振動診療專業(yè)知識專家講座

第4章振動診療4.1

振動信號采集

4.2振動診療內容與方法

4.3

轉軸振動診療

4.4

齒輪振動診療

4.5

軸承診療振動診療專業(yè)知識專家講座第1頁幾個基本認識：設備在運行中或多或少總會產生振動：廣泛性設備發(fā)生故障時，振動將發(fā)生改變（通常振幅會增大）：可能性不一樣類型、性質、原因和部位產生故障所激發(fā)振動將含有不一樣特征。這些特征可表示為頻率成份、幅值大小、波形形狀，能量分布情況等：可識別性振動信號性質、特征不但與故障相關．還與設備特征（如固有頻率）、檢測位置、傳遞路徑等相關：復雜性振動診療專業(yè)知識專家講座第2頁4.1

振動信號采集 信號采集是對不易測量物理量(力、位移、轉角、噪聲等)，經過傳感器轉換為易于測量物理量(電壓、電流)。 振動信號測量參量能夠是位移、速度和加速度。對旋轉機械還需要測量轉速。下面分別介紹其測量用傳感器。振動診療專業(yè)知識專家講座第3頁一、測振傳感器1．電渦流振動位移傳感器 電渦流振動位移傳感器是在線圈中通以高頻電，因為電磁感應在被測體中產生電渦流，電渦流將產生一個渦流磁場，反過來使線圈阻抗、電感和品質原因改變，且改變量與線圈到被測體距離相關，所以把位移量轉化成了電量。 電渦流位移傳感器頻率響應范圍約為0～10KHz。振動診療專業(yè)知識專家講座第4頁2．磁電式速度傳感器 傳感器因被測體激振而作強迫振動，傳感器內磁鋼與線圈發(fā)生相對運動，切割磁力線，產生感應電動勢，其大小與切割磁力線速度正比。 當被測體運動頻率遠大于傳感器固有頻率時，磁鋼與線圈間相對運動與殼體（被測物）運動同時，二者速度相等。所以感應電動勢大小與被測物振動速度成正比。振動診療專業(yè)知識專家講座第5頁磁電式速度傳感器有兩種形式：一個是將磁鋼固定在殼體上，彈簧與線圈連接（以下列圖）；另一個是線圈固定在殼體上，彈簧與磁鋼連接。磁電式速度傳感器頻率響應范圍約10～2KHz。振動診療專業(yè)知識專家講座第6頁3．壓電式加速度傳感器測量原理是：它首先將輸入絕對振動加速度轉換成質量塊對殼體相對位移（二者成正比）。再經“硬彈簧”轉換成與其成正比力，最終經壓電片轉換成電荷輸出。當被測體運動頻率遠小于傳感器固有頻率時，壓電元件表面電荷量與被測體振動加速度幅值成正比。1一基座，2一壓電元件，3一質量塊，4一預緊彈簧振動診療專業(yè)知識專家講座第7頁壓電式加速度傳感器頻率響應范圍約為0~50KHa。安裝方法主要有:鋼螺栓固定粘接永久磁鐵手持探針振動診療專業(yè)知識專家講座第8頁4．電阻應變式加速度計 基礎振動帶動質量塊產生振動，從而使懸臂梁產生彎曲變形，粘貼在梁上應變片隨之變形。由加速度頻率特征可知，位移與輸入加速度成百分比，而粘貼在梁上應變片將質量塊相對殼體位移轉換成電阻改變，再經電橋轉換成電壓輸出。 電阻應變式加速度計工作頻率較低，為0~1KHz，可測量超低頻振動，常與動態(tài)應變儀配合使用。振動診療專業(yè)知識專家講座第9頁5.磁阻式磁電轉速傳感器 由線圈和磁鐵組成，線圈和磁鐵都是靜止。被測物旋轉時會改變傳感器磁路磁阻，因而改變貫通線圈磁能量，在線圈中產生感應電動勢，感應電動勢頻率反應出被測物轉速大小。振動診療專業(yè)知識專家講座第10頁6.光電式轉速傳感器 關鍵部件是光電管，它能依據(jù)光電效應將光能轉換為電能。它分為直射式和反射式兩類。 直射式光電轉速傳感器讀數(shù)盤和測量盤有間隔相同縫隙。測量盤隨被測物體轉動，每轉過一條縫隙，從光源投射到光敏元件上光線產生一次明暗改變，光敏元件即輸出電流脈沖信號。這么，輸出脈沖數(shù)就反應了被測物轉速。振動診療專業(yè)知識專家講座第11頁 采取反射式光電轉速傳感器測量時，先在被測旋轉物體表面貼一反光片，當該反光片旋轉到傳感器所在位置時，傳感器收到反射光強度將增強，光電管處于“開”狀態(tài)，傳感器將輸出一個電脈沖；旋轉物體其它表面經過傳感器時，光電管處于“閉”狀態(tài)，傳感器沒有電脈沖輸出。輸出脈沖數(shù)就反應了被測物轉速。振動診療專業(yè)知識專家講座第12頁二、選取傳感器應考慮問題:1．測量范圍:又稱量程，必須確保不超出傳感器測量量程。2.頻響范圍:振動參量最顯著特征就是其頻率組成特征，即一個機械振動信號往往是由許多頻率不一樣信號疊加而成。傳感器頻響特征要好，也就是要求其幅頻特征水平范圍盡可能寬,頻率下限盡可能地低，頻率上限盡可能地高。3.靈敏度:普通而言，總是希望傳感器靈敏度盡可能高，方便檢測微小信號。要求傳感器信噪比(S/N)要高，有效地抑制噪聲信號4.精度

