振動(dòng)分析和故障診斷PPT通用課件

1、振動(dòng)分析和故障診斷 羅克韋爾自動(dòng)化 恩泰克 振動(dòng)故障分析和診斷的任務(wù)振動(dòng)故障分析診斷的任務(wù)：從某種意義上講，就是讀譜圖，把頻譜上的每個(gè)頻譜分量與監(jiān)測(cè)的機(jī)器的零部件對(duì)照聯(lián)系，給每條頻譜以物理解釋。1.振動(dòng)頻譜中存在哪些頻譜分量？2.每條頻譜分量的幅值多大？3.這些頻譜分量彼此之間存在什么關(guān)系？4.如果存在明顯的高幅值的頻譜分量，它的精確的來源？它與機(jī)器的零部件對(duì)應(yīng)關(guān)系如何？5.如果能測(cè)量相位，應(yīng)該檢查相位是否穩(wěn)定？各測(cè)點(diǎn)信號(hào)之間的相位關(guān)系如何？ 振動(dòng)參數(shù)振動(dòng)位移 振動(dòng)速度 (國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦通常采用的參數(shù)) 振動(dòng)加速度 振動(dòng)參數(shù) 1. 峰值(Peak) 2. 峰峰值(Peak-Peak)

2、3.有效值(RMS) 周 期 峰 值 ， 峰- 峰 值 平 均 值 有 效 值 上限 中性位置 下限振動(dòng)加速度尖峰振動(dòng)速度尖峰時(shí)間周期振動(dòng)位移 峰-峰 正弦波的有效值，峰值，峰峰值與平均值之間關(guān)系： 有效值=0.707X峰值=1.11X平均值 峰值=1.414X有效值=1.57X平均值 平均值=0.637X峰值=0.90X有效值 峰峰值=2X峰值 峰值因子=峰值/有效值(適用于任何變量)當(dāng)量烈度輪廓力 指 示 器 疲 勞 指 示 器 應(yīng) 力 指 示 器 對(duì) 數(shù) 頻 率 對(duì) 數(shù) 幅 值 振 動(dòng) 加 速 度 (g)振 動(dòng) 位 移 (密 爾 )振 動(dòng) 速 度 (英 寸 /秒 )100密 爾 當(dāng) 量

3、烈 度 輪 廓 振 動(dòng) 加 速 度 (g) 峰 值 振 動(dòng) 速 度 (英 寸 /秒 ) 峰 值 振 動(dòng) 位 移 (密 爾 ) 峰 峰 值 頻 率 (轉(zhuǎn) /分 )其 中 ： 低頻區(qū)域高頻區(qū)域低 頻 段 高 頻 段 中 頻 段 振 動(dòng) 信 號(hào) 的 采 集 與 處 理 快 速 傅 里 葉 分 析 (FFT) 原 理幅值時(shí)域頻域合成波分解的波用頻譜圖表示振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)簡(jiǎn) 諧 振 動(dòng) 位 移 ， 速 度和 加 速 度 三 者 關(guān) 系 振動(dòng)加速度a0 振動(dòng)速度v0 振動(dòng)位移d0振動(dòng)加速度a0 1 (2f)V0 (2f) d0振動(dòng)速度V0 a0/ (2f) 1 (2f)d0振動(dòng)位移d0 a0

4、/ (2f) V0 / (2f) 1振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)振動(dòng)傳感器 1.振動(dòng)加速度傳感器 2.振動(dòng)速度傳感器 2.1壓電式(實(shí)質(zhì)是振動(dòng)加速度傳感器) 2.2磁電式振動(dòng)速度傳感器 3.振動(dòng)位移傳感器(電渦流式)振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)壓電晶體式振動(dòng)加速度傳感器結(jié)構(gòu)原理聲學(xué)屏蔽罩預(yù)載螺栓基礎(chǔ)固定螺栓孔內(nèi)置電荷放大器(ICP)電氣接頭地震質(zhì)量壓電晶體材料振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)非接觸式振動(dòng)位移傳感器或電渦流式位移傳感器用以測(cè)量軸相對(duì)于滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)(留有很大空間供產(chǎn)生油膜用)直流電壓測(cè)量間隙交流電壓就是振動(dòng)信號(hào)非接觸式電渦流式傳感器振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)電渦流式振動(dòng)位移傳感器的

5、工作原理軸非接觸式傳感器探頭非接觸式傳感器振蕩器檢波器直流間隙信號(hào)交流振動(dòng)信號(hào)間隙傳感器線圈磁場(chǎng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)電渦流式傳感器的標(biāo)定曲線信號(hào)傳感器輸出電壓(伏)間隙-(X25.4)微米 (1密爾=25.4微米)靈敏度系數(shù) 7.87毫伏/微米振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)振動(dòng)加速度傳感器的頻響特性10 赫茲27K 赫茲頻率振動(dòng)幅值5K 赫茲高頻振動(dòng)區(qū)域常規(guī)振動(dòng)區(qū)域5赫茲低頻振動(dòng)區(qū)(通常需要使用專用的低頻加速度傳感器)振動(dòng)加速度傳感器固定自振頻率Fn可用的頻率范圍為傳感器固定自振頻率Fn的約50%10K 赫茲普通振動(dòng)傳感器 不宜使用的高頻振動(dòng)區(qū)域1K 赫茲ISO和 GB規(guī) 定 的 振 動(dòng)

6、 烈 度 測(cè) 量 頻 率 范 圍 振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)振動(dòng)加速度傳感器固定自振頻率和最高可用頻率螺栓固定振動(dòng)加速度傳感器的固定最高可用頻率(赫茲)固定自振頻率(赫茲)膠粘結(jié)固定螺栓固定在稀土磁鐵座上固定在快速連接螺栓固定上用2英寸長(zhǎng)探桿手持固定沒有觀察162509000750060008003188712075101501475可用的頻率范圍為傳感器固定自振頻率Fn的約50%振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)要點(diǎn)關(guān)鍵因素 : 固定的自振頻率可用的頻率范圍為傳感器固定自振頻率Fn的約50%振動(dòng)傳感器固定方式的影響 螺紋固定 磁鐵座固定 手持探桿固定 膠粘結(jié)固定電渦流式傳感器 在滑動(dòng)軸承內(nèi)對(duì)準(zhǔn)軸非

7、接 觸 式 傳 感 器 軸 軸 承 絕對(duì)振動(dòng)相對(duì)振動(dòng)機(jī) 械 振 動(dòng) 標(biāo) 準(zhǔn) 分 類 儀器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) API670 API678 ISO10817 ISO2945 判斷應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn) ISO7919 ISO10816 ISO13373(草 案) ISO13373(草 案)振 動(dòng) 總 量 標(biāo) 準(zhǔn) 振 動(dòng) 故 障 診 斷 軸 振 動(dòng) 軸 承 座 ， 機(jī) 殼 振 動(dòng)API611， 612， 相 對(duì) 振 動(dòng) 絕 對(duì) 振 動(dòng) 機(jī)器振動(dòng)測(cè)量和評(píng)價(jià)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)目錄 1. 相對(duì)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn) ISO7919-15 非往復(fù)式機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)-在旋轉(zhuǎn)軸上的測(cè)量和評(píng)價(jià) 第一部分 總則 (GB/T11348.1-89) 第二部分 陸地安

