故障診斷技術(shù)

1、1故障診斷技術(shù)故障診斷技術(shù) -振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試石磊2007年05月2- - 以可靠性為中心的維修以可靠性為中心的維修第一階段：第一階段：損壞后修換損壞后修換 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010第二階段：第二階段：定期大修定期大修工作的計(jì)劃性工作的計(jì)劃性控制系統(tǒng)出現(xiàn)控制系統(tǒng)出現(xiàn)出現(xiàn)體積大、出現(xiàn)體積大、速度慢的計(jì)算速度慢的計(jì)算機(jī)機(jī)第三階段：第三階段：狀態(tài)監(jiān)測(cè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)可靠性和維修性設(shè)可靠性和維修性設(shè)計(jì)計(jì)危害分析危害分析故障模式和影響分故障模式和影響分析析專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)體積小、速度快的體積小、速度快的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)3- - 以可靠性為中心的維修以可靠性為中心

2、的維修4- - 以可靠性為中心的維修以可靠性為中心的維修 由于旋轉(zhuǎn)設(shè)備由于旋轉(zhuǎn)設(shè)備70%70%以上的故障都可以由振動(dòng)數(shù)值的變化表以上的故障都可以由振動(dòng)數(shù)值的變化表現(xiàn)出來，因此在進(jìn)行預(yù)防性維修的基礎(chǔ)上，運(yùn)轉(zhuǎn)中設(shè)備有現(xiàn)出來，因此在進(jìn)行預(yù)防性維修的基礎(chǔ)上，運(yùn)轉(zhuǎn)中設(shè)備有50% 50% 以上問題可以由振動(dòng)信號(hào)的變化分析出來，在設(shè)備故障以上問題可以由振動(dòng)信號(hào)的變化分析出來，在設(shè)備故障停機(jī)之前及時(shí)解決。停機(jī)之前及時(shí)解決。 據(jù)國外企業(yè)統(tǒng)計(jì)，采用診斷技術(shù)后事故率可減少據(jù)國外企業(yè)統(tǒng)計(jì)，采用診斷技術(shù)后事故率可減少75%75%，維，維修費(fèi)用可降低修費(fèi)用可降低25%25%50%50%。5- - 以可靠性為中心的維修以可

3、靠性為中心的維修 由于旋轉(zhuǎn)設(shè)備由于旋轉(zhuǎn)設(shè)備70%70%以上的故障都可以由振動(dòng)數(shù)值的變化表以上的故障都可以由振動(dòng)數(shù)值的變化表現(xiàn)出來，因此在進(jìn)行預(yù)防性維修的基礎(chǔ)上，運(yùn)轉(zhuǎn)中設(shè)備有現(xiàn)出來，因此在進(jìn)行預(yù)防性維修的基礎(chǔ)上，運(yùn)轉(zhuǎn)中設(shè)備有50% 50% 以上問題可以由振動(dòng)信號(hào)的變化分析出來，在設(shè)備故障以上問題可以由振動(dòng)信號(hào)的變化分析出來，在設(shè)備故障停機(jī)之前及時(shí)解決。停機(jī)之前及時(shí)解決。 據(jù)國外企業(yè)統(tǒng)計(jì)，采用診斷技術(shù)后事故率可減少據(jù)國外企業(yè)統(tǒng)計(jì)，采用診斷技術(shù)后事故率可減少75%75%，維，維修費(fèi)用可降低修費(fèi)用可降低25%25%50%50%。6- - 名詞術(shù)語名詞術(shù)語 機(jī)械振動(dòng)是指物體圍繞其平衡位置附近來回?cái)[動(dòng)并隨

4、時(shí)間機(jī)械振動(dòng)是指物體圍繞其平衡位置附近來回?cái)[動(dòng)并隨時(shí)間變化的一種運(yùn)動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)通常以其幅值、周期（頻率）和變化的一種運(yùn)動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)通常以其幅值、周期（頻率）和相位來描述，它們是描述振動(dòng)的三個(gè)基本參量。相位來描述，它們是描述振動(dòng)的三個(gè)基本參量。 幅值：表示物體動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的幅度，它是機(jī)械振動(dòng)幅值：表示物體動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的幅度，它是機(jī)械振動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志，也是機(jī)器振動(dòng)嚴(yán)重程度的一個(gè)重要指標(biāo)。振幅強(qiáng)度的標(biāo)志，也是機(jī)器振動(dòng)嚴(yán)重程度的一個(gè)重要指標(biāo)。振幅的大小可以表示為峰峰值（的大小可以表示為峰峰值（P PP P）、單峰值（）、單峰值（0 0P P）、有）、有效值（效值（RMSRMS）或平均值（）或平均值（

5、AverageAverage）。）。 7- - 名詞術(shù)語名詞術(shù)語 周期：物體完成一個(gè)完整的振動(dòng)所需要的時(shí)間，以周期：物體完成一個(gè)完整的振動(dòng)所需要的時(shí)間，以T0T0表表示。單位一般是用示。單位一般是用“秒秒”來表示。例如一個(gè)單擺，它的周期來表示。例如一個(gè)單擺，它的周期就是重錘從左運(yùn)動(dòng)到右，再從右運(yùn)動(dòng)回左邊起點(diǎn)所需要的時(shí)就是重錘從左運(yùn)動(dòng)到右，再從右運(yùn)動(dòng)回左邊起點(diǎn)所需要的時(shí)間。間。 頻率：是指振動(dòng)物體在單位時(shí)間（頻率：是指振動(dòng)物體在單位時(shí)間（1 1秒）內(nèi)所產(chǎn)生振動(dòng)的秒）內(nèi)所產(chǎn)生振動(dòng)的次數(shù)，即次數(shù)，即HzHz，以，以f0f0表示。很顯然，表示。很顯然，f0f01 1T0T0。對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的