5.穩(wěn)定性:包含時間穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性 另外，傳感器工作方式、外形尺寸、重量等也是需要考慮原因。

振動診療專業(yè)知識專家講座第13頁三、信號調理 信號調理作用是提升信號測量準確性，并保護測量系統(tǒng)。詳細功效有：1)為A／D轉換器提供適合其輸入量程輸入信號；將輸入電壓化為A/D轉換器輸入信號電壓范圍0-5v（或10V）。2)利用隔離技術抑制共模干擾電壓。3)信號濾涉及線性化處理。振動診療專業(yè)知識專家講座第14頁4.2振動診療內容與方法一、振動診療工作內容確定診療對象：量力而行，重點突出2.確定檢測方式便攜式測振儀作現(xiàn)場測量。現(xiàn)場用統(tǒng)計儀(如磁帶)統(tǒng)計振動數(shù)據(jù)，試驗室分析。使用永久監(jiān)測設備，不間斷地監(jiān)測系統(tǒng)若干點振動，并對振動數(shù)據(jù)作實時分析。設備停機或運行時，外加激振力，同時測量激振力和振動響應，然后進行分析。振動診療專業(yè)知識專家講座第15頁3.選定測量參數(shù)可測量振動參量能夠是位移、速度和加速度。能夠依據(jù)所關心振動頻率組成來進行選擇。a=ωv=ω2s，ω大時，a，v測量靈敏度較高。當振動頻率在0－100Hz時，常使用位移傳感器；當振動頻率在10－1000Hz時，推薦使用速度傳感器，也能夠使用加速度傳感器；假如測量振動頻率高于1000Hz，普通采取加速度傳感器。振動診療專業(yè)知識專家講座第16頁4．選擇監(jiān)測點：包含監(jiān)測點位置和數(shù)量。選擇標準是：能全方面描述設備振動狀態(tài)；是設備振動敏感點；是離設備關鍵部位近關鍵點；是輕易產生劣化易損點。 監(jiān)測點一經確定，就應該作標識，以確保在同一點測量。振動診療專業(yè)知識專家講座第17頁測量旋轉機械振動時：對非高速旋轉體，普通測軸承振動；對高速旋轉體，測軸振動位移。因為高速時軸承振動測定靈敏度下降。 測量軸振動時，普通測軸與軸承座相對振動。 測軸承振動時，測量點應盡可能靠近軸承承載區(qū)。振動診療專業(yè)知識專家講座第18頁 對于低頻振動，應在水平和垂直兩個方向同時測量，必要時還要在軸向測量。 對于高頻振動，普通只測一個方向，因為高頻振動對方向不敏感。振動診療專業(yè)知識專家講座第19頁5．確定測量周期：能夠是定時檢測、隨機檢測或長久監(jiān)測。有故障史：診療周期<故障發(fā)生間隔1/10高速旋轉機械：天天普通旋轉機械：每七天振動診療專業(yè)知識專家講座第20頁6．確定統(tǒng)計內容：設備編號、名稱；設備基本參數(shù)(如轉速、輸出功率)；測量參數(shù)；測量點和測量方向；測量周期；測量結果；測量條件；初始值(或標準值)；評價標準；保養(yǎng)維修統(tǒng)計；老化特征曲線示意圖等。振動診療專業(yè)知識專家講座第21頁7．確定判斷標準絕對判別標準： 將被測量與事先設定標準狀態(tài)門檻值相比較。 如ISO2372提議絕對判別標準，適合用于轉速10~200r/s，頻率10~1000Hz旋轉機械。振動診療專業(yè)知識專家講座第22頁

