)在役設(shè)備30%50%存在存在不同程度的不對(duì)中，嚴(yán)重的不對(duì)中會(huì)造成造成設(shè)備部件的過(guò)早損壞，同時(shí)會(huì)造造成成能源的浪費(fèi)。典型不對(duì)中如圖所示：第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 圖5.6 典型不對(duì)中示意圖2022-5-914n 后者后者對(duì)滑動(dòng)軸承來(lái)說(shuō)，與軸承是否形成良好的油膜有直接關(guān)系直接關(guān)系。滾動(dòng)軸承的對(duì)中（如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩端的軸承對(duì)中），主要主要是由于兩端軸承座孔不同軸，以及軸承元件損壞，外圈配

13、合松動(dòng)，內(nèi)圈配合松動(dòng)，兩端支座（對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是前后端蓋）變形等，都會(huì)引起不對(duì)中。 有的機(jī)器有的機(jī)器，如汽輪發(fā)電機(jī)之類(lèi)的設(shè)備，在冷態(tài)（未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)）情況下轉(zhuǎn)子對(duì)中情況是符合要求的，一旦運(yùn)轉(zhuǎn)中溫度升高就可能發(fā)生熱不對(duì)中。 此外，地腳螺栓松動(dòng)，基礎(chǔ)下沉（這一點(diǎn)對(duì)于新安裝的設(shè)備尤其需要注意），聯(lián)軸器銷(xiāo)孔磨損等故障的存在也會(huì)引發(fā)不對(duì)中引發(fā)不對(duì)中。 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-915圖圖5-7 轉(zhuǎn)子不對(duì)中的基本形式轉(zhuǎn)子不對(duì)中的基本形式a) 聯(lián)軸器不對(duì)中；b) 軸承不對(duì)中；c) 帶輪不對(duì)中第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和

14、特征 2022-5-9161角向不對(duì)中n角向不對(duì)中的特征特征是軸向振動(dòng)大。典型地出現(xiàn)轉(zhuǎn)速頻率和2倍轉(zhuǎn)速頻率大的軸向振動(dòng)。還常見(jiàn)常見(jiàn)轉(zhuǎn)速頻率、2倍轉(zhuǎn)速頻率和3倍轉(zhuǎn)速頻率都占優(yōu)勢(shì)占優(yōu)勢(shì)的情況。n如果如果2倍轉(zhuǎn)速頻率或3倍轉(zhuǎn)速頻率超過(guò)超過(guò)轉(zhuǎn)速頻率的30%到50%，則可認(rèn)為是存在角不對(duì)中。n這些征兆征兆也指示聯(lián)軸器故障。嚴(yán)重的角向不對(duì)中可激起轉(zhuǎn)速頻率的許多階諧波頻率。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-9172平行不對(duì)中n平行不對(duì)中的振動(dòng)征兆類(lèi)似類(lèi)似于角向不對(duì)中，但是，徑向方向振動(dòng)大。2倍轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng)往往往往大于轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng)，聯(lián)軸器的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)決定2倍

15、轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng)相對(duì)相對(duì)于轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng)的高度。n角向不對(duì)中或平行不對(duì)中嚴(yán)重嚴(yán)重時(shí)，可在較高較高諧振波頻率4倍到8倍轉(zhuǎn)速頻率諧波處出現(xiàn)大的振動(dòng)，甚至甚至出現(xiàn)類(lèi)似于機(jī)械松動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的完整系列的高頻諧波。3滾動(dòng)軸承偏斜地固定在軸上n 不對(duì)中的滾動(dòng)軸承卡在軸上時(shí)，將產(chǎn)生明顯的軸向振動(dòng)。通常，必須卸下軸承并重新正確安裝。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-918 不對(duì)中的總體振動(dòng)特征：不對(duì)中的總體振動(dòng)特征： 聯(lián)軸器聯(lián)軸器不對(duì)中時(shí)軸向振動(dòng)較大，振動(dòng)幅值和相位穩(wěn)定；軸承軸承不對(duì)中時(shí)徑向振動(dòng)較大，有可能有可能出現(xiàn)高次諧波，振動(dòng)不穩(wěn)定；振動(dòng)對(duì)負(fù)荷變化敏感。當(dāng)負(fù)荷改變時(shí)

16、，由聯(lián)軸器傳遞的扭矩立即發(fā)生改變，如果聯(lián)軸器不對(duì)中，則轉(zhuǎn)子的振動(dòng)狀態(tài)也立即發(fā)生變化。由于溫度分布的變化，軸承座的熱膨脹不均勻而引起軸承不對(duì)中，使轉(zhuǎn)子的振動(dòng)也要發(fā)生變化。但由于熱傳導(dǎo)的慣性慣性，振動(dòng)的變化在時(shí)間上要比負(fù)荷的改變滯后一段時(shí)間。轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)出現(xiàn)二倍頻，以一倍頻和二倍頻分量為主分量為主，不對(duì)中越嚴(yán)重越嚴(yán)重，二倍頻所占比例越大越大；相鄰兩軸承的油膜壓力反方向變化反方向變化，一個(gè)油膜壓力變大變大，另一個(gè)則變小變??；典型的軸心軌跡為香蕉形香蕉形，正進(jìn)動(dòng)；第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-919圖5.8 典型不對(duì)中譜圖第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典

17、型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-920實(shí)例四：轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的診斷實(shí)例四：轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的診斷 n出現(xiàn)2頻率成分。n軸心軌跡成香蕉形或8字形。n振動(dòng)有方向性。n軸向振動(dòng)一般較大。n本例中，出現(xiàn)葉片通過(guò)頻率。1X頻率2X頻率葉片通過(guò)頻率電機(jī)水泵POPIMOMI2022-5-921 不對(duì)中故障的影響和防治：不對(duì)中故障的影響和防治： 當(dāng)轉(zhuǎn)子存在不對(duì)中時(shí)，將產(chǎn)生一種附加彎矩，給軸承增加一種附加載荷，致使軸承間的負(fù)荷重新分配，形成附加激勵(lì)附加激勵(lì)，引起機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)強(qiáng)烈振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致軸承和聯(lián)軸器損壞、地腳螺栓斷裂或扭彎、油膜失穩(wěn)、轉(zhuǎn)軸彎曲、轉(zhuǎn)子與定子間產(chǎn)生碰磨等嚴(yán)重后