8、裝的大型汽輪發(fā)電機(jī)組 (GB/T11348.2-1997) 第三部分 耦合的工業(yè)機(jī)器 (GB/T11348.3) 第四部分 燃?xì)廨啓C(jī)組 (GB/T11348.4) 第五部分 水力發(fā)電廠和泵站機(jī)組 2.絕對(duì)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)ISO10816-16 機(jī)械振動(dòng)-在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量和評(píng)價(jià)機(jī)器振動(dòng) 第一部分 總則 第二部分 陸地安裝的功率超過50MW的大型汽輪發(fā)電機(jī)組 第三部分 額定功率大于15KW額定轉(zhuǎn)速在120 15000轉(zhuǎn)/分在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的工業(yè)機(jī)器 第四部分 不包括航空器類的燃?xì)廨啓C(jī)組 第五部分 水力發(fā)電廠和泵站機(jī)組 第六部分 額定功率超過100KW的往復(fù)式機(jī)器機(jī)器振動(dòng)測(cè)量和評(píng)價(jià)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) I SO10816

9、-1：I類-發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器的單獨(dú)部件； II類-無專用基礎(chǔ)的中型機(jī)器(15-75KW)；專用剛性基礎(chǔ)上300KW以下中型機(jī)器； III類-剛性基礎(chǔ)上的大型機(jī)器； IV類-柔性基礎(chǔ)上的大型機(jī)器。ISO10816-1專用機(jī)組寬帶振動(dòng)準(zhǔn)則常見機(jī)械故障 由RA-Entek歸納總結(jié)共17類46種機(jī)械和電氣故障的頻譜、時(shí)域波形和相位關(guān)系，供診斷參考第一類、質(zhì)量不平衡 1.力不平衡(靜不平衡) 2.力偶不平衡 3.動(dòng)不平衡 4.懸臂轉(zhuǎn)子不平衡第二類、轉(zhuǎn)子偏心 第三類、軸彎曲 第四類、不對(duì)中1.聯(lián)軸器角向不對(duì)中 2.聯(lián)軸器平行不對(duì)中 3.滾動(dòng)軸承偏斜地固定在軸上第 五 類 共 振 第 六 類 機(jī) 械 松 動(dòng) 1

10、.A型 松 動(dòng) 2.B型 松 動(dòng) 3.C型松 動(dòng)第 七 類 轉(zhuǎn) 子 摩 擦 第 八 類 滑 動(dòng) 軸 承 故 障 1.磨 損 或 間 隙 故 障 2.油 膜 渦 動(dòng) 3.油 膜 振 蕩第 九 類 、滾 動(dòng) 軸 承 故 障 1.保 持 架 故 障 2.滾 動(dòng) 體 故 障 3.外 環(huán) 故 障 4.內(nèi) 環(huán) 故 障第 十 類 、流 體 動(dòng) 力 機(jī) 械 故 障 1.葉 片 通 過 頻 率 2.紊 流 3.氣 穴第 十 一 類 、齒 輪 故 障 1.齒 輪 負(fù) 載 2.齒 輪 偏 心 和 齒 輪 側(cè) 隙 反 彈 3.齒 輪 不 對(duì) 中 4.齒 斷 或 齒 裂 5.齒 輪 組 合 狀 態(tài) 問 題 6.齒 輪

11、擺 動(dòng) 故 障 7.齒 輪 軸 承 松 動(dòng)第 十 二 類 、交 流 電 動(dòng) 機(jī) 故 障 1.定 子 偏 心 ， 鐵 芯 片 短 路 或 松 動(dòng) 2.轉(zhuǎn) 子 偏 心 (動(dòng) 偏 心 ) 3.轉(zhuǎn) 子 故 障 (斷 條 等 ) 4.相 位 故 障 (接 頭 松 動(dòng) )第十三類、交流同步電動(dòng)機(jī)(定子線圈松動(dòng))第十四類、直流電動(dòng)機(jī)及其控制故障1.電樞繞組開裂，接地故障或系統(tǒng)調(diào)諧故障 2.起動(dòng)卡故障或保險(xiǎn)絲燒斷 3.可控硅整流器(SCR)故障，控制卡斷路，接頭松動(dòng)，保險(xiǎn)絲燒斷 4.比較器卡故障 5.斷路電流通過滾動(dòng)軸承故障第十五類、皮帶傳動(dòng)故障 1.皮 帶 磨 損 或 不 匹 配 2.皮 帶 輪 偏 心 3

12、.皮 帶 共 振第十六類、拍振 第十七類、機(jī)器軟腳及與之相關(guān)的共振 第 一類 質(zhì) 量 不 平 衡 力 不 平 衡 徑 向 1.1 力 不 平 衡 力 不 平 衡 是 同 相 位 和 穩(wěn) 定 的 。 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 ( 例 如 ， 轉(zhuǎn) 速 升 高 3倍 ， 則 振 動(dòng) 幅 值 增 大 9 倍)。 總 是 存 在 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 ， 并 且 通 常 在 頻 譜 中 占 優(yōu) 勢(shì) 。 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 之 。 在 內(nèi) 側(cè) 軸

13、承 與 外 側(cè) 軸 承 水 平 方 向 及 內(nèi) 側(cè) 軸 承 與 外 側(cè) 軸 承 垂 直 方 向 的 相 位 差 應(yīng) 該 接 近 0度 。 不 平 衡 轉(zhuǎn) 子 的 每 個(gè) 軸 承 上水 平 方 向 與 垂 直 方 向 的 相 位 差 應(yīng) 該 接 近 90 度。 徑 向 力 偶 不 平 衡 1.2 力 偶 不 平 衡 力 偶 不 平 衡 在 同 一 軸 上 導(dǎo) 致 180 度 反 相 位 運(yùn) 動(dòng) 。 總 是 存 在 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 ， 并 且 通 常 在 頻 譜 上 占 優(yōu) 勢(shì) 。 在 轉(zhuǎn) 子 第 一 臨 界 轉(zhuǎn) 速 以 上 ， 振 動(dòng) 幅 值 隨 轉(zhuǎn) 速 升 高 的 平 方 增 大 。 可

14、引 起 大 的 軸 向 振 動(dòng) 和 徑 向 振 動(dòng) 。 至 少 需 在 兩 個(gè) 修 正 平 面 內(nèi) 放 置 平 衡 重 量 才 能 修 正 。 在 內(nèi) 側(cè) 軸 承 與 外 側(cè) 軸 承 水 平 方 向 及 內(nèi) 側(cè) 軸 承 外 側(cè) 軸 承 垂 直 方 向 應(yīng) 該 存 在 約 180 度 相 位 差 。 每 個(gè) 軸 承 上 水 平 方 向 與 垂 直 方 向 之 間 相 位 差 通 常 應(yīng) 該 約為 90 度 ( 30 度 )。 徑 向 動(dòng) 不 平 衡 1.3 動(dòng) 不 平 衡 動(dòng) 不 平 衡 是 不 平 衡 的 最 普 遍 的 類 型 ， 它 是 力 不 平 衡 和 力 偶 不 平 衡 兩 者 的