轉機振動標準舉例(軸承振動)

ISO2372，ISO3945

振動烈度：振動速度有效值測量頻率范圍10～1000HzI級：小型機械例15kW以下電機II級：中型機械例15～75kW以下電機和300kW以下機械III級：大型機械，剛性基礎600～1r/minIV級：大型機械，柔性基礎600～1r/min0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845A－優(yōu)，B－良，C－可，D－不可振動診療專業(yè)知識專家講座第23頁(軸振動)轉機振動標準舉例VDI－德國工程師協(xié)會IEC－國際電工協(xié)會API－

美國石油協(xié)會NEMA－

MITI/JEAC－

振動診療專業(yè)知識專家講座第24頁2)相對判別標準： 連續(xù)監(jiān)測設備運行，依據(jù)被測量依運行時間相對改變規(guī)律進行判別。振動診療專業(yè)知識專家講座第25頁相對法確定振動限值12345678滾動軸承齒輪旋轉機械滑動軸承＝(2~3)

＝(4~6)

報警值危險值正常值正常值振動診療專業(yè)知識專家講座第26頁3)類比判別標準： 把數(shù)臺相同設備或零部件在相同環(huán)境下測量值進行比較。振動診療專業(yè)知識專家講座第27頁類比法確定振動限值CBAD

C泵振動超出同類諸泵振動一倍，C泵應定為有故障振動診療專業(yè)知識專家講座第28頁二、振動診療普通方法1．時域幅值診療 常以檢測點振動參量(位移、速度或加速度)均方根值（有效值）作為判斷標準。如振動烈度。 其它慣用指標有：峰值、峭度等。振動診療專業(yè)知識專家講座第29頁2．振幅—時間圖診療法主要測量機器開機和停機過程中振幅隨時間改變過程。振動診療專業(yè)知識專家講座第30頁3．頻譜（spectrum）診療法依據(jù)功率譜或振幅譜進行診療。振動診療專業(yè)知識專家講座第31頁4．頻率響應函數(shù)診療法 對機器施加激振力，測量其頻率響應函數(shù)H(ω)，與標準值(或初始值)對比，依據(jù)差異情況判別機器情況。頻率響應函數(shù)定義為H(ω)=Y(ω)/X(ω)，式中，Y(ω)一輸出信號y(t)傅立葉變換，X(ω)一輸入信號x(t)傅立葉變換。注：經推導可得出H(ω)＝Gxy(ω)／Gx(ω)，從而可利用功率譜屢次采樣平均或進行頻率光滑，大大減小H(ω)測量隨機誤差。振動診療專業(yè)知識專家講座第32頁5．倒頻譜（Cepstrum）診療法倒頻譜是頻域函數(shù)對數(shù)值進行傅立葉逆變換。復倒頻譜：