18、果，所以及時(shí)預(yù)測(cè)處理不對(duì)中故障對(duì)確保設(shè)備正常運(yùn)行，減少減少事故損失十分重要。 由于不對(duì)中故障給設(shè)備使用與維修帶來(lái)了諸多問(wèn)題，多年來(lái)工程研究人員一直在致力于致力于追求更加科學(xué)合理的聯(lián)軸器找正技術(shù)。目前，激光對(duì)中儀激光對(duì)中儀已在一些大型設(shè)備的安裝、檢修過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-922三、共振三、共振 n強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與系統(tǒng)的自然頻率強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與系統(tǒng)的自然頻率一致時(shí)一致時(shí)出現(xiàn)共振，使振動(dòng)幅值出現(xiàn)共振，使振動(dòng)幅值急劇放大，導(dǎo)致過(guò)早損壞或?yàn)?zāi)難性破壞。急劇放大，導(dǎo)致過(guò)早損壞或?yàn)?zāi)難性破壞。這可能是轉(zhuǎn)子的

19、自然頻率，也常常起源于支承框架、基礎(chǔ)、齒輪箱甚至傳動(dòng)皮帶。n如果轉(zhuǎn)子處在或接近共振，由于很大的相位漂移，幾乎不可能不可能平衡掉。共振時(shí)相位漂移為90度，通過(guò)共振時(shí)相位漂移接近180度。n這往往需要提高或降低自然頻率來(lái)改變自然頻率。這往往需要提高或降低自然頻率來(lái)改變自然頻率。自然頻率通常不隨轉(zhuǎn)速變化，這一點(diǎn)有助于識(shí)別自然頻率，除非除非在大型平面軸頸軸承機(jī)器或在有明顯懸臂的轉(zhuǎn)子上。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-923設(shè)備共振案例一設(shè)備共振案例一某聚酯圓盤(pán)反應(yīng)器升負(fù)荷試驗(yàn)?zāi)尘埘A盤(pán)反應(yīng)器升負(fù)荷試驗(yàn) n從圖中可以看到，特征頻率均為電機(jī)輸出軸工頻，

20、這一般為電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡信息（后進(jìn)行修理），從轉(zhuǎn)速調(diào)升后出現(xiàn)的振值上升情況也基本可以驗(yàn)證這一判斷。 升速測(cè)試結(jié)果如表 5-3所示：圖5.9 圓盤(pán)反應(yīng)器電機(jī)徑向速度譜圖圖5.10 圓盤(pán)反應(yīng)器電機(jī)徑向位移譜圖2022-5-924設(shè)備共振案例一設(shè)備共振案例一某聚酯圓盤(pán)反應(yīng)器升負(fù)荷試驗(yàn)?zāi)尘埘A盤(pán)反應(yīng)器升負(fù)荷試驗(yàn) n主軸轉(zhuǎn)速調(diào)至4.95rpm時(shí)，振動(dòng)值非常大；但調(diào)至5rpm時(shí)，振動(dòng)值復(fù)又下降。這說(shuō)明，4.95rpm時(shí)的特征頻率17.82Hz為機(jī)臺(tái)一共振頻率共振頻率。n后來(lái)通過(guò)對(duì)電機(jī)基礎(chǔ)支架進(jìn)行改造的方法來(lái)改變自然頻率通過(guò)對(duì)電機(jī)基礎(chǔ)支架進(jìn)行改造的方法來(lái)改變自然頻率，最終解決解決了共振的問(wèn)題。 電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)

21、特征頻率主軸轉(zhuǎn)速Rpmmmm/sHzRpm1035163.3513.56717.254.81069.22802217.824.951080.6208.0916.41618.015表5-3 圓盤(pán)反應(yīng)器電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)2022-5-925設(shè)備共振案例二設(shè)備共振案例二某第二酯化反應(yīng)器變速試驗(yàn)?zāi)车诙セ磻?yīng)器變速試驗(yàn) 測(cè)點(diǎn)位置 減速箱高速部低速部監(jiān)測(cè)日期電機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）特征頻率（Hz ）振動(dòng)幅值（mm/s）振動(dòng)幅值（mm/s）7月24日81113.521.54411.89038月27日106017.664.24313.66839月18日94115.697.47026.80559月23日102617.10

22、4.96924.54879月25日111218.534.14093.989510月15日111218.533.89503.609011月4日111218.544.00983.5443 測(cè)試結(jié)果如下表所示，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速為941rpm時(shí)，存在一共振頻率共振頻率15.69Hz。電機(jī)轉(zhuǎn)速為1112rpm時(shí)，振動(dòng)值在受控范圍內(nèi)，已避開(kāi)共振點(diǎn)，故在此狀況下使用。 2022-5-926四、機(jī)械松動(dòng)四、機(jī)械松動(dòng) 1A型機(jī)械松動(dòng)n這種頻譜是機(jī)器底腳、底板或基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)松動(dòng)減弱松動(dòng)減弱引起的，或或者者由基礎(chǔ)上惡化的水泥漿、松動(dòng)的地腳螺栓，或者或者框架，或者或者基礎(chǔ)變形變形，即即軟腳軟腳引起的。A型機(jī)械松動(dòng)型機(jī)械松動(dòng)

23、 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-927B型機(jī)械松動(dòng)型機(jī)械松動(dòng) 2B型機(jī)械松動(dòng)n這種頻譜通常是由螺栓松動(dòng)松動(dòng)，框架結(jié)構(gòu)或軸承座裂紋裂紋引起的。n主要主要以2倍轉(zhuǎn)速頻率為特征，幅值有時(shí)不穩(wěn)定。振動(dòng)只有伴隨只有伴隨其它故障如不平衡或不對(duì)中時(shí)才有表現(xiàn)，此時(shí)要消除平衡或?qū)χ袑⒑芾щy。n在間隙達(dá)到間隙達(dá)到出現(xiàn)碰撞前，振動(dòng)主要振動(dòng)主要是1倍轉(zhuǎn)速頻率和2倍轉(zhuǎn)速頻率；出現(xiàn)碰撞后，振動(dòng)將出現(xiàn)大量諧頻。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-9283C型機(jī)械松動(dòng)n這種頻譜通常是通常是由零部件之間配合不良引起的。將產(chǎn)

24、生許多諧波頻率，而且往往引起精確的0.5倍或1.5倍轉(zhuǎn)速頻率等亞亞諧波頻率諧波頻率。nC型松動(dòng)往往是由軸承襯套在其蓋內(nèi)松動(dòng)松動(dòng)，軸承松動(dòng)和在軸上旋轉(zhuǎn)，滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承間隙過(guò)大間隙過(guò)大，葉輪在軸上松動(dòng)葉輪在軸上松動(dòng)等引起的。C型機(jī)械松動(dòng)型機(jī)械松動(dòng) 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-929C型機(jī)械松動(dòng)實(shí)例型機(jī)械松動(dòng)實(shí)例轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的診斷轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的診斷 n波形出現(xiàn)許多毛刺。n譜圖中噪聲水平高。n出現(xiàn)精確2X，3X等成分，最高最高可達(dá)16X。n松動(dòng)結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機(jī)水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分最高可出現(xiàn)16X成分噪聲水平