15、組 合 。 振 動(dòng) 頻 譜 中 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 占 優(yōu) 勢(shì) ， 真 正 需 要 雙 面 修 正 。 內(nèi) 側(cè) 軸 承 與 外 側(cè) 軸 承 之 間 徑 向 方 向 的 相 位 差 可 能 在 從 0 度 到 180 度 范 圍 內(nèi) 的 任 何 一 個(gè) 角 度 。 然 而 ，當(dāng) 內(nèi) 側(cè) 軸 承 與 外 側(cè) 軸 承 測(cè) 量 比 較 時(shí) ( 30 度 ) ， 水 平 方 向 的 相 位 差 應(yīng) 該 精 密 地 與 垂 直 方 向 的 相 位 差 相 匹 配 。 還 有 ， 如 果 不 平 衡 突 出 ， 每 個(gè) 軸 承 上 水 平 方 向 與 垂 直 方 向 之 間 的 相 位 差 大 致 為 90

16、 度 ( 40 度 )。 軸 向 和 徑 向 懸 臂 轉(zhuǎn) 子不 平 衡 1. 4 懸 臂 轉(zhuǎn) 子 不 平 衡 懸 臂 轉(zhuǎn) 子 不 平 衡 在 軸 向 方 向 和 徑 向 方 向 引 起 大 的 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 振 動(dòng) 。 軸 向 方 向 振 動(dòng) 趨 向 于 同 相 位 ， 而 徑 向 方 向 振 動(dòng) 可 能 不 穩(wěn) 定 。 然 而 ， 不 平 衡 轉(zhuǎn) 子 上 水 平 方 向 的 相 位 差 通 常 與 垂 直 方 向 的 相 位 差 相 匹 配 ( 30 度 )。 懸 臂 轉(zhuǎn) 子 有 力 不 平 衡 和 力 偶 不 平 衡 兩 者 ， 似 乎 每 一 種 都 需 要 修 正 。 因 此，總

17、 是 必 需 要 在 兩 個(gè) 修 正 面 內(nèi) 加 以 修 正 重 量 ， 以 抵 消 力 不 平 衡 和 力 偶 不 平 衡。第 二 類、 轉(zhuǎn) 子 偏 心 徑 向 轉(zhuǎn) 子 偏 心風(fēng) 機(jī) 電 動(dòng) 機(jī) 2. 偏 心 的 轉(zhuǎn) 子 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 時(shí) 出 現(xiàn) 偏 心 。 最 大 的 振 動(dòng) 出 現(xiàn) 在 兩 個(gè) 轉(zhuǎn) 子 中 心 連 線 方 向 上 ， 振 動(dòng) 頻 率 為 偏 心 轉(zhuǎn) 子 的 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 。 水 平 方 向 和 垂 直 方 向 振 動(dòng) 相 位 差 或 是 0 度 或 是 180 度 (每

18、 一 種 都 表 示 直 線 運(yùn) 動(dòng) )。 平 衡 偏 心 的 轉(zhuǎn) 子的 試 圖 往 往 導(dǎo) 致 一 個(gè) 方 向 振 動(dòng) 減 小 ， 而 另 一 個(gè) 徑 向 方 向的 振 動(dòng) 增 大 (與 偏 心 量 有 關(guān) )。第 三 類 軸彎曲 軸 向 彎 曲 的 軸 3. 彎 曲 的 軸 彎 曲 的 軸 引 起 大 的 軸 向 振 動(dòng) ， 同 一 臺(tái) 機(jī) 器 上 軸 向 振 動(dòng) 相 位 差 趨 向 于 180 度 ， 如 果 彎 曲 接 近 軸 的 中 部 ， 占 優(yōu) 勢(shì) 的 振 動(dòng) 出 現(xiàn) 在 1 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 頻 率 ， 如 果 彎 曲 接 近 力 偶 ， 則 占 優(yōu) 勢(shì) 的 振 動(dòng) 出 現(xiàn) 在

19、2 轉(zhuǎn) 速 頻 率 (如 果 您 改 變 傳 感 器 的 方 向 的 話，應(yīng) 該 仔 細(xì) 考 慮 每 次 軸 向 測(cè) 量 時(shí) 振 動(dòng) 傳 感 器 的 方 位)。 用 千 分 表 證 實(shí) 軸 的 彎 曲 。 第 四 類 不對(duì)中 軸 向 角 向 不 對(duì) 中 4. 1 角 向 不 對(duì) 中 角 向 不 對(duì) 中 的 特 征 是 軸 向 振 動(dòng) 大 ， 聯(lián) 軸 器 兩 側(cè) 振 動(dòng) 相 位 差 180 度 。 典 型 地 出 現(xiàn) 在 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 和 2 轉(zhuǎn) 速 頻 率 的 大 的 軸 向 振 動(dòng) 。 然 而 ， 不 常 見 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 ， 2 轉(zhuǎn) 速 頻 率 或 3 轉(zhuǎn) 速 頻 率 占 優(yōu)

20、勢(shì) 。 這 些 征 兆 也 指 示 聯(lián) 軸 器 故 障 。 嚴(yán) 重 的 角 向 不 對(duì) 中 可 激 起 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 的許 多 階 諧 波 頻 率 。 與 機(jī) 械 松 動(dòng) 不 一 樣 ， 這 些 轉(zhuǎn) 速 諧 波 頻 率 典 型 地 在 頻 譜 上 都 沒 有 升 高 的 噪 聲 地 平 。 徑 向 平 行 不 對(duì) 中 4. 2 平 行 不 對(duì) 中 平 行 不 對(duì) 中 的 振 動(dòng) 征 兆 類 似 于 角 向 不 對(duì) 中 ， 但 是 ， 徑 向 方 向 振 動(dòng) 大 ， 并 且 聯(lián) 軸 器 兩 側(cè) 振 動(dòng) 相 位 差 接 近 180 度 。 2 轉(zhuǎn) 速 頻 率 振 動(dòng) 往 往 大 于 1 轉(zhuǎn)

21、速 頻 率 振 動(dòng) ， 聯(lián) 軸 器 的 類 型 和 結(jié) 構(gòu) 決 定 2 轉(zhuǎn)速 頻 率 振 動(dòng) 相 對(duì) 于 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 振 動(dòng) 的 高 度 。 角 向 不 對(duì) 中 或 平 行 不 對(duì) 中 嚴(yán) 重 時(shí) ， 可 在 較 高 諧 波 頻 率 (4 到 8 轉(zhuǎn) 速 頻 率 諧 波 ) 處 出 現(xiàn) 大 的 振 動(dòng) ， 甚 至 出 現(xiàn) 類 似 于 機(jī) 械 松 動(dòng) 時(shí) 出 現(xiàn) 的 完 整 系 列 的 高 頻 諧 波 。 當(dāng) 不 對(duì) 中 嚴(yán) 重 時(shí) ， 聯(lián) 軸 器 的 類 型 和 材 料 往 往 對(duì) 整 個(gè) 頻 譜 有 很 大 的 影 響 。 典 型 地 沒 有 提 高 的 噪 聲 地 平 。 軸 向