6、振動(dòng)來說，存在下述令人感興趣的頻率：械的振動(dòng)來說，存在下述令人感興趣的頻率：a a）轉(zhuǎn)動(dòng)軸的）轉(zhuǎn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)頻率；旋轉(zhuǎn)頻率；b b）各種振動(dòng)分量的頻率；）各種振動(dòng)分量的頻率；c c）機(jī)器自身和基礎(chǔ)或）機(jī)器自身和基礎(chǔ)或其它附著物的固有頻率。其它附著物的固有頻率。 8- - 名詞術(shù)語名詞術(shù)語 相位：是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械測(cè)量中某一瞬間機(jī)器的選頻振動(dòng)信相位：是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械測(cè)量中某一瞬間機(jī)器的選頻振動(dòng)信號(hào)（如基頻）與軸上某一固定標(biāo)志（如鍵相器）之間的相位號(hào)（如基頻）與軸上某一固定標(biāo)志（如鍵相器）之間的相位差。差。 振動(dòng)速度相位超前振動(dòng)位移振動(dòng)速度相位超前振動(dòng)位移9090； 振動(dòng)加速度相位超前振動(dòng)加速度相位超前振動(dòng)速

7、度振動(dòng)速度9090； 振動(dòng)加速度相位超前振動(dòng)位移振動(dòng)加速度相位超前振動(dòng)位移180180。9- - 名詞術(shù)語名詞術(shù)語峭峭 度度14201/3NqiaixxxN波形指標(biāo)波形指標(biāo)rmsxKx均方幅值平均幅值峰值指標(biāo)峰值指標(biāo)prmsxCx峰 值均 方 幅 值脈沖指標(biāo)脈沖指標(biāo)PxIx峰 值平 均 幅 值裕度指標(biāo)裕度指標(biāo)PrxLx峰 值方 根 幅 值10- - 振動(dòng)傳感器振動(dòng)傳感器 現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試采用的傳感器一般有非接觸式電渦流傳感器、現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試采用的傳感器一般有非接觸式電渦流傳感器、速度傳感器、加速度傳感器和復(fù)合傳感器（它是由一個(gè)非接速度傳感器、加速度傳感器和復(fù)合傳感器（它是由一個(gè)非接觸傳感器和一個(gè)慣性

8、傳感器組成）四種。每一種傳感器都有觸傳感器和一個(gè)慣性傳感器組成）四種。每一種傳感器都有它們固有的頻響特性，其決定了各自的工作范圍。它們固有的頻響特性，其決定了各自的工作范圍。11- - 振動(dòng)傳感器振動(dòng)傳感器12- - 常用圖譜常用圖譜時(shí)域波形時(shí)域波形總體上掌握所測(cè)信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律總體上掌握所測(cè)信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律, ,基本應(yīng)用如下：基本應(yīng)用如下： 1)1)根據(jù)縱坐標(biāo)刻度可了解到信號(hào)大??；根據(jù)縱坐標(biāo)刻度可了解到信號(hào)大小； 2)2)根據(jù)橫坐標(biāo)刻度可大致了解某些主要頻率成分，根據(jù)橫坐標(biāo)刻度可大致了解某些主要頻率成分， 3)3)某些周期性或脈沖沖擊信號(hào)在時(shí)域波形上更容易發(fā)現(xiàn)。某些周期性或脈沖沖擊信

9、號(hào)在時(shí)域波形上更容易發(fā)現(xiàn)。13- - 常用圖譜常用圖譜-波德圖波德圖 波德圖是反映機(jī)器振動(dòng)幅值和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。波德圖是反映機(jī)器振動(dòng)幅值和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。橫坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是振幅峰峰值，另一個(gè)橫坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是振幅峰峰值，另一個(gè)是相位。是相位。14- - 常用圖譜常用圖譜-波德圖波德圖波德圖上我們可以得到以下信息：波德圖上我們可以得到以下信息： 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下的振幅和相位；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下的振幅和相位； 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速； 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的共振放大系數(shù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的共振放大系數(shù)(Q=Amax(Q=Amax)；一般小型機(jī)組；

10、一般小型機(jī)組Q Q在在3 35 5甚至更小，而大型機(jī)組在甚至更小，而大型機(jī)組在5 57 7；超過上述數(shù)值，很可能；超過上述數(shù)值，很可能是不安全的；是不安全的； 轉(zhuǎn)子的振型；轉(zhuǎn)子的振型； 系統(tǒng)的阻尼大??；系統(tǒng)的阻尼大??； 轉(zhuǎn)子上機(jī)械偏差和電氣偏差的大??；轉(zhuǎn)子上機(jī)械偏差和電氣偏差的大??； 轉(zhuǎn)子是否發(fā)生了熱彎曲。轉(zhuǎn)子是否發(fā)生了熱彎曲。 由這些數(shù)據(jù)可以獲得有關(guān)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀況和振動(dòng)體的剛由這些數(shù)據(jù)可以獲得有關(guān)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀況和振動(dòng)體的剛度、阻尼特性等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。度、阻尼特性等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。15- - 常用圖譜常用圖譜-極坐標(biāo)圖極坐標(biāo)圖 極坐標(biāo)圖是波德圖的極坐標(biāo)表現(xiàn)形式，比波德圖更為直觀。極坐標(biāo)圖是波德圖的極