25、高2022-5-930五、轉(zhuǎn)子摩擦五、轉(zhuǎn)子摩擦 n當(dāng)旋轉(zhuǎn)件與靜止件相接觸時(shí)，轉(zhuǎn)子摩擦產(chǎn)生類(lèi)似于類(lèi)似于機(jī)械松動(dòng)產(chǎn)生的頻譜。摩擦可能是局部的，也可能也可能是整個(gè)轉(zhuǎn)子一周都摩擦。通常，產(chǎn)生一系列頻率，往往往往激起一個(gè)或多個(gè)共振。n根據(jù)轉(zhuǎn)子自然頻率的位置，常常激起轉(zhuǎn)速的整分?jǐn)?shù)倍亞諧波頻率0.5，1，1.5，2，4.5倍等。n轉(zhuǎn)子摩擦可激起許多高頻類(lèi)似于粉筆在黑板上拖動(dòng)產(chǎn)生的寬帶噪粉筆在黑板上拖動(dòng)產(chǎn)生的寬帶噪聲聲，如果軸與巴氏合金相接觸引起摩擦?xí)r，它可能非常嚴(yán)重，非常短促。整個(gè)軸圓周全部角度摩擦可產(chǎn)生“反進(jìn)動(dòng)”，即即轉(zhuǎn)子以臨界轉(zhuǎn)速頻率回轉(zhuǎn)，但是但是，方向與軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，這是一種可導(dǎo)致災(zāi)難性破壞導(dǎo)致災(zāi)

26、難性破壞的不穩(wěn)定的振動(dòng)。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-931典型的碰磨故障的波形和頻譜如圖5.15所示。 A G（f） O t f （a）波形 （b）頻譜圖圖5-15 轉(zhuǎn)子碰摩的波形和頻譜圖轉(zhuǎn)子碰摩的波形和頻譜圖第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-932轉(zhuǎn)子摩擦的總體振動(dòng)特征轉(zhuǎn)子摩擦的總體振動(dòng)特征 轉(zhuǎn)子失穩(wěn)前失穩(wěn)前頻譜豐富，波形畸變，軸心軌跡不規(guī)則變化，正進(jìn)動(dòng)；轉(zhuǎn)子失穩(wěn)后失穩(wěn)后波形嚴(yán)重畸變或削波，軸心軌跡發(fā)散，反進(jìn)動(dòng)；輕微摩擦輕微摩擦?xí)r同頻幅值波動(dòng)，軸心軌跡帶有小圓環(huán)；碰摩嚴(yán)重碰摩嚴(yán)重時(shí)，

27、各頻率成分幅值迅速增大；系統(tǒng)的剛度增加剛度增加，臨界轉(zhuǎn)速區(qū)展寬，各階振動(dòng)的相位發(fā)生變化；工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速下發(fā)生的輕微摩擦振動(dòng)輕微摩擦振動(dòng)，其振幅隨時(shí)間緩慢變化，相位逆轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-933六、滑動(dòng)軸承故障六、滑動(dòng)軸承故障1磨損或間隙等故障 如圖5.16所示。 滑動(dòng)軸承磨損后期的證據(jù)通常是出現(xiàn)一個(gè)完整完整的系列的轉(zhuǎn)速頻率諧波直到10階20階，破碎的滑動(dòng)軸承常產(chǎn)生比水平方向振動(dòng)大的垂直方向的振動(dòng)，也可能只有轉(zhuǎn)速頻率一個(gè)明顯的尖峰。間隙過(guò)大的滑動(dòng)軸承可讓小的不平衡、不對(duì)中引起引起大的振動(dòng)，如果軸承間隙調(diào)整達(dá)到規(guī)定的要

28、求，則振動(dòng)很小。 滑動(dòng)軸承松動(dòng)會(huì)產(chǎn)生1/2倍、1/3倍等成分，并且隨負(fù)荷變化較大。烏金脫落會(huì)產(chǎn)生1/2倍及其諧頻，幅值小于松動(dòng)譜。瓦塊損壞會(huì)產(chǎn)生1/3倍渦動(dòng)，調(diào)節(jié)油溫有預(yù)防效果。圖5.16 滑動(dòng)軸承磨損/間隙過(guò)大頻譜 （噪聲水平說(shuō)明間隙過(guò)大/松動(dòng)）第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-9342油膜渦動(dòng)和油膜振蕩 n當(dāng)轉(zhuǎn)子在滑動(dòng)軸承軸瓦中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子與軸瓦之間的間隙中形成油膜，不但避免不但避免了轉(zhuǎn)子表面與軸瓦表面之間的直接接觸，減少減少了兩表面間的摩擦和動(dòng)耗，而且而且同時(shí)油膜的流體動(dòng)壓力又使油膜具有承載能力。n當(dāng)當(dāng)油膜的承載力與外載荷平衡平衡時(shí)，

29、轉(zhuǎn)子處于平衡位置；當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)子受到受到某種外來(lái)擾動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子中心就會(huì)在靜平衡位置附近發(fā)生渦動(dòng)渦動(dòng)。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-935 對(duì)于轉(zhuǎn)子在外界偶然擾動(dòng)下所發(fā)生的任一偏移，軸承油膜除了除了產(chǎn)生沿偏移方向的彈性恢復(fù)力以保持和外載荷平衡外，還要還要產(chǎn)生一垂直于偏移方向的切向失穩(wěn)分力，這個(gè)失穩(wěn)分力會(huì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子作渦動(dòng)運(yùn)動(dòng):當(dāng)阻尼力大于大于切向失穩(wěn)分力時(shí)，這種渦動(dòng)是收斂的，即轉(zhuǎn)子在軸承內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的。當(dāng)切向分力大于大于阻尼力時(shí)，渦動(dòng)是發(fā)散的，轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)是不穩(wěn)定的，產(chǎn)生產(chǎn)生油膜振蕩。介于介于兩者之間的是渦動(dòng)軌跡為封閉曲線，油膜渦動(dòng)就是這種情況。 油膜

