旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子不對中故障診斷技術(shù)研究

1、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)論文旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子不對中故障診斷技術(shù)研究Study on Fault Diagnosis for Rotor Misalignmentof Rotating Machinery 2015 屆 機械工程 學(xué)院專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號 20110842 學(xué)生姓名 邵陽鑫 指導(dǎo)教師 申永軍 完成日期 2015年 5 月 29 日摘要不對中故障是旋轉(zhuǎn)機械最常見的故障之一，在過去20年中，國內(nèi)外許多學(xué)者和工程師們對它的機理、振動特征及診斷方法進(jìn)行了廣泛的研究，然而，傳統(tǒng)的不對中故障振動特征過于籠統(tǒng)，對實踐排除不對中故障指導(dǎo)意義不太精確的弊端。本課題將針對角度不對中的故障做進(jìn)

2、一步更加詳細(xì)的振動特征分析。在不同角度偏移的角度不對中下，研究速度和負(fù)載力等因素對振幅的影響。本課題主要研究對象是柔性轉(zhuǎn)子角度不對中,利用旋轉(zhuǎn)機械振動及故障模擬實驗平臺，采集轉(zhuǎn)子振動信號，再通過Matlab軟件分析軸向、徑向和水平方向上的振動波形圖與頻譜圖的特征，最終根據(jù)分析結(jié)果確定轉(zhuǎn)子不對中故障的振動特征。關(guān)鍵詞：角度不對中；Matlab；振動特征；頻譜圖 AbstractThe problem of misalignment is one of the most common failures of rotating machinery. In last 20 years, many sc

3、holars and engineers both here and abroad have carried out extensive research on the mechanism, vibration characteristics and diagnostic method of faults. However, the traditional fault vibration characteristics of the fault are too general, the fault guidance is not too clear in the practical rule.

4、 This paper will make further efforts to analyze the vibration feature of the angle misalignment. Under different angles of offset, the influence of the speed and the load is studied. The main research object of this paper is rotor angle misalignment experiment. The experimental data of the rotor mi

5、salignment is acquired by using the rotating machinery vibration and fault simulation experiment platform. Then through the Matlab software, the vibration waveforms and spectrum of the axial, radial and horizontal directions are analyzed, and the vibration characteristics of the faults are determine

6、d according to the results of the analysis.Key words: angle misalignment; Matlab; vibration characteristics; spectrum目錄第1章 緒論11.1 課題研究的目的意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 不對中機理分析2第2章 故障診斷試驗平臺系統(tǒng)說明42.1 試驗平臺介紹42.2實驗操作82.2.1 準(zhǔn)備工作82.2.2 制造不對中狀態(tài)82.2.3 采集振動信號8第3章 振動信號處理103.1 Matlab頻譜分析的程序代碼103.2 包絡(luò)圖和FFT頻譜圖的比較113.3 數(shù)據(jù)整理13

7、3.3 轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的比較153.3.1高轉(zhuǎn)速153.3.2中轉(zhuǎn)速183.3.3低轉(zhuǎn)速213.4 速度對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動影響分析24第4章 結(jié)論與展望31參考文獻(xiàn)32致謝34石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)論文第1章 緒論1.1 課題研究的目的意義不對中故障1是旋轉(zhuǎn)機械最為常見的故障之一，超過70%的旋轉(zhuǎn)機械振動問題都是有與不對中引起的2。當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)聯(lián)軸器不對中超過正常規(guī)定范圍，其運動過程就會產(chǎn)生一系列不利于設(shè)備運行的動態(tài)效應(yīng)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行危害極大。因此,不對中一直備國內(nèi)外受學(xué)者和工程師的關(guān)注。大多數(shù)旋轉(zhuǎn)機械都是由驅(qū)動件和被驅(qū)動件組成,它們之間通過各種聯(lián)軸器聯(lián)接來傳遞扭矩。由于聯(lián)軸器加工誤差、安