11、坐標(biāo)表現(xiàn)形式，比波德圖更為直觀。 圖中用一旋轉(zhuǎn)矢量的點(diǎn)代表轉(zhuǎn)子的軸心，該點(diǎn)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下圖中用一旋轉(zhuǎn)矢量的點(diǎn)代表轉(zhuǎn)子的軸心，該點(diǎn)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下所處位置的極半徑就代表了軸的徑向振幅，該點(diǎn)在極坐標(biāo)上所處位置的極半徑就代表了軸的徑向振幅，該點(diǎn)在極坐標(biāo)上的角度就是此時(shí)振動(dòng)的相位角。的角度就是此時(shí)振動(dòng)的相位角。16- - 常用圖譜常用圖譜-頻譜瀑布圖頻譜瀑布圖 用某一測(cè)點(diǎn)在啟停機(jī)（或正常運(yùn)行中）時(shí)連續(xù)測(cè)得的一組用某一測(cè)點(diǎn)在啟停機(jī)（或正常運(yùn)行中）時(shí)連續(xù)測(cè)得的一組頻譜圖按時(shí)間順序組成的三維譜圖就是頻譜瀑布圖。頻譜圖按時(shí)間順序組成的三維譜圖就是頻譜瀑布圖。Z Z軸是軸是時(shí)間軸相同階次頻率的譜線集和時(shí)間軸相同階次頻

12、率的譜線集和Z Z軸是平行的。從圖中可以軸是平行的。從圖中可以清楚地看出各種頻率的振幅隨時(shí)間是如何變化的。清楚地看出各種頻率的振幅隨時(shí)間是如何變化的。 17- - 常用圖譜常用圖譜-軸心軌跡圖軸心軌跡圖 軸心軌跡一般是指轉(zhuǎn)子上的軸心一點(diǎn)相對(duì)于軸承座在其與軸心軌跡一般是指轉(zhuǎn)子上的軸心一點(diǎn)相對(duì)于軸承座在其與軸線垂直的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。軸線垂直的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。18- - 常用圖譜常用圖譜-軸心軌跡圖軸心軌跡圖19- - 常用圖譜常用圖譜-振動(dòng)趨勢(shì)圖振動(dòng)趨勢(shì)圖 在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，可利用趨勢(shì)圖來顯示、記錄機(jī)器的通頻在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，可利用趨勢(shì)圖來顯示、記錄機(jī)器的通頻振動(dòng)、各頻率分量的振動(dòng)、相位或其它過程參數(shù)

13、是如何隨時(shí)振動(dòng)、各頻率分量的振動(dòng)、相位或其它過程參數(shù)是如何隨時(shí)間變化的。間變化的。 20- - 常用圖譜常用圖譜-波形頻譜圖波形頻譜圖 21- - 故障診斷故障診斷帶傳動(dòng)系統(tǒng)：帶傳動(dòng)系統(tǒng)：帶驅(qū)動(dòng)相關(guān)振動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)相關(guān)振動(dòng).支撐、緊固元件：支撐、緊固元件：機(jī)械性松弛機(jī)械性松弛.配合元件：配合元件：平行、平行、偏角不對(duì)中和軸承偏角不對(duì)中和軸承裝配誤差等裝配誤差等.轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：摩擦摩擦.葉片、流體：葉片、流體：流體相關(guān)振動(dòng)流體相關(guān)振動(dòng).電機(jī)：電機(jī)：電器相關(guān)振動(dòng)電器相關(guān)振動(dòng).軸承：軸承：滾動(dòng)元件相關(guān)振動(dòng)滾動(dòng)元件相關(guān)振動(dòng).齒輪：齒輪：偏心、磨損等偏心、磨損等.滑動(dòng)軸承：滑動(dòng)軸承：磨損、間磨損、間隙、油膜渦動(dòng)

14、隙、油膜渦動(dòng)/振蕩振蕩.轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：不平衡不平衡.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同步：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同步：拍振拍振.轉(zhuǎn)子或其它結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子或其它結(jié)構(gòu)：共振共振.22- - 故障診斷故障診斷故障原因分類故障原因分類故障分類故障分類主要原因主要原因設(shè)計(jì)原因設(shè)計(jì)原因設(shè)計(jì)不當(dāng)，動(dòng)態(tài)特性不良，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，動(dòng)態(tài)特性不良，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)熱膨脹量計(jì)算不準(zhǔn)，導(dǎo)致熱態(tài)對(duì)中不良熱膨脹量計(jì)算不準(zhǔn)，導(dǎo)致熱態(tài)對(duì)中不良制造原因制造原因零部件加工制造不良，精度不夠零部件加工制造不良，精度不夠零件材質(zhì)不良，強(qiáng)度不夠