30、渦動(dòng)是轉(zhuǎn)子中心繞軸承中心轉(zhuǎn)動(dòng)的亞同步現(xiàn)象，其回轉(zhuǎn)頻率即振動(dòng)頻率約為轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率的一半一半，所以常稱(chēng)為半速渦動(dòng)或半頻渦動(dòng)。產(chǎn)生原因：第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-936 由于由于在大多數(shù)情況下，軸瓦不旋轉(zhuǎn)，軸瓦表面軸瓦表面的油膜速度為零零，轉(zhuǎn)子軸頸表面軸頸表面的油膜速度與軸頸表面的速度相同相同。因此，在層流假設(shè)下，油膜的平均周向速度平均周向速度為軸頸表面速度的一半一半，即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，油膜將以軸頸表面速度之半的平均速度半的平均速度環(huán)繞運(yùn)動(dòng)。n實(shí)際上，由于軸頸表面比比軸瓦表面光滑及軸瓦與軸頸之間潤(rùn)滑油的端泄等因素的影響，一般渦動(dòng)頻率略小于轉(zhuǎn)速的

31、一半，約為轉(zhuǎn)速的0.400.48倍（編者按：有些文獻(xiàn)記載為0.420.46倍），如下圖所示。 圖5.17 油膜渦動(dòng)不穩(wěn)定第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-937ABC+eed2d2oOC-e( .)0 420 48n實(shí)際產(chǎn)生渦動(dòng)頻率約為 ：n 流入B側(cè)的流量分 成3部分：l A側(cè)流出部分l 軸承兩端泄露部分l 油膜下不由于渦動(dòng) 增加部分。半速渦動(dòng)。 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-938n一般說(shuō)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在失穩(wěn)轉(zhuǎn)速以前前轉(zhuǎn)動(dòng)是平穩(wěn)的，當(dāng)達(dá)到失穩(wěn)轉(zhuǎn)速后后即發(fā)生油膜渦動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，

32、油膜渦動(dòng)的頻率也提高，兩者保持一個(gè)近乎不變的恒定比，即約為2。n但是，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率約為其一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時(shí)，由于此時(shí)油膜渦動(dòng)的渦動(dòng)速度與轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速相重合即產(chǎn)生共共振振，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的振動(dòng)現(xiàn)象，油膜可能不再具有支承能力，稱(chēng)為油膜振蕩油膜振蕩。n油膜振蕩一旦發(fā)生之后，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，渦動(dòng)頻率就將保持不變保持不變，而且等于等于該轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生產(chǎn)生以轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速頻率的橫向正進(jìn)動(dòng)亞諧波振動(dòng)。這是一種可導(dǎo)致災(zāi)難性破壞的固有的不穩(wěn)定的振動(dòng)。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-939油膜振蕩的轉(zhuǎn)速特性如圖5.18所示。（a）圖表示失穩(wěn)轉(zhuǎn)速

33、在一階臨界轉(zhuǎn)速之前前。（b）圖表示失穩(wěn)轉(zhuǎn)速在一階臨界轉(zhuǎn)速之后后，這兩種情形的油膜振蕩都在稍高于稍高于二倍臨界轉(zhuǎn)速的某一轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生。（c）圖表示失穩(wěn)轉(zhuǎn)速在二倍臨界轉(zhuǎn)速之后后，轉(zhuǎn)速在稍高于稍高于二倍臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子并沒(méi)有失穩(wěn)，直到比二倍臨界轉(zhuǎn)速高出較多較多時(shí)，轉(zhuǎn)子才失穩(wěn)；而降速時(shí)油膜振蕩消失的轉(zhuǎn)速要比升速時(shí)發(fā)生油膜振蕩的轉(zhuǎn)速低低，表現(xiàn)出油膜振蕩的一種“慣性”現(xiàn)象。 圖圖5.18 油膜振蕩的轉(zhuǎn)速特性油膜振蕩的轉(zhuǎn)速特性 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障 的機(jī)理和特征的機(jī)理和特征 2022-5-940油膜振蕩的振動(dòng)特征：油膜振蕩的振動(dòng)特征： 油膜振蕩總是發(fā)生在轉(zhuǎn)速高于高于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)

34、速的2倍倍以上；油膜振蕩的頻率接近接近轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，即使即使轉(zhuǎn)速再升高，其頻率基本不變；油膜振蕩時(shí)，轉(zhuǎn)子的撓曲呈一階振型；油膜振蕩時(shí)，振動(dòng)的波形發(fā)生畸變，在工頻的基波上疊加疊加了低頻成分，有時(shí)低頻分量占主導(dǎo)地位，低頻振動(dòng)的幅值，軸承座振動(dòng)可達(dá)40m以上，軸振動(dòng)可達(dá)100150m以上，且振幅不穩(wěn)，軸心軌跡發(fā)散；油膜振蕩時(shí)，轉(zhuǎn)子渦動(dòng)方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同相同，軸心軌跡呈花瓣形，正進(jìn)動(dòng)；第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-941油膜振蕩的發(fā)生和消失具有突然性突然性，并具有慣性效應(yīng)，即升升速時(shí)速時(shí)產(chǎn)生振蕩的轉(zhuǎn)速比降速時(shí)降速時(shí)振蕩消失的轉(zhuǎn)速要大大；

35、油膜振蕩劇烈時(shí)，隨著油膜的破壞，振蕩停止，油膜恢復(fù)后，振蕩再次再次發(fā)生，這樣持續(xù)下去，軸頸與軸承不斷碰摩不斷碰摩，產(chǎn)生撞擊聲，軸瓦內(nèi)油膜壓力有較大較大波動(dòng)；油膜振蕩對(duì)轉(zhuǎn)速和油溫的變化較敏感較敏感，一般當(dāng)機(jī)組發(fā)生油膜振蕩時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的增加增加，振動(dòng)不下降，隨著轉(zhuǎn)速的降低，振動(dòng)也不立即消失，稱(chēng)為滯后現(xiàn)象；提高提高進(jìn)油溫度，振動(dòng)一般有所降低降低；軸承載荷越小越小或偏心率越小越小，越易越易發(fā)生油膜振蕩。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-942油膜振蕩的預(yù)防和消除油膜振蕩的預(yù)防和消除 對(duì)于石化企業(yè)，油膜振蕩是空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)等大型機(jī)組需要重點(diǎn)防范的

36、問(wèn)題。為了預(yù)防和消除油膜振蕩，可以根據(jù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的實(shí)際情況采取以下若干措施：消除油膜振蕩的誘發(fā)因素消除油膜振蕩的誘發(fā)因素：改善改善轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)，限制限制振幅放大因子；消除消除轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障，限制限制低次諧波分量；保證保證軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)，防止防止軸承工作狀態(tài)惡化；消除消除動(dòng)靜間隙不均勻，限制限制非線性激振力。改變軸承參數(shù)改變軸承參數(shù)：提高提高軸承比壓；降低降低潤(rùn)滑油粘度；使軸承相對(duì)間隙處于處于最佳范圍。改變軸承型號(hào)改變軸承型號(hào)：根據(jù)軸承類(lèi)型和結(jié)構(gòu)尺寸的不同，每種軸承都有其穩(wěn)定工作的范圍。增加轉(zhuǎn)子系統(tǒng)剛度增加轉(zhuǎn)子系統(tǒng)剛度，提高提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子固有頻率越越高高，發(fā)生油膜振蕩的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速也越