8、裝誤差、轉(zhuǎn)子受力不均或溫差引得的轉(zhuǎn)子變形、以及機座高低偏差等因素會使聯(lián)軸器不可能完全對中3，使得系統(tǒng)中可能存在3種不對中平行不對中、角度不對中和混合不對中4-5。聯(lián)軸器不對中超過一個量就會導(dǎo)致產(chǎn)生一系列對設(shè)備運行有害的動態(tài)效應(yīng),使旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)的振動明顯增大。根據(jù)已有的研究可知,聯(lián)軸器不對中系統(tǒng)具有一些典型的特征,如不對中比較嚴(yán)重時會使軸承的油膜壓力偏離正常值,聯(lián)軸器的偏轉(zhuǎn),軸承的磨損，軸的撓曲變形等6-7?，F(xiàn)代化機器不斷向復(fù)雜化和自動化方向發(fā)展，機械設(shè)備的故障診斷技術(shù)也越來越受到人們的重視8-10。如果某一零件或者設(shè)備出現(xiàn)故障，沒及時被發(fā)現(xiàn)和排除，其后果可能不僅僅是導(dǎo)致設(shè)備本身損壞，甚至導(dǎo)致重

9、大整個公司生產(chǎn)線停止，給公司帶來巨大經(jīng)濟損失和名譽損失11。這就要求研究人員對聯(lián)軸器不對中所產(chǎn)生振動的機理和現(xiàn)象進(jìn)行更深的研究,找到分析不對中聯(lián)軸器的有效途徑和解決方法。這對實踐工程師提高旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷的準(zhǔn)確性和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，以及對系統(tǒng)的動力學(xué)設(shè)計和振動的主動控制等方面具有十分重要的現(xiàn)實意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在旋轉(zhuǎn)機械中， 轉(zhuǎn)子不對中故障是一個廣受關(guān)注的問題12-13。為了滿足理論研究和工程實際的需要，海內(nèi)外很多學(xué)者和工程技術(shù)人員，尤其是中國和美國、印度，對不對中故障的機理、振動特征及診斷方法進(jìn)行了廣泛的研究14-18。 2002年，文獻(xiàn)19中，K.M.AL-Hussain等

10、人詳細(xì)介紹了利用理論和數(shù)值分析的方法研究檢查了兩個旋轉(zhuǎn)軸在平行不對中時對橫向和扭轉(zhuǎn)響應(yīng)的影響，得到適合普遍狀況的無量綱形式的運動方程式，并得出平行不對中是引發(fā)橫向和扭振激勵的來源。2004年，王占林從時域波形、頻率成分、相位特征、軸心軌跡、穩(wěn)定性等方面給出了不對中故障的振動特征,并提供了如何區(qū)分平行不對中和角度不對中的方法20。2014年，Alok Kumar Verma，Somnath Sarangi提出不用振動信號，只利用定子電流信號預(yù)測不對中的影響21。2010年，陳宏等人把原來的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對中和軸承不對中融合在一起，提出了一種基于軸承狀態(tài)的不對中分類方法。將旋轉(zhuǎn)機械不對中故障分為同側(cè)軸

11、承不對中、異側(cè)軸承不對中和混合不對中3種形式，把這3種新的不對中形式與傳統(tǒng)的不對中形式進(jìn)行了比較，并總結(jié)出新的不對中形式的振動機理及特征22。通過現(xiàn)場診斷案例證明了該分類方法的有效性。1.3 不對中機理分析國內(nèi)外有不少學(xué)者和技術(shù)人員從理論分析聯(lián)軸器角度不對中的振動特征23。聯(lián)軸器角度不對中示意圖及受力分析簡化如下，本課題的試驗平臺所用的聯(lián)軸器是柔性聯(lián)軸器，由6根螺栓連接，中間塞有尼龍。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)一周時，螺栓要經(jīng)歷一個壓縮和拉伸過程，使轉(zhuǎn)子軸同時受到徑向力和軸向力。若螺栓彈性力為F,角度不對中量為(本課題為了方便調(diào)節(jié)角度不對中量，將位移偏移量代替角度偏移作定量分析)。則F在徑向和軸向的分力可以表示