15、，制造缺陷零件材質(zhì)不良，強(qiáng)度不夠，制造缺陷轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求安裝維修安裝維修機(jī)械安裝不當(dāng)，零部件錯(cuò)位，預(yù)負(fù)荷大機(jī)械安裝不當(dāng)，零部件錯(cuò)位，預(yù)負(fù)荷大軸系不對(duì)中軸系不對(duì)中機(jī)器幾何參數(shù)（如配合間隙、過盈量及相對(duì)位置）調(diào)整不當(dāng)機(jī)器幾何參數(shù)（如配合間隙、過盈量及相對(duì)位置）調(diào)整不當(dāng)管道應(yīng)力大，機(jī)器在工作狀態(tài)下改變了動(dòng)態(tài)特性和安裝精度管道應(yīng)力大，機(jī)器在工作狀態(tài)下改變了動(dòng)態(tài)特性和安裝精度轉(zhuǎn)子長期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度轉(zhuǎn)子長期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度未按規(guī)程檢修，破壞了機(jī)器原有的配合性質(zhì)和精度未按規(guī)程檢修，破壞了機(jī)器原有的配合性質(zhì)和精度23- - 故障診斷故障診斷故障原因分類故

16、障原因分類故障分類故障分類主要原因主要原因操作運(yùn)行操作運(yùn)行工藝參數(shù)（如介質(zhì)溫度、壓力、流量、負(fù)荷等）偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)工藝參數(shù)（如介質(zhì)溫度、壓力、流量、負(fù)荷等）偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)器運(yùn)行工況不正常器運(yùn)行工況不正常機(jī)器在超速、超負(fù)荷下運(yùn)行，改變了機(jī)器的工作特性機(jī)器在超速、超負(fù)荷下運(yùn)行，改變了機(jī)器的工作特性運(yùn)行點(diǎn)接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)運(yùn)行點(diǎn)接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)潤滑或冷卻不良潤滑或冷卻不良轉(zhuǎn)子局部損壞或結(jié)垢轉(zhuǎn)子局部損壞或結(jié)垢起停機(jī)或升降速過程操作不當(dāng)，暖機(jī)不夠，熱脹不均或在臨界區(qū)起停機(jī)或升降速過程操作不當(dāng)，暖機(jī)不夠，熱脹不均或在臨界區(qū)停留時(shí)間過久停留時(shí)間過久機(jī)器劣化機(jī)器劣化長期運(yùn)行，轉(zhuǎn)子撓度增大或動(dòng)平衡劣化長期

17、運(yùn)行，轉(zhuǎn)子撓度增大或動(dòng)平衡劣化轉(zhuǎn)子局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋轉(zhuǎn)子局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋零部件磨損、點(diǎn)蝕或腐蝕等零部件磨損、點(diǎn)蝕或腐蝕等配合面受力劣化，產(chǎn)生過盈不足或松動(dòng)等，破壞了配合性質(zhì)和精配合面受力劣化，產(chǎn)生過盈不足或松動(dòng)等，破壞了配合性質(zhì)和精度度機(jī)器表面沉降不均，機(jī)器殼體變形機(jī)器表面沉降不均，機(jī)器殼體變形24- - 故障診斷故障診斷不平衡不平衡 不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最普遍存在的故障。引起轉(zhuǎn)子不不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最普遍存在的故障。引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因是多方面的，如轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、機(jī)械加平衡的原因是多方面的，如轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、機(jī)械加工質(zhì)量偏差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動(dòng)平衡精度

18、差；運(yùn)行工質(zhì)量偏差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動(dòng)平衡精度差；運(yùn)行中聯(lián)軸器相對(duì)位置的改變；轉(zhuǎn)子部件缺損，如：運(yùn)行中由于中聯(lián)軸器相對(duì)位置的改變；轉(zhuǎn)子部件缺損，如：運(yùn)行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結(jié)垢、脫落；轉(zhuǎn)子受疲勞應(yīng)力作用腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結(jié)垢、脫落；轉(zhuǎn)子受疲勞應(yīng)力作用造成轉(zhuǎn)子的零部件（如葉輪、葉片、圍帶、拉筋等）局部損造成轉(zhuǎn)子的零部件（如葉輪、葉片、圍帶、拉筋等）局部損壞、脫落，產(chǎn)生碎塊飛出等。壞、脫落，產(chǎn)生碎塊飛出等。 25- - 故障診斷故障診斷不平衡不平衡（1 1）時(shí)域波形近似正弦波。）時(shí)域波形近似正弦波。（2 2）頻譜能量集中于基頻。并且會(huì)出現(xiàn)較小的高次諧波，呈）頻譜能量集中于基頻。并

19、且會(huì)出現(xiàn)較小的高次諧波，呈“樅樹形樅樹形”。（3 3）在臨界轉(zhuǎn)速以下，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加而增大；在臨界轉(zhuǎn)）在臨界轉(zhuǎn)速以下，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加而增大；在臨界轉(zhuǎn)速以上，轉(zhuǎn)速增加振幅趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值；當(dāng)轉(zhuǎn)速接近速以上，轉(zhuǎn)速增加振幅趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值；當(dāng)轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)生共振，振幅具有最大峰值。振動(dòng)幅值對(duì)轉(zhuǎn)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)生共振，振幅具有最大峰值。振動(dòng)幅值對(duì)轉(zhuǎn)速的變化非常敏感。速的變化非常敏感。（4 4）當(dāng)工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，相位穩(wěn)定（因此才可以方便地做動(dòng)）當(dāng)工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，相位穩(wěn)定（因此才可以方便地做動(dòng)平衡）。平衡）。（5 5）轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為橢圓。）轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為橢圓。（6 6）從軸心軌跡觀察