37、高越高。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-943實(shí)例：帶滑動(dòng)軸承的機(jī)械的頻譜特點(diǎn)實(shí)例：帶滑動(dòng)軸承的機(jī)械的頻譜特點(diǎn)不對(duì)中松動(dòng)引起的諧波不平衡油膜渦動(dòng)、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14FREQUENCY IN ORDER2022-5-944七、轉(zhuǎn)軸裂紋七、轉(zhuǎn)軸裂紋（轉(zhuǎn)軸裂紋的總體振動(dòng)特征）（轉(zhuǎn)軸裂紋的總體振動(dòng)特征） 各階臨界轉(zhuǎn)速較較正常時(shí)要小小，尤其尤其在裂紋嚴(yán)重嚴(yán)重時(shí)；由于裂紋造成造成剛度變化且且不對(duì)稱(chēng)，轉(zhuǎn)子的共振轉(zhuǎn)速擴(kuò)展擴(kuò)展為一個(gè)區(qū)；裂紋轉(zhuǎn)子軸系在強(qiáng)迫響應(yīng)時(shí)，一次分量的分散度比比無(wú)裂紋時(shí)大大；轉(zhuǎn)速超過(guò)超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速后，一般各高階諧波振幅

38、較較未超過(guò)時(shí)小??；恒定轉(zhuǎn)速下，各階諧波幅值1倍，2倍和3倍及其相位不穩(wěn)定，且且尤以2倍突出；裂紋引起剛度不對(duì)稱(chēng)，使使轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡發(fā)生困難，往往多次試重也達(dá)不到達(dá)不到所要求的平衡精度。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-945八、流體動(dòng)力激振八、流體動(dòng)力激振 泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為流體動(dòng)力機(jī)械流體動(dòng)力機(jī)械，它們?cè)谕ㄓ迷O(shè)備中占有重要地位重要地位，因此有必要對(duì)其異常的振動(dòng)形式流體動(dòng)力激振作一討論。n在流體動(dòng)力機(jī)械中，葉片通過(guò)頻率（轉(zhuǎn)子葉片通過(guò)頻率或或靜子葉片通過(guò)頻率）總是有的，通常不成為故障。然而然而，如果泵中旋轉(zhuǎn)葉片和靜止的擴(kuò)壓器之間的間隙在圓周方向

39、上不均勻，那么可能產(chǎn)生產(chǎn)生大幅值的葉片通過(guò)頻率及其諧波頻率，如圖所示。圖5.19 流體動(dòng)力激振第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-946 而且而且，有時(shí)葉片通過(guò)頻率或其諧波頻率與與系統(tǒng)的某自然頻率一致一致，即產(chǎn)生大的振動(dòng)產(chǎn)生大的振動(dòng)。n如果葉輪摩擦環(huán)卡住卡住軸承，或者焊接固定的擴(kuò)壓器葉片損壞損壞，則可能產(chǎn)生可能產(chǎn)生大的葉片通過(guò)頻率振動(dòng)。n管道的突然彎曲、妨礙流體流動(dòng)的障礙物、阻尼器或者如果泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與其殼體中心不重合都會(huì)引起引起葉片通過(guò)頻率的大的振動(dòng)。圖5.19 流體動(dòng)力激振第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特

40、征 2022-5-9471紊流（又稱(chēng)旋轉(zhuǎn)失速） 紊流紊流時(shí)壓縮機(jī)葉片受到受到一種周期性的激振力，如紊流的頻率與葉片的固有頻率相吻合相吻合，則將引起強(qiáng)烈振動(dòng)，使葉片疲勞損壞造成造成事故。 幾種特別的流體動(dòng)力激振形式：紊流、喘振、氣穴、渦動(dòng)等圖5.20 紊流第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-948旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生在壓氣機(jī)上；振動(dòng)幅值隨隨出口壓力的增加而而增加；振動(dòng)發(fā)生在流量減小時(shí)，且隨著流量的減小而增大而增大；振動(dòng)頻率與工頻之比為為小于1的常值；轉(zhuǎn)子的軸向振動(dòng)對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)速和流量十分敏感十分敏感；一般排氣端的振動(dòng)較大較大；排氣壓力有波動(dòng)現(xiàn)象；機(jī)組的壓比有所

41、下降，嚴(yán)重時(shí)嚴(yán)重時(shí)壓比突降。 紊流的振動(dòng)特征：紊流的振動(dòng)特征：第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-9492喘振 n紊流使壓氣機(jī)中的流動(dòng)情況惡化，壓比下降，流量及壓力隨時(shí)間波動(dòng)。n在一定轉(zhuǎn)速下，當(dāng)入口流量減少到某一值Qmin時(shí)，機(jī)組會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的紊流。強(qiáng)烈的紊流會(huì)進(jìn)一步引起引起整個(gè)壓縮機(jī)組系統(tǒng)的一種危險(xiǎn)性更大的不穩(wěn)定的氣動(dòng)現(xiàn)象，即即喘振。 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-950 壓縮機(jī)總是和管網(wǎng)聯(lián)合工作的。為了保證一定的流量通過(guò)管網(wǎng)，必須維持必須維持一定壓力，用來(lái)克服管網(wǎng)的阻力。n機(jī)組正常工作時(shí)

42、的出口壓力是與管網(wǎng)阻力相平衡相平衡的。但但當(dāng)壓縮機(jī)的流量減少到某一值Qmin時(shí)，出口壓力會(huì)很快下降，然而由于慣性作用，管網(wǎng)中的壓力并不馬上降低，于是，管網(wǎng)中的氣體壓力反而大于反而大于壓縮機(jī)的出口壓力，因此，管網(wǎng)中的氣體就倒倒流回流回壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)中的壓力下降到下降到低于壓縮機(jī)出口壓力為止。n這時(shí)，壓縮機(jī)又開(kāi)始開(kāi)始向管網(wǎng)供氣，壓縮機(jī)的流量增大，恢復(fù)到恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。但但當(dāng)管網(wǎng)中的壓力又回到原來(lái)的壓力時(shí)，壓縮機(jī)的流量又減少，系統(tǒng)中的流體又倒流。如此周而復(fù)始產(chǎn)生了氣體強(qiáng)烈的低頻脈動(dòng)現(xiàn)象強(qiáng)烈的低頻脈動(dòng)現(xiàn)象喘振喘振。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 202