τ稱為倒頻率，單位是時間。實倒頻譜：振動診療專業(yè)知識專家講座第33頁利用倒頻譜可對信號進行分解,以識別信號組成。設系統(tǒng)輸出為y(t),輸入為x(t)，脈沖響應函數(shù)為h(t)，則：式中*表示卷積。利用倒頻譜，可將信號頻譜與傳遞函數(shù)頻譜分離。振動診療專業(yè)知識專家講座第34頁振動診療專業(yè)知識專家講座第35頁比如：在軸承振動信號檢測過程中,當傳感器置于軸承不一樣位置時,故障發(fā)出沖擊激勵將經過不一樣傳遞路徑被傳感器接收,因為傳遞路徑不一樣,造成傳遞函數(shù)不一樣,而使功率譜圖不一樣,然而反應在它們倒頻譜圖上,與故障對應倒頻譜波峰是相同。振動診療專業(yè)知識專家講座第36頁6．轉速譜圖診療法 轉速譜圖診療法用于旋轉機械診療。轉速譜圖又稱頻譜瀑布圖，是把不一樣轉速下對應各自功率譜圖畫在同一張圖上，形成一個‘‘三維’’圖譜。振動診療專業(yè)知識專家講座第37頁 經過測量出機器運轉時轉速譜圖，與標準轉速譜對比，依據(jù)差異情況，可識別故障苗頭。 經過了解機組振動在驟變過程或啟停機過程中各個頻率成份幅值改變，能夠判斷機器臨界轉速、振動原因以及阻尼情況。比如，機組過臨界轉速、軸承發(fā)生油膜振蕩、零件磨損以及各種突發(fā)性亞異步振動等，均能夠在這張圖上取得分析故障原因有用信息。振動診療專業(yè)知識專家講座第38頁7．相關分析診療法 相關分析診療法可用于確定系統(tǒng)中某點振動響應大小主要與哪個輸入相關。 如司機座椅振動過大，是由發(fā)動機振動引發(fā)，還是由車輪不平衡慣性力引發(fā)？每個車輪影響有多大？這個問題可經過測量發(fā)動機、每個車輪與座椅振動間相干函數(shù)來觀察求解。振動診療專業(yè)知識專家講座第39頁8．系統(tǒng)參數(shù)診療法 依據(jù)模態(tài)參數(shù)識別試驗，測出多自由度系統(tǒng)振動方程[M]{x’’}+[B]{x’}+K{x}={f}中質量矩陣M、阻尼矩陣B和剛度矩陣K(三者總稱系統(tǒng)參數(shù))。 若系統(tǒng)參數(shù)在設備使用過程中發(fā)生改變，就反應出一定問題。如剛度改變變小，說明可能有松動或裂紋；若阻尼變小可能是阻尼器漏油、橡膠元件老化；阻尼變大可能是介質粘度增加。 該方法測量工作量很大，應用較少。振動診療專業(yè)知識專家講座第40頁轉軸常見故障：不平衡不一樣軸(不對中)機械松動自激振動(如油膜振蕩，它是因為工作頻率與油膜渦動頻率產生共振造成)其它4.3轉軸振動診療振動診療專業(yè)知識專家講座第41頁一、振動診療方法1．時域診療 利用時域波形圖進行診療，時域波形圖顯示各個振動通道所測振動位移(總振值)與時間(周期)改變關系。 在正常狀態(tài)下，波形圖應為較平滑正弦波，且重復性好。振動診療專業(yè)知識專家講座第42頁動不平衡：在一個周期內為經典正弦波，且振幅較大；對中不良：在一個周期內波峰翻倍，波形光滑、穩(wěn)定重復性好；磨損：波峰多，波形毛糙、不穩(wěn)定：自激振動：波形雜亂、重復性差、波動性大。振動診療專業(yè)知識專家講座第43頁2．頻域診療 頻域診療利用頻譜圖進行診療，頻譜圖顯示了各種頻率下振動分量振幅值。 轉軸振動診療基于對各類缺點激振頻率及其振動波形識別。 在正常狀態(tài)下，轉軸一倍頻總是最大，二倍頻小于一倍頻二分之一，低頻(自選頻段)微量，三倍頻、四倍頻、……逐步遞減。振動診療專業(yè)知識專家講座第44頁1）轉子不平衡故障頻譜波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動不大。振幅隨轉速升高而增大。過臨界轉速有共振峰。透平風機TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小振動診療專業(yè)知識專家講座第45頁2)轉子不對中故障頻譜

正確對中e=0,

=0平行不對中e

0,

=0角度不對中e=0,

0綜合不對中e

0,

0轉子不對中類型振動診療專業(yè)知識專家講座第46頁轉子不對中故障頻譜出現(xiàn)2X頻率成份。軸向振動普通較大。與轉速關系不大軸心軌跡成香蕉形或8字形。本例中，出現(xiàn)葉片經過頻率。電機水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率振動診療專業(yè)知識專家講座第47頁 半徑方向存在位移量不對中時，2倍頻、3倍頻幅值往往高于基頻幅值（圖A）。角度不對中時，兩個聯(lián)軸節(jié)沿軸向方向運動表現(xiàn)在基頻有較大幅值（圖B）。振動診療專業(yè)知識專家講座第48頁3)轉子系統(tǒng)松動故障頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)準確倍頻2X，3X…等成份。松動結合面兩邊，振幅有顯著差異。電機水泵POPI轉速準確倍頻成份本例中最高出現(xiàn)16X成份噪聲水平高振動診療專業(yè)知識專家講座第49頁4)松動故障引發(fā)間入諧量未松動時頻譜松動時頻譜