20、其進(jìn)動(dòng)特征為同步正進(jìn)動(dòng)。）從軸心軌跡觀察其進(jìn)動(dòng)特征為同步正進(jìn)動(dòng)。26- - 故障診斷故障診斷不平衡不平衡27- - 故障診斷故障診斷不平衡不平衡28- - 故障診斷故障診斷不平衡不平衡29- - 故障診斷故障診斷不對(duì)中不對(duì)中 轉(zhuǎn)子不對(duì)中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子的軸心線與軸承中心線的傾轉(zhuǎn)子不對(duì)中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度。轉(zhuǎn)子不對(duì)中可分為聯(lián)軸器不對(duì)中和軸承不對(duì)中。斜或偏移程度。轉(zhuǎn)子不對(duì)中可分為聯(lián)軸器不對(duì)中和軸承不對(duì)中。聯(lián)軸器不對(duì)中又可分為平行不對(duì)中、偏角不對(duì)中和平行偏角不對(duì)聯(lián)軸器不對(duì)中又可分為平行不對(duì)中、偏角不對(duì)中和平行偏角不對(duì)中三種情況。平行不對(duì)中時(shí)振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)子工頻的兩

21、倍。偏角不中三種情況。平行不對(duì)中時(shí)振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)子工頻的兩倍。偏角不對(duì)中使聯(lián)軸器附加一個(gè)彎矩，以力圖減小兩個(gè)軸中心線的偏角。對(duì)中使聯(lián)軸器附加一個(gè)彎矩，以力圖減小兩個(gè)軸中心線的偏角。軸每旋轉(zhuǎn)一周，彎矩作用方向就交變一次，因此，偏角不對(duì)中增軸每旋轉(zhuǎn)一周，彎矩作用方向就交變一次，因此，偏角不對(duì)中增加了轉(zhuǎn)子的軸向力，使轉(zhuǎn)子在軸向產(chǎn)生工頻振動(dòng)。平行偏角不對(duì)加了轉(zhuǎn)子的軸向力，使轉(zhuǎn)子在軸向產(chǎn)生工頻振動(dòng)。平行偏角不對(duì)中是以上兩種情況的綜合，使轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向和軸向振動(dòng)。軸承不中是以上兩種情況的綜合，使轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向和軸向振動(dòng)。軸承不對(duì)中實(shí)際上反映的是軸承座標(biāo)高和軸中心位置的偏差。軸承不對(duì)對(duì)中實(shí)際上反映的是軸承座標(biāo)高和

22、軸中心位置的偏差。軸承不對(duì)中使軸系的載荷重新分配。負(fù)荷較大的軸承可能會(huì)出現(xiàn)高次諧波中使軸系的載荷重新分配。負(fù)荷較大的軸承可能會(huì)出現(xiàn)高次諧波振動(dòng)，負(fù)荷較輕的軸承容易失穩(wěn)，同時(shí)還使軸系的臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生振動(dòng)，負(fù)荷較輕的軸承容易失穩(wěn)，同時(shí)還使軸系的臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。改變。 30- - 故障診斷故障診斷不對(duì)中不對(duì)中（1 1）故障特征頻率為角頻率的）故障特征頻率為角頻率的2 2、1 1倍頻，及其高次諧波。倍頻，及其高次諧波。（2 2）由不對(duì)中產(chǎn)生的對(duì)轉(zhuǎn)子的激勵(lì)力隨轉(zhuǎn)速升高而成平方增大，）由不對(duì)中產(chǎn)生的對(duì)轉(zhuǎn)子的激勵(lì)力隨轉(zhuǎn)速升高而成平方增大，因此，高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)更加注重轉(zhuǎn)子的對(duì)中要求。因此，高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)更加注

23、重轉(zhuǎn)子的對(duì)中要求。（3 3）激勵(lì)力與不對(duì)中量成正比，隨不對(duì)中量的增加呈線性增大。）激勵(lì)力與不對(duì)中量成正比，隨不對(duì)中量的增加呈線性增大。（4 4）典型的軸心軌跡為月牙形、香蕉形，嚴(yán)重對(duì)中不良時(shí)的軸心）典型的軸心軌跡為月牙形、香蕉形，嚴(yán)重對(duì)中不良時(shí)的軸心軌跡可能出現(xiàn)軌跡可能出現(xiàn)“8”8”字形；字形；（5 5）軸系具有過大的不對(duì)中量時(shí)，會(huì)由于聯(lián)軸器不符合其運(yùn)動(dòng)條）軸系具有過大的不對(duì)中量時(shí)，會(huì)由于聯(lián)軸器不符合其運(yùn)動(dòng)條件而使轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生巨大的附加徑向力和軸向力，以及附加彎件而使轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生巨大的附加徑向力和軸向力，以及附加彎矩，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異常振動(dòng)，軸承過早損壞，對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有較大的矩，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生