22、不 對(duì) 中 的 滾 動(dòng) 軸 承 卡 在 軸 上 相 位 相 位 差 180 度 4. 3 不 對(duì) 中 的 滾 動(dòng) 軸 承 卡 在 軸 上 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) 。 將 引 起 同 一 軸 承 座 上 頂 部 與 底 部 振 動(dòng) 相 位 差 約 180 度 的 軸 向 振 動(dòng) 及 左 側(cè) 與 右 側(cè) 振 動(dòng) 相 位 差 約 180 度 的 軸 向 振 動(dòng) 。 對(duì) 準(zhǔn) 聯(lián) 軸 器 或 平 衡 轉(zhuǎn) 子 都 不 能 緩 解 此 故 障 。 通 常 ， 必 須 卸 下 軸 承 并 重 新 正 確 安 裝 。第 五 類 共振 共 振 幅

23、 值 相 位 共 振 第 一 階 臨 界 轉(zhuǎn) 速 第 二 階 臨 界 轉(zhuǎn) 速 5. 共 振 強(qiáng) 迫 振 動(dòng) 頻 率 與 系 統(tǒng) 的 自 然 頻 率 一 致 時(shí) 出 現(xiàn) 共 振 ， 使 振 動(dòng) 幅 值 急 劇 放 大 ， 導(dǎo) 致 過 早 損 壞 或 災(zāi) 難 性 破 壞 。 這 可 能 是 轉(zhuǎn) 子 的 自 然 頻 率 ， 也 常 常 起 源 于 支 承 框 架 ， 基 礎(chǔ) ，齒 輪 箱 或 甚 至 傳 動(dòng) 皮 帶 。 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 平 衡 掉 (共 振 時(shí) 相 位 漂 移 為 90 度 ， 通 過 共 振

24、 時(shí) 相 位 漂 移 接 近 180 度 )。 往 往 需 要 提 高 或 降 低 自 然 頻 率 來 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 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 六 類 機(jī)械松動(dòng) 徑 向 A 型 機(jī) 械 松 動(dòng) 底 板 A 型 機(jī) 器 地 腳 混 凝 土 基 礎(chǔ) 6. 1 A型 松 動(dòng) 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 引 起 的 ， 或 者 由 基 礎(chǔ) 上 惡

25、 化 的 水 泥 漿 ， 松 動(dòng) 的 地 腳 螺 栓 ， 或 者 框 架 或 者 基 礎(chǔ) 變 形 ( 即軟 腳 ) 引 起 的 。 相 位 分 析 可 以 揭 示 在 螺 栓 或 機(jī) 器 底 腳 與 基 礎(chǔ) 底 板 或 基 礎(chǔ) 本 身 垂 直 方 向 測(cè) 量 之 間 的 相 位 差 約 90 度 到 180 度 。 徑 向 B 型 機(jī) 械 松 動(dòng) B 型 6. 2 B 型 松 動(dòng) 這 種 頻 譜 通 常 是 由 螺 栓 松 動(dòng) ， 框 架 結(jié) 構(gòu) 或 軸 承 座 裂 紋 引 起 的 。 C 型 機(jī) 械 松 動(dòng) C 型 6. 3 C 型 松 動(dòng) 這 種 頻 譜 通 常 是 由 零 部 件 之 間

26、 配 合 不 良 引 起 的 ， 由 于 松 動(dòng) 的 零 部 件 對(duì) 轉(zhuǎn) 子 的 動(dòng) 態(tài) 力 產(chǎn) 生 非 線 性 的 響 應(yīng) ， 所 以 ， 將 產(chǎn) 生 許 多 諧 波 頻 率 。 引 起 時(shí) 域 波 形 截 斷 和 在 頻 譜 中 提 高 噪 聲 地 平 。 C 型 松 動(dòng) 往 往 是 由 軸 承 襯 套 在 其 蓋 內(nèi) 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 大 ， 葉 輪 在 軸 上 松 動(dòng) 等 引 起 的 。 C型 松 動(dòng) 的 振 動(dòng) 相 位 往 往 是 不 穩(wěn) 定 的 ， 這 一 次 測(cè) 量 到 下 一 次 測(cè) 量 可

27、能 變 化 很 大 ， 尤 其 是 如 果 轉(zhuǎn) 子 在 軸 上 的 位 置 從 這 一 次 起 動(dòng) 到 下 一 次 起 動(dòng) 漂 移 的 話 。 機(jī) 械 松 動(dòng) 往 往 是 非 常 定 向 的 ， 在 一 個(gè) 軸 承 座 的 徑 向 方 向 每 隔 30 度 測(cè) 量 的 振 動(dòng) 值 完 全 不 同 。 而 且 ， 松 動(dòng) 往 往 引 起 精 確 的 1/2 或 1/3 轉(zhuǎn) 速 頻 率 的 亞 諧 波 頻 率 (0. 5 X， 1. 5X ， 2. 5X 等 等 )。 第 七 類 轉(zhuǎn)子摩擦 轉(zhuǎn) 子 摩 擦 截 斷 ， 削 平 的 波 形 徑 向 共 振 7. 轉(zhuǎn) 子 摩 擦 當(dāng) 旋 轉(zhuǎn) 件 與 靜

28、 止 件 相 接 觸 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 子 摩 擦 產(chǎn) 生 類 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 是 整 個(gè) 轉(zhuǎn) 子 一 周 都 摩 擦 。 通 常 ， 產(chǎn) 生 一 系 列 頻 率 ， 往 往 激 起 一 個(gè) 或 多 個(gè) 共 振 。 根 據(jù) 轉(zhuǎn) 子 自 然 頻 率 的 位 置 ， 常 常 激 起 轉(zhuǎn) 速 的 整 分 數(shù) 倍 亞 諧 波 頻 率 ( 1/ 2 ， 1/ 3 ， 1/ 4 ， 1/ 5 ， 1/12 等 ) 。 轉(zhuǎn) 子 摩 擦 可 激 起 許 多 高 頻 (類 似 于 粉 筆 在 黑 板 上 拖 動(dòng) 時(shí) 產(chǎn) 生 的 寬 帶 噪

29、 聲 )。 如 果 軸 與 巴 氏 合 金 相 接 觸 引 起 摩 擦 時(shí) ， 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 轉(zhuǎn) 子 以 臨 界 轉(zhuǎn) 速 頻 率 回 轉(zhuǎn) ， 但 是 ， 方 向 與 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 相 反 (可 導(dǎo) 致 災(zāi) 難 性 破 壞 的 固 有 的 不 穩(wěn) 定 )。第 八 類滑動(dòng)軸承故障 徑 向 噪 聲 地 平 說 明 間 隙 過 大 / 松 動(dòng) 滑動(dòng)軸承磨損 / 間隙過大 8.1 滑 動(dòng) 軸 承 磨 損 故 障 或 間 隙 故 障 滑 動(dòng) 軸 承 磨 損 后 期 的 證 據(jù) 通