出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成份振動診療專業(yè)知識專家講座第50頁小結：一倍頻：轉子動不平衡、軸承工作不良、轉子對中不良均會引發(fā)一倍頻增大，發(fā)生概率依次降低；二倍頻：轉子對中不良，會引發(fā)二倍頻增大：自選頻段：(0.4～0.49)倍工頻，油膜失穩(wěn)會引發(fā)該頻率段增大，另外，旋轉失速(喘振先兆)頻率為(0.4～0.8)倍工頻，也有可能使得該部分振值增加。剩下頻率：該部分振值高時，轉子有可能發(fā)生松動，或較強摩擦。振動診療專業(yè)知識專家講座第51頁3．軸心軌跡分析 顯示轉子軸心相對于軸承座運動軌跡。振動診療專業(yè)知識專家講座第52頁 在正常情況下，軸心軌跡為一橢圓形。若軸心軌跡形狀、大小重復性好，則表明轉子穩(wěn)定。振動診療專業(yè)知識專家講座第53頁4．奈奎斯特圖 把開機、運行、停機過程中振幅與相位隨轉速改變關系用極坐標形式表示出來，又稱極坐標圖。振動診療專業(yè)知識專家講座第54頁 圖中最大振幅所對應轉速即為轉子實際臨界轉速。 假如看到有一些小圈，則可能是因為轉子以外元件振動，如管道、連軸節(jié)、機殼、基礎等對轉子產生諧波作用。振動診療專業(yè)知識專家講座第55頁二、診療實例 某鋼廠轉爐風機機組電機轉速為2970r/min，旋轉頻率為49.5Hz，功率為500kW。測點布置如圖所表示，為六個軸承部位測點。該機組振動速度早期值為2.8mm／s。運行一月后，振動加劇，檢測分析發(fā)覺，頻譜都是一倍頻占主導地位，從6#測點水平徑向頻譜圖能夠看出，振動能量主要在徑向，尤其是水平徑向，激振頻率與轉軸旋轉頻率49.5Hz相同，主導頻率是一倍頻振動，能量集中在軸頻上，應是不平衡引發(fā)，開蓋檢驗發(fā)覺葉輪上積灰嚴重且不均勻，造成轉子不平衡。清灰后振動顯著減小，均在2.9mm/s以內。振動診療專業(yè)知識專家講座第56頁4.4齒輪振動診療一、齒輪主要故障形式制造誤差引發(fā)：偏心、齒形誤差等裝配誤差引發(fā)：不對中等使用過程中出現(xiàn)損傷：振動診療專業(yè)知識專家講座第57頁振動診療專業(yè)知識專家講座第58頁二、齒輪振動特征1．齒輪嚙合頻率fm對定軸齒輪:fn=zf0=nz／60式中z為齒數(shù)，f0為旋轉頻率，n為軸轉速（r/min）；振動診療專業(yè)知識專家講座第59頁對行星齒輪:fm＝zr(nr+nc)／60式中zr為任一參考輪(指中心輪或行星輪)齒數(shù)，nr為參考輪轉速，nc為轉臂回轉速度，方向相反時，nc取正。振動診療專業(yè)知識專家講座第60頁2．齒輪固有頻率fc fc普通為1K~10KHz高頻振動。 當這種高頻振動傳到齒輪箱等機件時，高頻沖擊振動已衰減，多數(shù)情況下只能測到齒輪嚙合頻率。振動診療專業(yè)知識專家講座第61頁3．齒輪異常振動齒面均勻磨損： 首先使得fm成份振幅增大，首先會引發(fā)高頻振動。