24、異常振動(dòng)，軸承過早損壞，對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有較大的破壞性。破壞性。31- - 故障診斷故障診斷不對(duì)中不對(duì)中32- - 故障診斷故障診斷不對(duì)中不對(duì)中33- - 故障診斷故障診斷軸承故障軸承故障 特征頻率分析法是對(duì)滾動(dòng)軸承實(shí)施振動(dòng)診斷的基本方法。特征頻率分析法是對(duì)滾動(dòng)軸承實(shí)施振動(dòng)診斷的基本方法。滾動(dòng)軸承的振動(dòng)頻率成分非常豐富，滾動(dòng)軸承的振動(dòng)頻率成分非常豐富， 圖圖4-64-6軸承元件疲勞點(diǎn)軸承元件疲勞點(diǎn)蝕每一個(gè)元件都有各自的故障特征頻率。因此，通過頻譜分蝕每一個(gè)元件都有各自的故障特征頻率。因此，通過頻譜分析不但可以判斷軸承是否存在故障，而且可以對(duì)軸承中損壞析不但可以判斷軸承是否存在故障，而且可以對(duì)軸承中

25、損壞元件的部位做出準(zhǔn)確判斷。由于最初軸承振動(dòng)信號(hào)是高頻信元件的部位做出準(zhǔn)確判斷。由于最初軸承振動(dòng)信號(hào)是高頻信號(hào)，早期故障的振動(dòng)信號(hào)十分微弱，往往淹沒在其他相對(duì)強(qiáng)號(hào)，早期故障的振動(dòng)信號(hào)十分微弱，往往淹沒在其他相對(duì)強(qiáng)烈的振動(dòng)之中，因此，通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)作頻率分析可以避免烈的振動(dòng)之中，因此，通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)作頻率分析可以避免漏檢的情況漏檢的情況34- - 故障診斷故障診斷軸承故障軸承故障（1 1）疲勞剝落損傷）疲勞剝落損傷 當(dāng)軸承上產(chǎn)生了疲勞剝落坑后，在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)因?yàn)榕鲎捕a(chǎn)生沖當(dāng)軸承上產(chǎn)生了疲勞剝落坑后，在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)因?yàn)榕鲎捕a(chǎn)生沖擊脈沖。在軸承剝落坑處碰撞產(chǎn)生的沖擊力的脈沖寬度一般都很小，大擊脈

26、沖。在軸承剝落坑處碰撞產(chǎn)生的沖擊力的脈沖寬度一般都很小，大致為微秒級(jí)。因力的頻譜寬度與脈沖持續(xù)時(shí)間成反比，所以其頻譜可從致為微秒級(jí)。因力的頻譜寬度與脈沖持續(xù)時(shí)間成反比，所以其頻譜可從直流延展到直流延展到100100500kHz500kHz。疲勞剝落損傷可以在很寬的頻率范圍內(nèi)激發(fā)起。疲勞剝落損傷可以在很寬的頻率范圍內(nèi)激發(fā)起軸承傳感器系統(tǒng)的固有振動(dòng)。在簡(jiǎn)單情況下，碰撞頻率就等于滾動(dòng)體在軸承傳感器系統(tǒng)的固有振動(dòng)。在簡(jiǎn)單情況下，碰撞頻率就等于滾動(dòng)體在滾道上的通過頻率或滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)頻率。滾道上的通過頻率或滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)頻率。 （2 2）磨損）磨損 雖然振動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)較強(qiáng)的隨機(jī)性，但隨著磨損的進(jìn)行，振動(dòng)加速度

27、雖然振動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)較強(qiáng)的隨機(jī)性，但隨著磨損的進(jìn)行，振動(dòng)加速度峰值和有效值緩慢上升。如果不發(fā)生疲勞剝落，最后振動(dòng)幅值可比最初峰值和有效值緩慢上升。如果不發(fā)生疲勞剝落，最后振動(dòng)幅值可比最初增大很多倍。增大很多倍。 （3 3）膠合）膠合 膠合是指軸承中金屬與金屬之間直接接觸，從而使?jié)櫥瑒夯踔聊z合是指軸承中金屬與金屬之間直接接觸，從而使?jié)櫥瑒夯踔涟l(fā)生碳化，最終使軸承卡死不能正常的工作。在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)生發(fā)生碳化，最終使軸承卡死不能正常的工作。在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)生膠合軸承的振動(dòng)加速度比起其溫度的變化能更早的預(yù)報(bào)膠合的發(fā)生。膠合軸承的振動(dòng)加速度比起其溫度的變化能更早的預(yù)報(bào)膠合的發(fā)生。 35-