30、常 是 出 現(xiàn) 一 個(gè) 完 整 的 系 列 的 轉(zhuǎn) 速 頻 率 諧 波 (直 到 10 階或 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 1 轉(zhuǎn) 速 頻 率 的 一 個(gè) 明 顯 的 尖 峰 。 間 隙 過 大 的 滑 動(dòng) 軸 承 可 讓 小 的 不 平 衡 ， 不 對(duì) 中 引 起 大 的 振 動(dòng) ， 如 果 軸 承 間 隙 調(diào) 整 達(dá) 到 規(guī) 定 的 要 求 ， 則 振 動(dòng) 很 小 。 徑 向 油 膜 渦 動(dòng) 不 穩(wěn) 定 油膜渦動(dòng)不穩(wěn)定 油膜渦動(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

31、即振動(dòng)頻率約為轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率的一半，如左上圖所示。所以常稱為半速渦動(dòng)或半頻渦動(dòng)。軸承與轉(zhuǎn)子之間的油膜避免了旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子表面與不旋轉(zhuǎn)的軸承表面之間的直接接觸，減少兩表面間的摩擦和功耗，同時(shí)也為支承轉(zhuǎn)子提供了動(dòng)壓力。由于在大多數(shù)情況下，軸承不旋轉(zhuǎn)，軸瓦表面的油膜速度為零，轉(zhuǎn)子軸頸表面的油膜速度與軸頸表面的速度相同。因此，在層流假設(shè)下，油膜沿徑向的速度分布如右上圖所示。油膜的平均周向速度為軸頸表面速度的一半，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環(huán)繞運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，渦動(dòng)頻率總是小于回轉(zhuǎn)速度之半。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約為0.400.48X轉(zhuǎn)速之間。這是軸頸表面比軸瓦表面光滑及軸瓦與軸頸之間滑油的端泄等原因影響

32、的結(jié)果。 回轉(zhuǎn)頻率 /2 回轉(zhuǎn)頻率 8. 2 油 膜 渦 動(dòng) 不 穩(wěn) 定 油 膜 渦 動(dòng) 不 穩(wěn) 定 出 現(xiàn) 在( 0.40 到 0. 48 ) 轉(zhuǎn) 速 頻 率 范 圍 內(nèi) ， 常 常 十 分 嚴(yán) 重 。 當(dāng) 振 動(dòng) 幅 值 超 過 軸 承 間 隙 的 百 分 之 四 十 時(shí) ， 認(rèn) 為 振 動(dòng) 過 大 。 油 膜 渦 動(dòng) 是 油 膜 激 起 的 振 動(dòng) ， 正 常 工 作 狀 態(tài) 的 偏 移 (姿 態(tài) 角 和 偏 心 率 ) 使 油 楔 “ 推 ” 軸 在 軸 承 內(nèi) 作 環(huán) 繞 運(yùn) 動(dòng) 。 旋 轉(zhuǎn) 方 向 不 穩(wěn) 定 的 力 導(dǎo) 致 渦 動(dòng) ( 或 正 進(jìn) 動(dòng) ) 。 油 膜 渦 動(dòng) 是

33、不 穩(wěn) 定 的 ， 因 為 它 增 大 離 心 力 ， 離 心 力 增 大 渦 動(dòng) 力。 可 使 油 膜 不 再 能 支 承 軸 ， 并 且 ， 當(dāng) 渦 動(dòng) 頻 率 與 轉(zhuǎn) 子 自 然 頻 率 一 致 時(shí) ， 變 得 不 穩(wěn) 定 。 改 變 滑 油 粘 度， 潤(rùn) 滑 油 壓 力 和 外 部 預(yù) 載 ， 可 能 會(huì) 影 響 油 膜 渦 動(dòng) 。 油 膜 振 蕩 不 穩(wěn) 定 油 膜 渦 動(dòng) 油膜振蕩 質(zhì) 量 不 平 衡 臨 界 轉(zhuǎn) 速 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 頻 譜 圖 表 明 當(dāng) 軸 轉(zhuǎn) 速 通 過 第 二 階 臨 界 轉(zhuǎn) 速 時(shí) 油 膜 渦 動(dòng) 變 為 油 膜 振 蕩 不 穩(wěn) 定 頻 率 油膜振蕩不穩(wěn)定

34、 隨 著 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 的 提 高 ， 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 0.5 。 但 是 ， 當(dāng) 轉(zhuǎn) 子 回 轉(zhuǎn) 頻 率 約 為 其 一 階 彎 曲 臨 界 轉(zhuǎn) 速 的 兩 倍 時(shí) ， 隨 著 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 的 提 高 ， 渦 動(dòng) 頻 率 將 保 持 不 變 ， 而 且 等 于 該 轉(zhuǎn) 子 一 階 彎 曲 臨 界 轉(zhuǎn) 速 。 油膜渦動(dòng)頻率等于轉(zhuǎn)子一 階臨界轉(zhuǎn)速且保持不變 轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速 油膜渦動(dòng)頻率 8. 3 油 膜 振 蕩 不 穩(wěn) 定 如 果 機(jī) 器 處 在 或 高 于 2 轉(zhuǎn) 子 自 然 頻 率 運(yùn)

35、 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 可 能 出 現(xiàn) 油 膜 振 蕩 。 轉(zhuǎn) 子 進(jìn) 入 兩 倍 臨 界 轉(zhuǎn) 速 時(shí) ， 油 膜 渦 動(dòng) 頻 率 將 非 常 接 近 臨 界 轉(zhuǎn) 速 頻 率 ，引 起 過 大 的 振 動(dòng) ， 油 膜 可 能 不 再 具 有 支 承 能 力 。 渦 動(dòng) 速 度 實(shí) 際 將“ 鎖 定 ” 在 轉(zhuǎn) 子 臨 界 轉(zhuǎn) 速 ， 雖 然 機(jī) 器 轉(zhuǎn) 速 愈 升 愈 高 ， 但 是 ， 這 個(gè) 尖 峰 不 能 通 過 它 ， 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)

36、 。第 九 類 滾動(dòng)軸承故障 滾動(dòng)軸承術(shù)語(yǔ) 接觸角滾動(dòng)體直徑內(nèi)環(huán)跑道內(nèi)環(huán)保持架外環(huán)外環(huán)跑道內(nèi)徑外徑磁鐵座固定的振動(dòng)加速度計(jì) 滾動(dòng)軸承術(shù)語(yǔ)平均直徑6-77滾動(dòng)軸承類型 深 槽 滾 動(dòng) 軸 承 單 列 雙 列 滾 針 軸 承 角 向 接 觸 滾 珠 軸 承 圓 柱 滾 棒 軸 承 球 形 滾 棒 軸 承 錐 形 滾 棒 軸 承 單 列 雙 列 滾動(dòng)軸承故障發(fā)展過程的四階段 通常約百分之八十至九十的軸承壽命12341X234階段軸承剩余壽命的百分之十至二十階段軸承剩余壽命的百分之五至十階段軸承剩余壽命的百分之一至五階段一小時(shí)至軸承剩余壽命的百分之一災(zāi)難性破壞累積的損傷時(shí)間 滾動(dòng)軸承四種類型故障頻率