12、為： (1-1) (1-2)由上等式可以初步得到如下結(jié)論23-26：（1） 角度不對中將同時產(chǎn)生徑向和軸向轉(zhuǎn)動，并且由于角度偏移量一般都很小，所以徑向振動小于橫向振動；（2） 振動頻率等于轉(zhuǎn)動頻率，轉(zhuǎn)頻；（3） 夾角和負(fù)載增加時，角度不對中的振幅都增大。圖1-1 聯(lián)軸器角度不對中示意圖通過查找資料，可以整理得到角度不對中的故障特征如下：表1-1 角度不對中故障特征時域波形1X頻與 2X頻疊加波形；特征頻率1X頻與2X頻明顯較高；常伴頻率1X頻 、高次諧波；振動方向徑向、軸向均較大第2章 故障診斷試驗平臺系統(tǒng)說明2.1 試驗平臺介紹本次試驗所用的平臺是QPZZ-系列的旋轉(zhuǎn)機械振動故障試驗平臺，是

13、江蘇千鵬診斷工程有限公司的一個產(chǎn)品?？梢岳迷摦a(chǎn)品做滾動軸承故障模擬、齒輪故障模擬、軸系故障模擬和可變速模擬在不同速度條件下的故障特征等試驗。試驗平臺銘牌如圖2-1所示，平臺結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-1實驗平臺銘牌圖2-2實驗平臺結(jié)構(gòu)圖2-3 軸系平臺位置調(diào)節(jié)螺栓、軸系平衡定位銷、軸系平臺緊固螺栓試驗通過用扳手調(diào)節(jié)軸系平臺位置調(diào)節(jié)螺栓，使千分表達(dá)到指定讀數(shù)，從而實現(xiàn)定量控制角度不對中偏移量。如圖2-4所示：圖2-4 百分表調(diào)節(jié)偏移量試驗中所用的聯(lián)軸器是柔性聯(lián)軸器，聯(lián)軸節(jié)之間通過六個螺栓連接，如圖2-5所示圖2-5 柔性聯(lián)軸器通過旋轉(zhuǎn)機械模擬裝置控制器控制面板可以實現(xiàn)馬達(dá)的啟動、停止和調(diào)速，馬達(dá)

14、變速范圍為751450rpm，利用數(shù)字接觸式測速儀可以準(zhǔn)確測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)機械模擬裝置控制器控制面板如圖2-6，數(shù)字接觸式測速儀如圖2-7所示。圖2-6 旋轉(zhuǎn)機械模擬裝置控制器圖2-7 數(shù)字接觸式測速儀2.2 實驗操作2.2.1 準(zhǔn)備工作將檢查制動器的電源是否處于OFF狀態(tài)；檢查各螺栓、螺釘松動沒有；檢查各部分布線有否正確；作空載運行，看旋轉(zhuǎn)方向是否正確；先運行12個小時，檢查機械的振動，噪音及溫度變化是否正常，如果有什么異常，讓馬達(dá)單獨運行，看問題是因為馬達(dá)，還是平臺。 2.2.2 制造不對中狀態(tài)取出定位銷軸系平衡定位銷(如圖2-3中的2)；松動2個軸系平臺位置調(diào)節(jié)螺栓(如圖2-3中的1)

15、的地方；松動軸系底座四個緊固螺栓(如圖2-3中的3)的地方；把你眼前的軸系平臺位置調(diào)節(jié)螺栓向右轉(zhuǎn)動(參照百分表如圖2-4)；把先前松開軸系平臺位置調(diào)節(jié)螺栓的2個地方擰緊，把松開的緊固螺栓擰緊；接通旋轉(zhuǎn)機械模擬裝置控制器面板上的啟動按鈕，使裝置開動起來。2.2.3 采集振動信號（a） 一切就緒后，按上面的操作制造角度不對中狀態(tài)，使百分表的讀數(shù)為0.4mm；（b） 接通旋轉(zhuǎn)機械模擬裝置控制器面板上的啟動按鈕，使裝置開動起來；（c） 調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機械模擬裝置控制器面板上的調(diào)速按鈕，使顯示“40”；（d） 待系統(tǒng)運行穩(wěn)定，利用數(shù)字接觸式測速儀測轉(zhuǎn)子速度(如圖2-7)，并記錄；（e） 打開電腦上的LabVI