28、- 故障診斷故障診斷軸承故障軸承故障 當(dāng)滾動(dòng)軸承某元件出現(xiàn)局部損傷時(shí)，機(jī)器在運(yùn)行中就會(huì)產(chǎn)當(dāng)滾動(dòng)軸承某元件出現(xiàn)局部損傷時(shí)，機(jī)器在運(yùn)行中就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)頻率，稱為故障特征頻率，又叫軸承通過頻率。生相應(yīng)的振動(dòng)頻率，稱為故障特征頻率，又叫軸承通過頻率。各元件的通過頻率分別計(jì)算如下：各元件的通過頻率分別計(jì)算如下： 內(nèi)圈通過頻率即單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)圈上的某一損傷點(diǎn)與滾動(dòng)內(nèi)圈通過頻率即單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)圈上的某一損傷點(diǎn)與滾動(dòng)體接觸的次數(shù)：體接觸的次數(shù)：36- - 故障診斷故障診斷軸承故障軸承故障 外圈通過頻率即單位時(shí)間內(nèi)外圈上的某一損傷點(diǎn)與滾動(dòng)外圈通過頻率即單位時(shí)間內(nèi)外圈上的某一損傷點(diǎn)與滾動(dòng)體接觸的次數(shù)：體接觸的次數(shù)

29、： 滾動(dòng)體通過頻率即單位時(shí)間內(nèi)滾動(dòng)體上某一損傷點(diǎn)與內(nèi)滾動(dòng)體通過頻率即單位時(shí)間內(nèi)滾動(dòng)體上某一損傷點(diǎn)與內(nèi)圈或外圈接觸的次數(shù)：圈或外圈接觸的次數(shù)： 保持架通過頻率保持架通過頻率 ：37- - 故障診斷故障診斷軸承故障軸承故障38- - 故障診斷故障診斷軸承故障軸承故障 由發(fā)電機(jī)前軸承振動(dòng)時(shí)域圖可以看到，發(fā)電機(jī)軸承明顯存在沖擊現(xiàn)象，沖擊周期T=0.1s，同時(shí)存在T=6ms的邊頻。從發(fā)電機(jī)前軸承振動(dòng)頻域放大圖可以看到主要是10.986Hz及其2，3，4諧波。由此可以判斷，此電機(jī)軸承保持架存在故障。 39- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式常見失效形式一、齒面磨損一、齒面磨損 二、齒面膠合

30、和擦傷二、齒面膠合和擦傷三、齒面接觸疲勞三、齒面接觸疲勞 四、彎曲疲勞與斷齒四、彎曲疲勞與斷齒五、軸不平衡、不對(duì)中和彎曲五、軸不平衡、不對(duì)中和彎曲 六、滾動(dòng)軸承的失效六、滾動(dòng)軸承的失效40- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式常見失效形式 齒輪磨粒磨損齒輪磨粒磨損若滑油供應(yīng)不足或工作齒面上有外來的微小顆粒，則齒面若滑油供應(yīng)不足或工作齒面上有外來的微小顆粒，則齒面將發(fā)生劇烈的磨粒磨損。將發(fā)生劇烈的磨粒磨損。 腐蝕磨損腐蝕磨損 以化學(xué)腐蝕作用為主并伴有機(jī)械磨損的一種損傷形式以化學(xué)腐蝕作用為主并伴有機(jī)械磨損的一種損傷形式 。 齒輪輪齒端面沖擊磨損齒輪輪齒端面沖擊磨損 變速箱齒輪在換檔時(shí)

31、，輪齒端面經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷而導(dǎo)致變速箱齒輪在換檔時(shí)，輪齒端面經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷而導(dǎo)致齒端面磨損。齒端面磨損。 一、齒面磨損一、齒面磨損41- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式常見失效形式二、齒面膠合和擦傷二、齒面膠合和擦傷 齒輪兩嚙合齒面的金屬，發(fā)生膠合磨損是在一定壓力下直齒輪兩嚙合齒面的金屬，發(fā)生膠合磨損是在一定壓力下直接接觸，接接觸，“焊合焊合”后又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，金屬從齒面上撕落，或后又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，金屬從齒面上撕落，或從一個(gè)齒面向另一個(gè)齒轉(zhuǎn)移而引起損傷的現(xiàn)象。從一個(gè)齒面向另一個(gè)齒轉(zhuǎn)移而引起損傷的現(xiàn)象。膠合磨損膠合磨損的宏觀特征是齒面沿滑動(dòng)速度方向呈現(xiàn)深、寬不等的宏觀特征是齒面沿

32、滑動(dòng)速度方向呈現(xiàn)深、寬不等的條狀粗糙溝紋，在齒頂和齒根處較為嚴(yán)重。的條狀粗糙溝紋，在齒頂和齒根處較為嚴(yán)重。 冷粘合撕傷冷粘合撕傷在重載低速傳動(dòng)的情況下形成在重載低速傳動(dòng)的情況下形成 ，由于局部壓力，由于局部壓力很高，表面油膜破裂，造成輪齒金屬表面直接接觸。很高，表面油膜破裂，造成輪齒金屬表面直接接觸。 熱粘合撕傷熱粘合撕傷通常是在高速或重載中速傳動(dòng)中，由于齒面接觸通常是在高速或重載中速傳動(dòng)中，由于齒面接觸點(diǎn)局部溫度升高，油膜及其它表面膜破裂，表層金屬熔合而點(diǎn)局部溫度升高，油膜及其它表面膜破裂，表層金屬熔合而以撕裂形成的。以撕裂形成的。42- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式常見