37、1.隨機(jī)的，超聲頻率-gSE ,HFD ,SPM； 2.軸承零部件自振頻率-500至2000赫茲范圍，與轉(zhuǎn)速無關(guān)； 3旋轉(zhuǎn)的故障頻率-內(nèi)環(huán)BPFI，外環(huán)BPFO，滾動(dòng)體BSF和保 持架FTF故障頻率 4.和頻與差頻-軸承若干故障頻率之間及其它振源頻率相加或相減得出的頻率 滾動(dòng)軸承故障發(fā)展的四個(gè)階段 第一階段 ：滾動(dòng)軸承故障初始階段 第二階段 ：滾動(dòng)軸承輕微故障階段 第三階段 ：滾動(dòng)軸承宏觀故障階段 第四階段 ：滾動(dòng)軸承故障最后階段 滾動(dòng)軸承故障四種類型頻率 第一種 頻 率 ： 隨機(jī)的，超聲頻率 - 振動(dòng)尖峰能量 ( g SE )，高頻加速度( HFD)和沖擊脈沖( SPM )； 第二種頻率：

38、軸承零部件的自振頻率 - 在500到2000赫茲頻率范圍內(nèi)，與轉(zhuǎn)速無關(guān) ； 第三種頻率：旋轉(zhuǎn)的故障頻率 - 軸承的內(nèi)環(huán)故障(BPFI)，外環(huán) 故障(BPFO)，滾動(dòng)體故障(BSF)和保持架故障(FTF)； 第四種頻率 ：和頻與差頻 - 軸承的若干故障頻率之間及與其它 振源頻率之間相加或相減 注 ： BPFI-Inner race defect frequency 內(nèi)環(huán)故障頻率 BPFO-Outer race defect frequency 外環(huán)故障頻率 BSF-Rolling element defect frequency滾動(dòng)體故障頻率 FTF-Cage defect frequency保

39、持架故障頻率振動(dòng)尖峰能量gSE是美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化-集成化狀態(tài)監(jiān)測(cè)公司的專利技術(shù) 滾動(dòng)軸承四種故障頻率 滾 動(dòng) 軸 承 保持架故 障 頻率：FTF 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)故障頻率： BSF 滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率：BPFO滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)故障頻率：BPFI注 ： BPFI-Inner race defect frequency 內(nèi)環(huán)故障頻率 BPFO-Outer race defect frequency 外環(huán)故障頻率 BSF-Rolling element defect frequency滾動(dòng)體故障頻率 FTF-Cage defect frequency保持架故障頻率 滾動(dòng)軸承故障頻率計(jì)算(1) 滾動(dòng)

40、軸承保持架故障頻率： FTF=(1/2)N1+（d/D）Cos +Ni 1-（d/D）Cos 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)故障頻率： BSF=(1/2)(D/d) |No-Ni| 1-(d/D)Cos 滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率： BPFO=(1/2)n |No-Ni| 1-(d/D)Cos 滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)故障頻率： BPFI=(1/2)n |Ni- No| 1+(d/D)Cos以上符號(hào)： d=滾動(dòng)體直徑； D=滾動(dòng)軸承平均直徑(滾動(dòng)體中心處直徑)； =徑向方向接觸角； n=滾動(dòng)體數(shù)目； No=軸承外環(huán)角速度； Ni=軸承內(nèi)環(huán)角速度(=軸轉(zhuǎn)速).注：1.滾動(dòng)軸承沒有滑動(dòng)；2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒有變化；3.軸承外

41、環(huán)和軸承內(nèi)環(huán)都旋轉(zhuǎn). 滾動(dòng)軸承故障頻率計(jì)算(2)滾 動(dòng) 軸 承 保持架故 障 頻率： FTF=(N/2)1-（d/D）Cos 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)故障頻率： BSF=(N/2)(D/d)1-(d/D)Cos 滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率： BPFO=(N/2)n1-(d/D)Cos 滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)故障頻率： BPFI=(N/2)n1+(d/D)Cos以上符號(hào)： d=滾動(dòng)體直徑； D=滾動(dòng)軸承平均直徑(滾動(dòng)體中心處直徑)； =徑向方向接觸角； n=滾動(dòng)體數(shù)目； N=軸的轉(zhuǎn)速。注：1.滾動(dòng)軸承沒有滑動(dòng)；2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒有變化；3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn). 滾動(dòng)軸承故障頻率計(jì)算(3)-經(jīng)驗(yàn)公式滾動(dòng)軸承外環(huán)故障

42、頻率： BPFOr0.4Nn 滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)故障頻率： BPFIr0.6Nn 滾 動(dòng) 軸 承 保持架故 障 頻率： FTFr0.4N 以上符號(hào)： n=滾動(dòng)體數(shù)目； N=軸的轉(zhuǎn)速。注：1.滾動(dòng)軸承沒有滑動(dòng)；2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒有變化；3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn).4.當(dāng)滾動(dòng)體數(shù)目在 6 至 12 范圍內(nèi)時(shí)以上公式計(jì)算結(jié)果很精確 滾動(dòng)軸承故障頻率計(jì)算(4)-估算公式滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率： BPFOeN(0.5n-1.2) 滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)故障頻率： BPFIeN(0.5n+1.2)滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體故障頻率： BSFeN(0.2n-1.2/n) 滾動(dòng)軸承保持架故障頻率： FTFeN(0.5-1.2/n) 以上符

43、號(hào)： n=滾動(dòng)體數(shù)目； N=軸的轉(zhuǎn)速。 注： 1.滾動(dòng)軸承沒有滑動(dòng)；2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒有變化；3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn). 4.當(dāng)滾動(dòng)體數(shù)目在 6 至 12 范圍內(nèi)時(shí)以上公式計(jì)算結(jié)果很精確 滾動(dòng)軸承故障頻率之間的關(guān)系 滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率與滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)故障頻率之和等于轉(zhuǎn)速與滾動(dòng)體數(shù)目之乘積 ： BPFO +BPFT= n 滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率除以滾動(dòng)體數(shù)目得的商等于滾動(dòng)軸承保持架故障頻率： BPFO / n =FTF以上符號(hào)： n=滾動(dòng)體數(shù)目； N=軸的轉(zhuǎn)速。 注： 1.滾動(dòng)軸承沒有滑動(dòng)；2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒有變化；3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn). 4.當(dāng)滾動(dòng)體數(shù)目在 6 至 12 范圍內(nèi)時(shí)以上公式