振動診療專業(yè)知識專家講座第62頁2)齒輪偏心： 齒輪每轉中，壓力時大時小，使嚙合振動振幅受旋轉頻率fr調制(調幅)，其頻譜包含旋轉頻率fr、嚙合頻率fm及其邊頻帶fm±fr。振動診療專業(yè)知識專家講座第63頁3)齒輪局部缺點： 如個別輪齒折損、點蝕、裂紋等，將激發(fā)大沖擊振動，主要頻率成份為旋轉頻率fr及其高次諧波nfr、并固有頻率振動。振動診療專業(yè)知識專家講座第64頁4)齒距誤差： 齒輪每轉中，速度時快時慢，使嚙合振動頻率fm受旋轉頻率fr調制(調頻)，其頻譜包含旋轉頻率fr、嚙合頻率fm及其邊頻帶fm±nfr。振動診療專業(yè)知識專家講座第65頁三、齒輪振動診療方法1．功率譜分析：依據(jù)頻譜特征進行診療。振動診療專業(yè)知識專家講座第66頁齒輪故障頻譜齒輪嚙合頻率等于齒數(shù)乘以齒輪轉速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。伴隨齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加?？捎玫诡l譜作深入分析OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X振動診療專業(yè)知識專家講座第67頁例：東風4機車前變速箱齒輪診療。 柴油機空載，輸入軸轉速430r／min。測點布置以下，采樣周期為10KHz。 齒輪嚙合頻率為： (430*61／26)／60*26=0.43KHz， 0.86K、1.29K、1.72K為其高次諧波。振動診療專業(yè)知識專家講座第68頁 正常時，譜峰幅值不大，邊頻帶不顯著。 圖B中，頻譜峰值增高，主頻周圍出現(xiàn)邊頻帶，說明有故障預兆，可能是齒面磨損，嚙合精度較差。振動診療專業(yè)知識專家講座第69頁2．倒頻譜分析： 將功率譜中成族邊頻帶譜線簡化為單根譜線，方便于識別。振動診療專業(yè)知識專家講座第70頁例：圖中齒輪有故障時功率譜和正常時功率譜極難區(qū)分，但從倒頻譜能夠看出存在1/0.1=10Hz邊頻。而10Hz對應輸出軸旋轉頻率。說明齒輪齒距可能存在誤差。振動診療專業(yè)知識專家講座第71頁再對上式平均(即除以N)得到：所以噪聲降低為原來倍。(對n(t)做統(tǒng)計累加)3．時域分析：先用時域平均法降低噪聲，再觀察信號時域波形。時域平均法：若信號x(t)由周期信號f(t)和噪聲n(t)組成，即x(t)=f(t)+n(t)?，F(xiàn)以f(t)周期去截取x(c)得到N段，將各段對應點相加，則振動診療專業(yè)知識專家講座第72頁振動診療專業(yè)知識專家講座第73頁振動診療專業(yè)知識專家講座第74頁4.5滾動軸承振動診療一、滾動軸承故障模式振動診療專業(yè)知識專家講座第75頁二、滾動軸承振動特征設軸承節(jié)徑為D，滾子直徑為d，滾珠接觸角為β(軸承不承受軸向力時，β=0)dD