16、EW界面，將采樣率改為20000，其他配置不更改；（f） 單擊“開始”采集信號，采樣點數(shù)為65536，單擊“停止”按鈕，后臺將采集好的數(shù)據(jù)以txt格式將保存到指定位置；（g） 將步驟(c)中的“40”依次改成“30”和“20”，重復(fù)(d)(e)(f)操作；(將(e)中的20000改成10000)（h） 將步驟(a)中的偏移量0.4mm依次，改成0.8mm和1.4mm；（i） 重復(fù)(b)(g)操作。注：為了后期方便的處理數(shù)據(jù)，將文本名改0X-0X-0X-0X格式，第一個數(shù)是實驗號，第二個數(shù)是通道(01表示橫向通道，02表示豎直通道，03表示水平通道)，第三個是轉(zhuǎn)速，第四個是加載狀況(01表示未加

17、載，02表示輕載，03表示重載)。具體如下表：表2-1 實驗代碼及相應(yīng)參數(shù)實驗序號實驗代碼偏轉(zhuǎn)距離轉(zhuǎn)速(r/min)采樣頻率采樣點數(shù)101-01-01-010.4117120K6553601-02-01-0101-03-01-01202-01-02-010.487110K6553602-02-02-0102-03-02-01303-01-03-010.457710K6553603-02-03-0103-03-03-01404-01-04-020.8116620K6553604-02-04-0204-03-04-02505-01-05-020.887210K6553605-02-05-0205-

18、03-05-02606-01-06-020.857710K6553606-02-06-0206-03-06-02707-01-07-031.4116320K6553607-02-07-0307-03-07-03808-01-08-031.487210K6553608-02-08-0308-03-08-03909-01-09-031.457710K6553609-02-09-0309-03-09-03第3章 振動信號處理3.1 Matlab頻譜分析的程序代碼Matlab是Matrix Laboratory的縮寫，是一個可視化的計算程序，具有使用簡單，功能強大等特點，備受各行各業(yè)學(xué)者和研究人員的青

19、睞。利用Matlab編寫程序27-30，可以將振動信號以圖像的形式展現(xiàn)，下面編寫的調(diào)用函數(shù)與主程序是實現(xiàn)波形圖，F(xiàn)FT頻譜圖和包絡(luò)圖。調(diào)用函數(shù)：% x-輸入信號，dt-采樣時間% p-單邊譜，f-單邊頻率function p,f=my_fft(x,dt);n=length(x); %計算信號長度p1=fft(x); %信號的快速傅里葉變換p2=(abs(p1).2/n; %信號的快速傅里葉變換取模、平方、除以長度nn=fix(n/2); %長度的一半，取整p=p2(2:(nn+1); % 單邊譜fre1=(1:n)/n/dt; % 橫軸頻率f=fre1(1:nn); % 單邊頻率主程序:cle

20、ar allload 01-01-01-01.txt; %讀入數(shù)據(jù)x=X01_01_01_01; %簡化輸入信號名稱dt=1/20000; %采樣時間間隔，為采頻率倒數(shù)t=0:dt:(length(x)-1)*dt ;figure(1)plot(t,x) %波形圖p,f=my_fft(x,dt); figure(2)plot(f,p) % FFT頻譜圖y=Hilbert(x);yy=abs(y);p1,f1=my_fft(yy,dt);figure(3)plot(f1,p1) % 包絡(luò)圖3.2 包絡(luò)圖和FFT頻譜圖的比較本次試驗所研究的頻率主要分布在低頻域段，信號中存在較多的高頻信號干擾，而包