44、計(jì)算結(jié)果很精確 RA-ENTEK振動(dòng)尖峰能量gSE技術(shù) 疲勞微裂紋在軸承滾道表面以下約0.127毫米處開始，經(jīng)一定時(shí)間后，疲勞微裂紋逐漸擴(kuò)展到表面。( 表 面 以 下 ) 裂 紋 起 始 處 軸 承 鋼 晶 體 結(jié) 構(gòu) 0. 0001016 0. 0001524 毫 米 高通濾波將把低頻振動(dòng)頻率(常規(guī)機(jī)械故障頻率，如轉(zhuǎn)子不平衡，不對(duì)中，松動(dòng)等)幾乎完全濾掉，只保留高頻振動(dòng)頻率(振動(dòng)加速度計(jì)安裝固定的共振頻率，齒輪嚙合頻率，軸承故障頻率等)。 (原 始 信 號(hào) 預(yù) 處 理 )高通濾波后，低頻振動(dòng)頻率(常規(guī)機(jī)械故障頻率，如轉(zhuǎn)子不平衡，不對(duì)中，松動(dòng)等)幾乎完全被濾掉，高頻振動(dòng)頻率(振動(dòng)加速度計(jì)安裝固

45、定的共振頻率，齒輪嚙合頻率，軸承故障頻率等)保留下來。(原 始 信 號(hào) 預(yù) 處 理 后 的 結(jié) 果 )5K至50K赫茲高頻區(qū)域內(nèi)的信號(hào)，經(jīng)過檢波，再通過5K赫茲低通濾波器后，高于5K赫茲的頻率都被濾掉；低通濾波后的信號(hào)作解調(diào)處理的時(shí)域波形作FFT處理便得gSE譜，將軸承故障頻率顯示出來。(對(duì) 僅 保 留 的 滾 動(dòng) 軸 承 故 障 信 號(hào) 處 理 并 提 取 和 顯 示 )RA-ENTEK振動(dòng)尖峰能量gSE技術(shù) 振動(dòng)尖峰能量gSE檢測(cè)電路的特性5KHZ65KHZ振動(dòng)加速度gs振動(dòng)尖峰能量gSE峰峰檢波器檢測(cè)頻率范圍27K赫茲振動(dòng)加速度計(jì)安裝固定共振頻率常規(guī)振動(dòng)頻率(低頻)測(cè)量范圍：包括不平衡，

46、不對(duì)中，松動(dòng)等故障頻率DP1500 數(shù) 據(jù) 采 集 器 可選的gSE高通濾波頻率：100，200，500，1K，2K，5K赫茲頻率gSE帶通濾波器高截止頻率振動(dòng)尖峰能量gSE利用高通濾波濾掉常規(guī)機(jī)械振動(dòng)故障(不平衡，不對(duì)中，松動(dòng)等)頻率，只檢測(cè)高頻振動(dòng)，此頻率范圍內(nèi)滾動(dòng)軸承缺陷脈沖能量激起機(jī)器零部件或結(jié)構(gòu)或振動(dòng)加速度計(jì)安裝固定共振頻率，作為載頻調(diào)制軸承故障頻率，并利用峰峰檢波檢測(cè)并保持高頻脈沖峰值，用衰減時(shí)間常數(shù)確定gSE頻譜的最高頻率Fmax。這樣既保持了故障的嚴(yán)重程度，又突出了故障頻率基頻及其諧波頻率。RA-ENTEK振動(dòng)尖峰能量gSE技術(shù) DP1500數(shù)據(jù)采集器有六個(gè)可選的高通濾波器低截

47、止頻率：100，200，500，1K，2K和5K赫茲。振動(dòng)尖峰能量gSE的信號(hào)處理框圖 振 動(dòng) 原 始 信 號(hào) 高 頻 帶 通 濾 波 器 峰 峰 檢 波 器 顯 示 g SE 總 量 顯 示 g SE 頻 譜快 速 傅 里 葉 變 換 FFT對(duì) 原 始 信 號(hào) 預(yù) 處 理 對(duì) 預(yù) 處 理 后 的 信 號(hào) 再 處 理 RA-ENTEK振動(dòng)尖峰能量gSE技術(shù) 本標(biāo)準(zhǔn)適于采用羅克韋爾自動(dòng)化-集 成化狀態(tài)監(jiān)測(cè)公司970型振動(dòng)加速度計(jì)并配用29.5公斤吸引力的磁鐵座在軸承座上測(cè)量的滾動(dòng)軸承振動(dòng)尖峰能量gSE總量值不 可 接 受 可 接 受 RA-ENTEK振動(dòng)尖峰能量gSE技術(shù) 滾動(dòng)軸承故障發(fā)展四階段

48、 第 一 階 段 A區(qū)域 常 規(guī) 機(jī) 械 故 障 頻 率 區(qū) B 區(qū)域滾 動(dòng) 軸 承 故 障 頻 率 區(qū) C 區(qū) 域 軸 承 零 部 件 自 振 頻 率 區(qū) D 區(qū) 域 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 gSE區(qū) 9. 1 第 一 階 段滾 動(dòng) 軸 承 故 障 的 最 早 的 指 示 出 現(xiàn) 在 從 約 250000 到 350000 赫 茲 頻 率 范 圍 內(nèi) 的 超 聲 頻 率， 后 來 ， 滾 動(dòng) 軸 承 磨 損 增 大 時(shí)，通 常 頻 率 下 降 到 約 20000 到 60000 赫 茲 ( 1200000 到 3600000 轉(zhuǎn) / 分 ) 。 這 些 就 是 用 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 (

49、 g SE ) ， 高 頻 加 速 度 ( HFD ) ( g ) 和 沖 擊 脈 沖 ( SPM ) ( d B ) 評(píng) 定 這 些 頻 率 。 例 如 ， 在滾 動(dòng) 軸 承 故 障 第 一 階 段 中， 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 值 首 先 出 現(xiàn) 為 0. 25 gSE ( 實(shí) 際 的 值 與 測(cè) 量 位 置 和 機(jī) 器 的 轉(zhuǎn) 速 有 關(guān) )。 采 集 g SE 譜 可 揭 示 和 證 實(shí) 滾 動(dòng) 軸 承 是 否 處 于 滾 動(dòng) 軸 承 故 障 發(fā) 展 的 第 一 階 段 中 。 滾動(dòng)軸承故障發(fā)展四階段第 二 階 段 A區(qū)域 常 規(guī) 機(jī) 械 故 障 頻 率 區(qū) B 區(qū)域滾 動(dòng) 軸 承 故

50、 障 頻 率 區(qū) C 區(qū) 域 軸 承 零 部 件 自 振 頻 率 區(qū) f nD 區(qū) 域 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 gSE區(qū) CPMCPM 9. 2 第 二 階 段 輕 微 的 滾 動(dòng) 軸 承 故 障 開 始 “瞬 態(tài) 擾 動(dòng)” 滾 動(dòng) 軸 承 的 零 件 的 自 然 頻 率 ( f n) , 這 些 自 然 頻 率 主 要 出 現(xiàn) 在 30 K 到 120 K 轉(zhuǎn) / 分 ( 500 到 2000 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 。 在 滾 動(dòng) 軸 承 故 障 的 第 二 階 段 末 期 ， 在 自