43、2-5-951喘喘振振的的振振動(dòng)動(dòng)特特征征 診斷對(duì)象為壓氣機(jī)組或其它帶長(zhǎng)導(dǎo)管、容器的流體動(dòng)力機(jī)械；振動(dòng)發(fā)生時(shí)，機(jī)組的入口流量小于相應(yīng)轉(zhuǎn)速下的最小流量；振動(dòng)的頻率一般在0-10Hz之內(nèi)，也可能出現(xiàn)隨機(jī)的寬帶高頻振動(dòng)（見(jiàn)圖5-20）；機(jī)組及與之相連的管道都發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)；有倒流現(xiàn)象；出口壓力（壓力表）呈大幅度的波動(dòng)；機(jī)組的功率（表指針）呈周期性的變化；振動(dòng)前有失速現(xiàn)象；振動(dòng)時(shí)有周期性的吼叫聲；機(jī)組的工作點(diǎn)在喘振區(qū)（或附近）。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-9523氣穴 n氣穴通常指示進(jìn)口壓力不夠、缺乏流體的現(xiàn)象。如果不采取措施排除，氣穴對(duì)泵內(nèi)部可

44、能十分有害，它可能局部侵蝕葉輪的葉片。n存在氣穴時(shí)，常常發(fā)出象“卵石卵石”通過(guò)泵時(shí)的聲音。氣穴通常是進(jìn)口流量不夠引起的，可能這次測(cè)量時(shí)出現(xiàn)，下次測(cè)量時(shí)沒(méi)有了，如果改變進(jìn)口閥門(mén)的設(shè)定的話(huà)。 氣穴通常產(chǎn)生隨機(jī)的較高頻率寬帶能量，有時(shí)疊加葉片通過(guò)頻率的諧波頻率。如圖所示： 圖5.21 氣穴頻譜第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-953n迷宮密封是一種常見(jiàn)的密封形式。當(dāng)轉(zhuǎn)子因撓曲、偏磨、安裝偏心或旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，密封腔內(nèi)周向的間隙不均勻，即使密封腔內(nèi)入口處的壓力周向分布是均勻的，在該腔的出口處卻形成了不均勻的周向壓力分布形成了一個(gè)作用于轉(zhuǎn)子上的合力

45、，此力在與轉(zhuǎn)子偏心位移相垂直方向上的切向分力相互作用，就將激勵(lì)轉(zhuǎn)子作進(jìn)一步的渦動(dòng)，成為轉(zhuǎn)子一個(gè)不穩(wěn)定的激勵(lì)力，可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。n失穩(wěn)時(shí)的頻率因不同的氣體狀態(tài)及迷宮幾何形狀而不相同。4迷宮密封氣流激振（渦動(dòng)） 第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-954 迷宮密封氣流渦動(dòng)的振動(dòng)特征：迷宮密封氣流渦動(dòng)的振動(dòng)特征： 渦動(dòng)頻率一般為0.60.9倍工頻；軸心軌跡呈橢圓形，正進(jìn)動(dòng)；強(qiáng)振時(shí)有可能激發(fā)轉(zhuǎn)子的一階自振頻率，表現(xiàn)為自激振動(dòng)；轉(zhuǎn)速存在一個(gè)“閥門(mén)值”，在其值附近可導(dǎo)致強(qiáng)烈振動(dòng)；負(fù)荷也存在一個(gè)“閥門(mén)值”，在其值附近可導(dǎo)致強(qiáng)烈振動(dòng)；強(qiáng)振時(shí)的主頻為轉(zhuǎn)子的一階

46、固有頻率，頻帶較寬；振動(dòng)的再現(xiàn)性強(qiáng)；一般在轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、偏心時(shí)易發(fā)生。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-955振動(dòng)頻率為0.60.9倍工頻；轉(zhuǎn)子有偏心彎曲造成的間隙不均；振動(dòng)對(duì)氣流壓力、流量的改變非常敏感；負(fù)荷存在一個(gè)“閥門(mén)值”，在其值附近可導(dǎo)致劇烈振動(dòng)；在一個(gè)由多個(gè)轉(zhuǎn)子組成的軸系中，氣流渦動(dòng)常發(fā)生在氣流壓力高的轉(zhuǎn)子上，如在汽輪發(fā)電機(jī)組中，蒸汽振蕩主要發(fā)生于高壓轉(zhuǎn)子。5不均勻氣流渦動(dòng)（不均勻氣流渦動(dòng)的振動(dòng)特征不均勻氣流渦動(dòng)的振動(dòng)特征 ）第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-956九、拍頻振

47、動(dòng)九、拍頻振動(dòng) 拍頻振動(dòng)簡(jiǎn)稱(chēng)拍振，是拍頻振動(dòng)簡(jiǎn)稱(chēng)拍振，是兩個(gè)頻率非常接近、振幅近似、振幅近似相同的相同的簡(jiǎn)諧波疊加簡(jiǎn)諧波疊加時(shí)，彼此同步進(jìn)入和退出的結(jié)果。時(shí)，彼此同步進(jìn)入和退出的結(jié)果。寬帶頻譜通常將表示為一個(gè)尖峰脈沖幅值上下波動(dòng)。n當(dāng)對(duì)這個(gè)尖峰進(jìn)行細(xì)化譜分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際上有兩個(gè)很靠近的尖峰，這兩個(gè)尖峰頻率之差就是拍振。在平常頻率范圍的測(cè)量中常?？床坏竭@個(gè)拍頻，因?yàn)榕念l都是低頻的。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-957 右圖中，兩簡(jiǎn)諧波的合成包絡(luò)波形即拍振拍振，其振幅隨時(shí)間作周期性的緩慢變化，在寬帶頻譜中顯示其本身，并且當(dāng)一個(gè)頻率的時(shí)域波形與

48、另一個(gè)頻率的時(shí)域波形同相位進(jìn)入時(shí)產(chǎn)生最大振動(dòng)最大振動(dòng)，而當(dāng)這兩個(gè)頻率相位差180度時(shí)產(chǎn)生最小振動(dòng)最小振動(dòng)。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-958 揚(yáng)州某石油化工廠主壓縮機(jī)組在超負(fù)荷20%工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整體出現(xiàn)較強(qiáng)噪音，噪音體現(xiàn)為低頻的低頻的“嗡嗡嗡嗡”聲和高頻的連續(xù)噪音聲和高頻的連續(xù)噪音。測(cè)點(diǎn)布置如圖5.23所示： 實(shí)例：拍頻振動(dòng)實(shí)例：拍頻振動(dòng) P1 P4 P6 P9 P12 P15 P18P2 P3 P5 P7 P8 P10 P11 P13 P14 P16 P17 P19 P20 電機(jī) 增速器 壓縮機(jī)圖圖5-23 揚(yáng)州某石油化工廠主風(fēng)