21、絡(luò)圖有較好的濾高頻波的優(yōu)點。從圖3-1 08-03-08-03的包絡(luò)圖和FFT頻譜圖的比較和圖3-2 09-03-09-03的包絡(luò)圖和FFT頻譜圖的比較可以看出，包絡(luò)圖特征頻率更明顯突出，有利于實踐工程師和維修人員快速鎖定故障類型。所以本課題主要通過分析包絡(luò)圖研究角度不對中的頻譜特性。a.08-03-08-03FFT頻譜圖b.08-03-08-03包絡(luò)圖圖3-1 08-03-08-03的包絡(luò)圖和FFT頻譜圖的比較a. 09-03-09-03FFT頻譜圖b.09-03-09-03 包絡(luò)圖圖3-2 09-03-09-03的包絡(luò)圖和FFT頻譜圖的比較3.3 數(shù)據(jù)整理不對中的旋轉(zhuǎn)頻率就是故障的特征頻率

22、，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，可以計算出該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)頻： (3-1)式中，轉(zhuǎn)頻(Hz)； n旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速(r/min)；分析Matlab應(yīng)用程序和Matlab頻譜分析的程序代碼生成的包絡(luò)圖，通過整理得到各振動信號的特征頻率和2X，3X，4X，5X頻率及其所對應(yīng)的加速度電壓值：表3-1轉(zhuǎn)頻與倍頻文件號轉(zhuǎn)頻2 X3 X4 X5 X頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓)頻率加速度電壓114819.1620.238.410.757.570.976.540.887014.6517.228.920.4743.330.357.660.75889.8262.619.570.4529.390.339.

23、30.201-01-01-0119.5321239.083658.595497.962601-02-01-0119.539239.063858.591597.962701-03-01-0119.5318439.069558.591397.662902-01-02-0114.652029.141643.79758.14473.7402-02-02-0114.651029.14843.79358.9473.85502-03-02-0114.6535929.1424543.794558.2910472.949403-01-03-019.6131219.68303-02-03-019.613403-0

24、3-03-019.613719.381204-01-04-0219.539404-02-04-0219.5310439.061898.277104-03-04-0219.5312739.061358.592498.272905-01-05-0214.651129.3543.95758.59305-02-05-0214.651529.3343.95658.59305-03-05-0214.6521329.348506-01-06-029.613106-02-06-029.6135306-03-06-029.6132619.389128.998738.6207-01-07-0319.535839.

25、061458.911.279.043298.273607-02-07-0319.533839.372658.291679.041998.276407-03-07-0319.5382058.2954097.3512008-01-08-0314.654058.75408-02-08-0314.8543.95658.44273.25808-03-08-0314.54629.1424243.645858.293072.783009-01-09-039.6135919.23328.99538.45409-02-09-039.613219.23128.99138.45209-03-09-039.61311

26、19.23128.84538.91348.226表注：1.頻率單位為Hz，加速度單位為mV。3.4 轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的比較我們需要的頻率集中在低頻處，所以只對低頻信號進(jìn)行分析。3.4.1高轉(zhuǎn)速先從高轉(zhuǎn)速開始分析，將轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的包絡(luò)圖和特征頻率整理如下：圖注：50Hz所對應(yīng)的加速度電壓異常大，是電源信號，本課題直接忽視這個信號。a.轉(zhuǎn)速1148對中正常的包絡(luò)圖b.01-03-01-01徑向振動包絡(luò)圖c.04-03-04-02徑向振動包絡(luò)圖d.07-03-07-03徑向振動包絡(luò)圖圖3-3 高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的頻譜比較表3-2 高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常

27、的特征值比較文件號轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)頻2X3X4X5X頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓1148114819.1620.238.410.757.570.976.540. 801-03-01-01117119.5318439.069558.591397.662904-03-04-02116619.5312739.061358.592498.272907-03-07-03116319.538258.295497.35120表注：1.文件號1148的數(shù)據(jù)采樣頻率為10000Hz其他均為20000Hz；2.不對中量從上到下依次為0mm，0.4mm，0.8mm，1.