51、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 0.25 gSE 增 大 到 0.50 gSE)。 滾動(dòng)軸承故障發(fā)展四階段 第 三 階 段 A區(qū)域 常 規(guī) 機(jī) 械 故 障 頻 率 區(qū) B 區(qū)域滾 動(dòng) 軸 承 故 障 頻 率 區(qū) C 區(qū) 域 軸 承 零 部 件 自 振 頻 率 區(qū) D 區(qū) 域 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 gSE區(qū) 9. 3 第 三 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)

52、 ， 出 現(xiàn) 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 ( 例 如 從 0. 50 gSE 增 大 到 1. 0 gSE ) 。 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 圍 ， 尤 其 是 伴 隨 在 軸 承 故 障 頻 率 兩 側(cè) 有 許 多 清 晰

53、的 邊 帶 時(shí) 。 gSE 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 關(guān) ) 。 A區(qū)域 常 規(guī) 機(jī) 械 故 障 頻 率 區(qū) XB 區(qū)域滾 動(dòng) 軸 承 故 障 頻 率 區(qū) C 區(qū) 域 軸 承 零 部 件 自 振 頻 率 區(qū) D 區(qū) 域 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 gSE區(qū) 滾動(dòng)軸承故障發(fā)展四階段 第 四 階 段 隨 機(jī) 高 頻 振 動(dòng) 9. 4 第 四 階 段 朝 著 滾 動(dòng) 軸 承 故 障 發(fā) 展 的 最

54、 后 階 段 發(fā) 展 ， 甚 至 影 響 1 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 始 “ 消 失 ” ， 被 隨 機(jī) 的 ， 寬 帶 高 頻 “ 噪 聲 地 平 ” 代 替 。此 外， 高 頻 噪 聲 地 平 和 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 兩 者 的 幅 值 事 實(shí) 上 可 能 減 小 ， 但 是 ， 恰 好 到 損 壞 之 前 ， 振 動(dòng) 尖 峰 能 量 和 高 頻 加 速

55、度 值 通 常 增 大 到 過 大 的 幅 值。 第 十 類 、 流體動(dòng)力激振 液 壓 力 和 流 體 動(dòng) 力 激 振 紊 流 激 振 氣 穴 激 振 葉 片 通 過 頻 率 BPF = 葉 片 數(shù) 目 X 轉(zhuǎn) 速 BPF = 靜 子 葉 片 通 過 頻 率 或 轉(zhuǎn) 子 葉 片 通 過 頻 率 1X 轉(zhuǎn) 速 邊 帶 隨 機(jī) 振 動(dòng) 隨 機(jī) 高 頻 振 動(dòng) 流 體 動(dòng) 力 激 振 葉片通過頻率 BPF= 葉片數(shù)目 X 轉(zhuǎn)速 1X 轉(zhuǎn)速邊帶 流 體 動(dòng) 力 激 振 10. 流 體 動(dòng) 力 激 振 故 障 10. 1 轉(zhuǎn) 子 葉 片 通 過 頻 率 和 靜 子 葉 片 通 過 頻 率 葉 片 通 過

56、 頻 率 (BPF) = 葉 片 數(shù) 目 轉(zhuǎn) 速 頻 率。 在 泵 ， 風(fēng) 機(jī) 和 壓 縮 機(jī) 中， 這 種 葉 片 通 過 頻 率 總 是 有 的， 通 常 不 成 為 故 障。 然 而 ， 如 果 泵 中 旋 轉(zhuǎn) 葉 片 與 靜 止 的 擴(kuò) 壓 器 之 間 的 間 隙 在 圓 周 方 向 上 不 均 勻 ， 那 么 可 能 產(chǎn) 生 大 幅 值 的 葉 片 通 過 頻 率 (BPF) (及 其 諧 波 頻 率 ) 。 而 且 ， 有 時(shí) 葉 片 通 過 頻 率 (BPF) (或 其 諧 波 頻 率 ) 與 系 統(tǒng) 的 某 自 然 頻 率 一 致 ， 產(chǎn) 生 大 的 振 動(dòng)。 如 果 葉 輪

57、摩 擦 環(huán) 卡 住 軸 承 ， 或 者 焊 接 固 定 的 擴(kuò) 壓 器 葉 片 損 壞 ， 則 可 能 產(chǎn) 生 大 的 葉 片 通 過 頻 率 (BPF) 振 動(dòng) 。 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 葉 片 通 過 頻 率 (BPF) 的 大 振 動(dòng) 。 紊 流 隨 機(jī) 振 動(dòng) BPF =葉 片 通 過 頻 率 喘 振 或 紊 流 過 大 10. 2 紊 流 風(fēng) 機(jī) 中 由 于 風(fēng) 機(jī) 流 道 中 或 管 道 中 空 氣 的 壓 力 或 速 度 變

58、 化 ， 常 常 出 現(xiàn) 紊 流 。 這 種 流 動(dòng) 的 中 斷 引 起 紊 流 , 產(chǎn) 生 隨 機(jī) 的，低 頻 振 動(dòng) ， 典 型 地 在 50 到 2000 轉(zhuǎn) / 分 頻 率 范 圍 內(nèi) 。 如 果 壓 縮 機(jī) 內(nèi) 出 現(xiàn) 喘 振， 則 可 能 出 現(xiàn) 隨 機(jī) 的 ， 寬 帶 高 頻 振 動(dòng) 。 過 大 的 紊 流 也 可 能 激 起 寬 帶 高 頻 振 動(dòng) 。 BPF =葉 片 通 過 頻 率 隨 機(jī) 高 頻 振 動(dòng) 氣 穴 10. 3 氣 穴 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 頻 率 的 諧 波 頻 率 。 通

59、 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 能 十 分 有 害 。 它 可 能 局 部 侵 蝕 葉 輪 的 葉 片 。 存 在 氣 穴 時(shí) ， 常 常 發(fā) 出 像 “ 卵 石 ” 通 過 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 有 了 (如 果 改 變 進(jìn) 口 閥 門 的 設(shè) 定 的 話 ) 。第十一類齒輪故障 齒 輪 故 障 齒 輪 嚙 合 頻 率 GMF = 低 速 齒 輪 齒 數(shù)

60、X 低 速 齒 輪 轉(zhuǎn) 速 = 高 速 齒 輪 齒 數(shù) X 高 速 齒 輪 轉(zhuǎn) 速 低 速 齒 輪 轉(zhuǎn) 速 高 速 齒 輪 轉(zhuǎn) 速 11. 1 齒 輪 正 常 時(shí) 的 頻 譜 正 常 齒 輪 的 頻 譜 表 示 高 速 齒 輪 和 低 速 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 ， 齒 輪 的 嚙 合 頻 率 ( GMF ) 和 非 常 小 的 齒 輪 嚙 合 頻 率 的 諧 波 頻 率 。 齒 輪 嚙 合 頻 率 ( GMF ) 通 常 在 它 們 的 兩 側(cè) 有 高 、 低 速 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 頻 率 邊 帶 。 所 有 尖 峰 的 幅 值 都 很 小 ， 沒 有 激 起 齒 輪 的 自 然 頻 率 。