振動診療專業(yè)知識專家講座第76頁設軸承外圈旋轉頻率為fa，軸承內圈旋轉頻率為fr，則：滾子自轉頻率為：滾子公轉頻率為：振動診療專業(yè)知識專家講座第77頁滾動軸承旋轉特征頻率:滾子公轉造成軸承外圈振動，其特征頻率為frc=nzfc，z為滾子個數(shù)。n=1,2,…(各次諧波)當滾子有且只有一個缺點時，滾子每轉一圈，對內、外圈各沖擊一次，此頻率為fb=fs；當外圈內滾道有一個缺點時，滾子相對內滾道每轉一圈，內滾道與每個滾子各沖擊一次，此頻率為fi=z|fa-fc|；當內圈外滾道有一個缺點時，滾子相對外滾道每轉一圈，外滾道與每個滾子各沖擊一次，此頻率為fo=z|fr—fc|。振動診療專業(yè)知識專家講座第78頁滾動軸承故障特征頻率振動診療專業(yè)知識專家講座第79頁 實際當中，軸承缺點還會產生諧波，諧波兩邊還可能產生邊頻。 滾動軸承各元件受沖擊時，還會引發(fā)按固有頻率振動，軸承各元件固有頻率多在幾K至幾十KHz。振動診療專業(yè)知識專家講座第80頁原理：脈沖響應法當滾動軸承元件有缺點時，轉動時機械碰撞可產生沖擊脈沖。沖擊脈沖能夠用一個高頻振動衰減波來表示。當損傷仍處于早期階段時，沖擊脈沖大小與缺點嚴重程度成正比。用加速度計測出沖擊脈沖進行診療。三、滾動軸承振動診療方法1．簡易診療法振動診療專業(yè)知識專家講座第81頁 判別參數(shù)普通采取沖擊脈沖有效值A，低速時用波峰值P。有效值法：對表面皺裂等造成無規(guī)則振動比較有效。峰值判別法：對表面剝落和傷痕比較有效。波峰系數(shù)：是振幅峰值與有效值之比。正常時波峰系數(shù)約為5。有傷痕時可達幾十。它不受軸承尺寸、轉速、負荷影響。但對表面皺裂、磨耗等不靈敏。峭度：正常時，約為3，有剝落時，峭度變大。振動診療專業(yè)知識專家講座第82頁例：SS8電力機車軸箱軸承振動診療 在機車定置狀態(tài)下，頂起軸箱和輪對，使輪對空轉，轉速穩(wěn)定在500r/min。因為軸箱軸承振動頻帶在4k~l0kHz，齒輪振動頻帶在2kHz以下。所以軸箱軸承截止頻率普通選擇10kHz，高通濾波頻率選擇4kHz。 診療時，將振動加速度有效值和峭度結合起來進行判斷。經過對60臺機車進行檢測，得到以下結論：注意域：峭度≥8，有效值≥5g：故障域：峭度≥12，有效值≥9g；或峭度>10同時有效值≥6g。振動診療專業(yè)知識專家講座第83頁當簡易診療參數(shù)超限時。為了確診軸承故障及故障部位，需要再經過頻譜分析做精密診療。SS8機車軸箱軸承(552732、75732)在輪對轉速為500r/min時，其內圈、外圈、滾子、保持架故障頻率分別為：0.163n＝81.5Hz、0.12n=60Hz、0.0539n＝26.95Hz、0.00707n＝3.535Hz。振動診療專業(yè)知識專家講座第84頁2．頻譜分析法： 對于含滾動軸承旋轉機械，因為轉子與滾動軸承對應振動頻率不一樣，所以普通從頻譜圖上能夠區(qū)分出來。振動診療專業(yè)知識專家講座第85頁帶滾動軸承機械頻譜特點不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk振動診療專業(yè)知識專家講座第86頁例：鍋爐球磨機電機軸承診療 某廠鍋爐球磨機電機軸承振動超標且有異音，經測試分析，能夠看出軸承故障頻率及其引發(fā)噪聲諧波振動速度已超出標準值，說明軸承損壞，換合格軸承后設備運轉正常。振動診療專業(yè)知識專家講座第87頁3．倒頻譜分析 當出現(xiàn)故障時,引發(fā)沖擊振動波形往往比較復雜,因為自轉與公頻率相差甚多,振動信息表現(xiàn)為調制,實測波形為普通調幅與調頻共存,反應在功率譜上則表現(xiàn)為大量邊頻簇譜線。振動診療專業(yè)知識專家講座第88頁 圖(a)為有一內環(huán)故障軸承實測功率譜圖,在內環(huán)故障頻率116.2Hz及其2次諧波232.4Hz處表現(xiàn)有突出尖鋒,并在其兩側分布有間距為26.3Hz(內環(huán)轉動頻率)一簇等距邊帶,因為它們不規(guī)則不對稱分布,給邊頻識別帶來困擾。 圖(b)為其倒頻譜圖,在τ=38ms處表現(xiàn)一突出尖鋒,所對應頻率f=1/τ=26.3Hz,就是內環(huán)轉動頻率。這里借助倒頻譜將功率譜中邊頻所代表周期分量化作單根倒頻譜線,求得調制源頻率,即內環(huán)轉動頻率。將其從功率譜中分離出來,即可由116.2Hz,232.4Hz處尖峰準確地判斷該軸承為內環(huán)故障缺點。振動診療專業(yè)知識專家講座第89頁4．共振解調技術 提取淹沒在常規(guī)振動中故障引發(fā)微沖擊信息，輸出一個與故障沖擊一一對應、放大、展寬了、剔除了常規(guī)振動信號干擾共振解調信號。振動診療專業(yè)知識專家講座第90頁振動診療專業(yè)知識專家講座第91頁 圖中A是含有故障沖擊信息（圖中以短直豎線表示，每一個豎線代表一次故障沖擊）常規(guī)振動波，從圖A中，我們能夠發(fā)覺故障沖擊信息被常規(guī)振動所掩蓋，直接對它作FFT分析得到低頻譜圖D中，幾乎看不到表明滾開工作面故障沖擊特征信息。 圖中B是故障沖擊所激發(fā)高頻諧振波（稱之為廣義共振）， 圖中C是B包絡波（稱之為解調波）。 由A到C過程，就是共振解調過程。對照圖中C和A，不難發(fā)覺，故障沖擊共振解調波，對故障沖擊信息進行了放大、展寬，并剔除了常規(guī)振動，而且