28、4mm依次遞增；3.負(fù)載從上到下依次為未加載，輕載，重載依次遞增；4.頻率單位為Hz，加速度單位為Mv?？梢钥闯觯海?） 當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對中正常時，系統(tǒng)的振動比較小。即使轉(zhuǎn)子以1148 r/min的高速度運轉(zhuǎn)，主頻加速度電壓也只有0.0202V，相對于存在角度不對中的主頻所對應(yīng)的加速度電壓0.184V和0.127V，0.082V顯得非常小；（2） 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對中正常情況下，特征頻率非常明顯，其2X、3X、4X、5X、nX頻和其他頻率沒區(qū)別都很小(圖a中頻率為50Hz時，振幅異常大，是電源信號，和本次課題研究無關(guān))，符合正常轉(zhuǎn)子的頻率特征；（3） 不對中偏移量越大，nX頻所占比值越大；（4） 水平振動

29、對負(fù)荷變化敏感，負(fù)載越大特征頻率的倍數(shù)頻更加明顯，所占比值也越大。 3.4.2中轉(zhuǎn)速從中轉(zhuǎn)速分析，將轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的包絡(luò)圖和特征頻率整理如下：圖注：圖注：50Hz所對應(yīng)的加速度電壓異常大，是電源信號，本課題直接忽視這個信號。a.轉(zhuǎn)速870對中正常的包絡(luò)圖b.02-03-02-01徑向振動包絡(luò)圖c.05-03-05-02徑向振動包絡(luò)圖d.08-03-08-03徑向振動包絡(luò)圖圖3-4 中速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的頻譜比較表3-3 中速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的特征值比較文件號轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)頻2X3X4X5X頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加

30、速度電壓87087014.6517.228.920.4743.330.357.660.702-03-02-0187114.6535929.1424543.794558.2910472.949405-03-05-0287114.6521329.348508-03-08-0387214.54629.1424243.645858.293072.7830表注：1.數(shù)據(jù)的采樣頻率均為10000Hz；2.不對中量從上到下依次為0mm，0.4mm，0.8mm，1.4mm依次遞增；3.負(fù)載從上到下依次為未加載，輕載，重載依次遞增；4.頻率單位為Hz，加速度單位為Mv從圖表可以得到如下結(jié)論：（1） 結(jié)論和高轉(zhuǎn)速

31、的幾乎相同；（2） 不同的是隨著速度降低，振幅也隨著減小，使得特征頻率和某些干擾頻率振幅大小相近，直觀上不如高速旋轉(zhuǎn)軸的不對中頻譜特性那樣明顯。3.4.3低轉(zhuǎn)速從低轉(zhuǎn)速分析，將轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的包絡(luò)圖和特征頻率整理如下：圖注：50Hz所對應(yīng)的加速度電壓異常大，是電源信號，本課題直接忽視這個信號。a.轉(zhuǎn)速588對中正常的包絡(luò)圖b.03-03-03-01徑向振動包絡(luò)圖c.06-03-06-02徑向振動包絡(luò)圖d.09-03-09-03徑向振動包絡(luò)圖圖3-5 低速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的頻譜比較表3-4 低速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子對中正常與對中不正常的特征值比較文件號轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)頻2X3X

32、4X5X頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓5885889.8262.619.570.4529.390.339.30.203-03-03-015779.613719.381206-03-06-025779.6132619.389128.998738.6209-03-09-035779.6131119.23128.84538.91348.226表注：1.數(shù)據(jù)采樣頻率均為10000Hz；2.不對中量從上到下依次為0mm，0.4mm，0.8mm，1.4mm依次遞增；3.負(fù)載從上到下依次為未加載，輕載，重載依次遞增；4.頻率單位為Hz，加速度單位為Mv。從以上包絡(luò)圖可

33、以看出，由于低速，導(dǎo)致特征頻率也很小，干擾信號對頻譜特性的影響更加嚴(yán)重。3.5 速度對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動影響分析本章節(jié)更深一層探討轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的橫向、豎直和水平方向的振動特性的影響。a.01-01-01-01橫向振動包絡(luò)圖b.02-01-02-01振動包絡(luò)圖c.03-01-03-01振動包絡(luò)圖圖3-6 零負(fù)載時橫向振動包絡(luò)圖表3-5 零負(fù)載時橫向振動特征值比較文件號轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)頻2X3X4X5X頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓01-01-01-01117119.5321239.083658.595497.962602-01-02-0187114