49、機(jī)測(cè)點(diǎn)布置圖揚(yáng)州某石油化工廠主風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)布置圖2022-5-959 P4測(cè)點(diǎn)的時(shí)/頻域波形如圖所示。從電機(jī)機(jī)身水平及垂直方向拾取的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析，“嗡嗡”噪音的振動(dòng)頻率應(yīng)為1Hz，其振動(dòng)是由于電機(jī)的電磁力矩頻率（99.9Hz）與電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的二倍頻（98.9Hz）之間形成的一種拍頻振動(dòng)拍頻振動(dòng)現(xiàn)象。HZ9 .98HZ9 .99第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-960 分析引起拍頻的原因原因，一是一是電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間氣隙不均勻、磁場(chǎng)中心偏移、定子繞組松動(dòng)、轉(zhuǎn)子斷條等造成磁場(chǎng)不平衡，引起引起電磁力矩加大，二是二是轉(zhuǎn)子的不平衡、不對(duì)中、彎曲引起引起

50、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的二倍頻成分振動(dòng)增大。 解決方案解決方案一是一是對(duì)轉(zhuǎn)子做做動(dòng)平衡、矯直，調(diào)整對(duì)中，二是二是檢查檢查定子繞組及轉(zhuǎn)子鼠籠條，調(diào)整調(diào)整定子、轉(zhuǎn)子同心等。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-961十、機(jī)器軟十、機(jī)器軟腳腳及與之相關(guān)的共振及與之相關(guān)的共振 1軟腳 固定螺栓松動(dòng)到可以用手動(dòng)擰緊程度，機(jī)器的底腳大大翹曲，這時(shí)便出現(xiàn)軟腳。這不總是會(huì)引起大的振動(dòng)增大。然而，如果軟腳影響了對(duì)中或電動(dòng)機(jī)氣隙、同心度，則會(huì)引起明顯的振動(dòng)增大。2彈性腳 彈性腳會(huì)引起引起大的框架變形，導(dǎo)致導(dǎo)致振動(dòng)和力增大，框架中軸承座等應(yīng)力增大。在試圖調(diào)整底腳水平度時(shí)，強(qiáng)制把

51、彈性腳的固定螺栓向下擰緊，會(huì)出現(xiàn)這種情況。3相關(guān)腳 與把固定螺栓或螺栓組合松開(kāi)到松開(kāi)到可手動(dòng)擰緊程度時(shí)相比較，相關(guān)腳的共振可以使振動(dòng)幅值劇烈增大增大五倍到到十倍甚至甚至更大。擰緊時(shí)，這個(gè)固定螺栓可明顯改變?cè)摰啄_或機(jī)器框架本身的自然頻率自然頻率。第一節(jié)第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征 2022-5-962第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 有資料顯示僅有10%20%的軸承達(dá)到或接近設(shè)計(jì)壽命。其余部分因?yàn)槿缦赂鞣N原因達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命：潤(rùn)滑不當(dāng)，使用錯(cuò)誤的潤(rùn)滑劑；潤(rùn)滑劑或軸承內(nèi)混入贓物或雜質(zhì)；運(yùn)輸或存放不當(dāng)；選型不當(dāng)、安裝錯(cuò)誤等。 總體

52、來(lái)講，滾動(dòng)軸承異常的基本形式基本形式有六種。一、滾動(dòng)軸承異常的基本形式一、滾動(dòng)軸承異常的基本形式 2022-5-9631疲勞剝落 在滾動(dòng)軸承中，滾道和滾動(dòng)體表面既承受載荷，又相對(duì)滾動(dòng)。由于交變載荷的作用，首先首先在表面一定深度處形成裂紋，繼而繼而擴(kuò)展到使表層形成剝落坑，最后最后發(fā)展到大片剝落。這種疲勞剝落現(xiàn)象造成了運(yùn)行時(shí)的沖擊載荷，使振動(dòng)和噪聲加劇。 2磨損 滾道和滾動(dòng)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及雜質(zhì)異物的侵入都引起表面磨損，潤(rùn)滑不良加劇了磨損。磨損導(dǎo)致軸承游隙增大，表面粗糙，降低了降低了機(jī)器運(yùn)行精度，增大了增大了振動(dòng)和噪聲。3塑性變形 軸承因受到過(guò)大的過(guò)大的沖擊載荷、靜載荷、落入硬質(zhì)異物等在滾道表面上形

53、成凹痕或劃痕，而且一旦有了壓痕，壓痕引起的沖擊載荷會(huì)進(jìn)一步使鄰近表面剝落。由載荷的累積作用或短時(shí)超載會(huì)引起軸承的塑性變形。第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 2022-5-9644腐蝕 潤(rùn)滑油、水或空氣中水分引起引起表面銹蝕，軸承內(nèi)部有較大電流通過(guò)造成造成的電腐蝕，以及軸承套圈在座孔中或軸頸上微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成造成的微振腐蝕。5斷裂 常因載荷過(guò)大或疲勞引起軸承零件破裂。熱處理、裝配引起的殘余應(yīng)力，運(yùn)行時(shí)的熱應(yīng)力過(guò)大過(guò)大也會(huì)引起斷裂。6膠合 在潤(rùn)滑不良，高速重載下，由于由于摩擦發(fā)熱，軸承零件可以在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度，導(dǎo)致導(dǎo)致表面燒傷，或某處表面上的金屬粘附到另一表面上。第

54、二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 2022-5-965二、滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷方法二、滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷方法 1有效值和峰值判別法有效值適用于適用于磨損這類(lèi)異常，但不宜用于不宜用于剝落、壓痕這類(lèi)具有瞬變沖擊振動(dòng)的異常，此時(shí)峰值比有效值適用。2峰值因數(shù)法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的影響，也不受振動(dòng)信號(hào)絕對(duì)水平的影響，但這種方法對(duì)磨損這類(lèi)異常幾乎無(wú)檢出能力。3概率密度分析法軸承由于由于磨損、疲勞、腐蝕、斷裂、壓痕、膠合等因素會(huì)使軸承振幅增大增大，振動(dòng)諧波增多，高密度區(qū)增高，而兩旁的低密度區(qū)向外擴(kuò)展擴(kuò)展。此時(shí)利用峭度作為診斷特征量將很有效。4低頻信號(hào)接收法直接測(cè)量因精加工表