34、.652029.141643.79758.14473.7403-01-03-015779.6131219.683表注：1.文件號01-01-01-01的數(shù)據(jù)采樣頻率為20000Hz其他均為10000Hz；2.不對中量均為0.4mm；3.負(fù)載均為未加載；4.頻率單位為Hz，加速度單位為Mva.01-02-01-01豎直方向振動包絡(luò)圖b.02-02-02-01豎直方向振動包絡(luò)圖c.03-02-03-01豎直方向振動包絡(luò)圖圖3-7 零負(fù)載時豎直方向振動包絡(luò)圖表3-6 零負(fù)載時豎直方向振動特征值比較文件號轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)頻2X3X4X5X頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率

35、加速度電壓01-02-01-01117119.539239.063858.591597.962702-02-02-0187114.651029.14843.79358.9473.850503-02-03-015779.6134表注：1.文件號01-02-01-01的數(shù)據(jù)采樣頻率為20000Hz其他均為10000Hz；2.不對中量均為0.4mm；3.負(fù)載均為未加載；4.頻率單位為Hz，加速度單位為Mv。a.01-03-01-01水平方向振動包絡(luò)圖b.02-03-02-01水平方向振動包絡(luò)圖c.03-03-03-01水平方向振動包絡(luò)圖圖3-8 零負(fù)載時水平方向振動包絡(luò)圖表3-7 零負(fù)載時水平方向振

36、動頻譜特征值比較文件號轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)頻2X3X4X5X頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓頻率加速度電壓01-03-01-01117119.5318439.069558.591397.662902-03-02-0187114.6535929.1424543.794558.2910472.949403-03-03-015779.613719.3812表注：1.文件號01-03-01-01的數(shù)據(jù)采樣頻率為20000Hz其他均為10000Hz；2.不對中量均為0.4mm；3.負(fù)載均為未加載；4.頻率單位為Hz，加速度單位為Mv 通過比較圖表可知：（1）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度對聯(lián)軸器角

37、度不對中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的橫向、豎直和水平方向的振動影響都非常明顯，轉(zhuǎn)子速度越大，振動越明顯。并且在高速運轉(zhuǎn)時，振動程度大大提高，（2）因此高速旋轉(zhuǎn)機器應(yīng)更加注重轉(zhuǎn)子的對中要求；（3）特征頻率1X頻與2X頻明顯較高，常伴高倍頻；（4）橫向振動大于徑向(徑向包括數(shù)值方向和水平方向)振動。第4章 結(jié)論與展望通過分析振動信號的包絡(luò)圖，本課題最終可以得到如下結(jié)論：當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對中正常時，系統(tǒng)的振動整體比較小。（1）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對中正常情況下，特征頻率非常明顯，其2X、3X、4X、5X，nX頻和其他頻率沒區(qū)別都很??；（2）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度對聯(lián)軸器角度不對中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的橫向、豎直和水平方向的振動影響都非常明顯，轉(zhuǎn)子速度越大，

38、振動越明顯。并且在高速運轉(zhuǎn)時，振動程度大大提高，（3）因此高速旋轉(zhuǎn)機器應(yīng)更加注重轉(zhuǎn)子的對中要求；（4）特征頻率1X頻與2X頻明顯較高，常伴高倍頻；（5）橫向振動大于徑向(徑向包括數(shù)值方向和水平方向)振動；（6）隨著速度降低，振幅也隨著減小，使得特征頻率和某些干擾頻率振幅大小相近，直觀上不如高速旋轉(zhuǎn)軸的不對中頻譜特性那樣明顯，頻譜混亂；（7）不對中偏移量越大，nX頻所占比值越大；（8）水平振動對負(fù)荷變化敏感，負(fù)載越大特征頻率的倍數(shù)頻更加明顯，所占比值也越大。本次試驗環(huán)境是室內(nèi)，干擾小，而一般機器在運行所處環(huán)境噪音很大，這是本次試驗的一大缺點，在后期工作中，會對這個問題加以完善。參考文獻(xiàn)1 韓捷,

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