55、面形狀誤差或疲勞剝落而出現(xiàn)的脈沖頻率。由于很難發(fā)現(xiàn)很難發(fā)現(xiàn)軸承早期故障，僅在簡(jiǎn)單機(jī)器中采用。第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 2022-5-9665中頻帶通濾波法設(shè)定相應(yīng)帶通濾波頻帶，檢測(cè)軸承外環(huán)一階徑向固有振動(dòng)頻率，根據(jù)其出現(xiàn)與否作出診斷。6諧振動(dòng)信號(hào)接收法此法以（3040）kHz作為監(jiān)測(cè)頻帶，捕捉捕捉軸承其它元件的固有振動(dòng)信號(hào)作為診斷依據(jù)。此法對(duì)傳感器頻響特性要求很高要求很高。值得一提的是，合理利用加速度傳感器系統(tǒng)的一階諧振頻率作為監(jiān)測(cè)頻帶，同樣可以達(dá)到診斷滾動(dòng)軸承故障的目的。7包絡(luò)法美國(guó)ENTEK公司開(kāi)發(fā)的g/SE技術(shù)即即采用包絡(luò)法。8高通絕對(duì)值頻率分析法將將1kH

56、z高通濾波后的波形作絕對(duì)值處理，再再進(jìn)行頻率分析，即可即可判明各種故障原因。第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 2022-5-967三、滾動(dòng)軸承故障發(fā)展的四個(gè)階段三、滾動(dòng)軸承故障發(fā)展的四個(gè)階段 1第一階段 滾動(dòng)軸承故障初始階段 滾動(dòng)軸承故障的最早的指示最早的指示出現(xiàn)在從約20K到60K赫茲頻率范圍內(nèi)的超聲頻率，后來(lái)后來(lái)，滾動(dòng)軸承磨損增大時(shí)，通常頻率下降到約1K到8K赫茲，這些可以用振動(dòng)尖峰能量g/SE、高頻加速度（HFD）g和沖擊脈沖SPM來(lái)評(píng)定這些頻率。n例如，在滾動(dòng)軸承故障第一階段中，振動(dòng)尖峰能量值首首先先出現(xiàn)為0.25g/SE，實(shí)際的值與測(cè)量位置和機(jī)器的轉(zhuǎn)速有關(guān)。采集

57、g/SE譜可揭示和證實(shí)滾動(dòng)軸承是否是否處于滾動(dòng)軸承故障發(fā)展的第一階段中。第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 2022-5-9682第二階段 滾動(dòng)軸承輕微故障階段 輕微的滾動(dòng)軸承故障開(kāi)始“瞬態(tài)擾動(dòng)”滾動(dòng)軸承的零件的自然頻率，這些自然頻率主要出現(xiàn)主要出現(xiàn)在500到2K赫茲頻率范圍內(nèi)。這些自然頻率也可能是滾動(dòng)軸承支承結(jié)構(gòu)的自然頻率自然頻率。n在滾動(dòng)軸承故障的第二階段末期，在自然頻率的左側(cè)和右側(cè)出現(xiàn)邊帶頻率。振動(dòng)尖峰能量的總量值增大，例如，從0.25g/SE增大到0.5g/SE。第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 2022-5-9693第三階段 滾動(dòng)軸承宏觀故障

58、階段 在滾動(dòng)軸承故障的第三階段中，出現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障頻率及其諧波頻率。當(dāng)滾動(dòng)軸承的磨損擴(kuò)展時(shí)，出現(xiàn)更多更多階次的滾動(dòng)軸承故障頻率的諧波頻率，邊帶頻率數(shù)量增多，在軸承故障頻率的諧波頻率和軸承零件的自然頻率的兩側(cè)的邊帶數(shù)量都增多，振動(dòng)尖峰能量的總量值繼續(xù)增大。n例如從0.5g/SE增大到5g/SE，這時(shí)，已經(jīng)可以看到滾動(dòng)軸承的磨損，并且，磨損擴(kuò)展到滾動(dòng)軸承的周?chē)?，尤其是伴隨在軸承故障頻率兩側(cè)有許多清晰的邊帶時(shí)。g/SE譜、高頻解調(diào)和包絡(luò)頻譜幫助證實(shí)滾動(dòng)軸承故障的第三階段。這時(shí)，應(yīng)該更換滾動(dòng)軸承了，與振動(dòng)頻譜中滾動(dòng)軸承的故障頻率的幅值無(wú)關(guān)。第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 202

59、2-5-9704第四階段 滾動(dòng)軸承故障最后階段 朝著滾動(dòng)軸承故障發(fā)展的最后階段發(fā)展，甚至影響轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)幅值。該頻率的幅值增大，通常還引起轉(zhuǎn)速頻率的許多諧波頻率的幅值增大。離散的滾動(dòng)軸承故障頻率和軸承零件自然頻率實(shí)際上開(kāi)始“消失”，被隨機(jī)的寬帶高頻“噪聲地平”代替。n此外，高頻噪聲地平和振動(dòng)尖峰能量?jī)烧叩姆凳聦?shí)上可能減小，但是但是，恰好到損壞之前，振動(dòng)尖峰能量和高頻加速度值通常增大到過(guò)大的幅值。第二節(jié)第二節(jié) 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù) 2022-5-971案例一案例一 滾動(dòng)軸承故障的診斷滾動(dòng)軸承故障的診斷 n軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。n隨著故障發(fā)展，它的幅值增加，并有

60、諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。n還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調(diào)。電機(jī)離心泵PIPO1X2X頻率故障基本頻率6.71X基本頻率的四個(gè)諧波2022-5-972帶滾動(dòng)軸承的機(jī)械的頻譜特點(diǎn)帶滾動(dòng)軸承的機(jī)械的頻譜特點(diǎn) 不平衡不對(duì)中松動(dòng)滾動(dòng)軸承故障頻率2022-5-973四、四、g/SE技術(shù)在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用技術(shù)在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用 1基本原理 美國(guó)ENTEK公司開(kāi)發(fā)的g/SE技術(shù)提供了提供了滾動(dòng)軸承故障診斷的一個(gè)便捷平臺(tái)，首先首先簡(jiǎn)單介紹一下其基本原理：n由于軸承元件的缺陷，滾動(dòng)體依次依次滾過(guò)工作面缺陷受到反復(fù)沖擊而產(chǎn)生的低頻脈動(dòng)，稱(chēng)為稱(chēng)為軸承的“通過(guò)振動(dòng)”，滾動(dòng)軸承異常而在運(yùn)行中產(chǎn)生脈動(dòng)