33、失效形式三、齒面接觸疲勞三、齒面接觸疲勞 齒輪在嚙合過程中，既有相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)。這兩齒輪在嚙合過程中，既有相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)。這兩種力的作用使齒輪表面層深處產(chǎn)生脈動(dòng)循環(huán)變化的剪應(yīng)力。種力的作用使齒輪表面層深處產(chǎn)生脈動(dòng)循環(huán)變化的剪應(yīng)力。輪齒表面在這種剪應(yīng)力反復(fù)作用下，引起局部金屬剝落而造輪齒表面在這種剪應(yīng)力反復(fù)作用下，引起局部金屬剝落而造成損壞成損壞 。 麻點(diǎn)和疲勞剝落麻點(diǎn)和疲勞剝落 齒輪在接觸應(yīng)力作用下，工作表面呈痘斑、片狀的疲勞齒輪在接觸應(yīng)力作用下，工作表面呈痘斑、片狀的疲勞損傷，稱為麻點(diǎn)疲勞剝落。損傷，稱為麻點(diǎn)疲勞剝落。 43- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式

34、常見失效形式三、齒面接觸疲勞三、齒面接觸疲勞 淺層疲勞剝落淺層疲勞剝落 比麻點(diǎn)剝落大而深的接觸疲勞剝落損傷稱為淺層疲勞剝比麻點(diǎn)剝落大而深的接觸疲勞剝落損傷稱為淺層疲勞剝落。呈鱗片狀，通?？由罴s落。呈鱗片狀，通?？由罴s0.4mm0.4mm，但在硬化層深度以內(nèi)。，但在硬化層深度以內(nèi)。 硬化層疲勞剝落硬化層疲勞剝落 經(jīng)表面強(qiáng)化處理的齒輪在工作過程中出現(xiàn)大塊狀剝落，經(jīng)表面強(qiáng)化處理的齒輪在工作過程中出現(xiàn)大塊狀剝落，深度達(dá)到硬化層過渡過區(qū)，稱為硬化層疲勞剝落深度達(dá)到硬化層過渡過區(qū)，稱為硬化層疲勞剝落 。44- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式常見失效形式四、彎曲疲勞與斷齒四、彎曲疲勞與斷齒

35、 輪齒承受載荷，如同懸臂梁，其根部受到脈動(dòng)循環(huán)的彎輪齒承受載荷，如同懸臂梁，其根部受到脈動(dòng)循環(huán)的彎曲應(yīng)力作用。當(dāng)這種周期性的應(yīng)力過高時(shí)，會(huì)在根部產(chǎn)生曲應(yīng)力作用。當(dāng)這種周期性的應(yīng)力過高時(shí)，會(huì)在根部產(chǎn)生裂紋，并逐漸擴(kuò)展。當(dāng)剩余部分無法承擔(dān)外載荷時(shí)，就會(huì)裂紋，并逐漸擴(kuò)展。當(dāng)剩余部分無法承擔(dān)外載荷時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷齒。發(fā)生斷齒。45- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式常見失效形式五、軸不平衡、不對(duì)中和彎曲五、軸不平衡、不對(duì)中和彎曲軸產(chǎn)生較嚴(yán)重的不平衡問題一般來源于下列幾個(gè)方面：軸產(chǎn)生較嚴(yán)重的不平衡問題一般來源于下列幾個(gè)方面：1. 1. 制造過程中工藝和加工存在問題，新制造的軸也會(huì)產(chǎn)生制造過

36、程中工藝和加工存在問題，新制造的軸也會(huì)產(chǎn)生 嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象；嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象；2. 2. 在使用過程中軸受到過大的瞬時(shí)沖擊載荷的作用，產(chǎn)生在使用過程中軸受到過大的瞬時(shí)沖擊載荷的作用，產(chǎn)生彎曲或永久變形；彎曲或永久變形；3. 3. 長期在較大的偏載工況下工作，由于疲勞作用產(chǎn)生永久長期在較大的偏載工況下工作，由于疲勞作用產(chǎn)生永久變形。變形。46- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷常見失效形式常見失效形式六、滾動(dòng)軸承的失效六、滾動(dòng)軸承的失效滾動(dòng)軸承的常見失效形式有：滾動(dòng)軸承的常見失效形式有： 內(nèi)環(huán)、外環(huán)或滾動(dòng)體的點(diǎn)蝕和疲勞剝落，保內(nèi)環(huán)、外環(huán)或滾動(dòng)體的點(diǎn)蝕和疲勞剝落，保持架損壞。持架損壞。 47

37、- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（齒形誤差）典型故障（齒形誤差）特征表現(xiàn)為：特征表現(xiàn)為：(1).(1).以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制。一般的齒形誤差產(chǎn)生及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制。一般的齒形誤差產(chǎn)生的調(diào)制邊頻帶窄，以一階轉(zhuǎn)頻調(diào)制為主，且邊頻帶的幅值較的調(diào)制邊頻帶窄，以一階轉(zhuǎn)頻調(diào)制為主，且邊頻帶的幅值較小。當(dāng)齒形誤差嚴(yán)重時(shí)，由于激振能量較大，激勵(lì)起齒輪固小。當(dāng)齒形誤差嚴(yán)重時(shí)，由于激振能量較大，激勵(lì)起齒輪固有頻率，出現(xiàn)以齒輪各階固有頻率為載波頻率，齒輪所在軸有頻率，出現(xiàn)以齒輪各

38、階固有頻率為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的齒輪共振頻率調(diào)制；轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的齒輪共振頻率調(diào)制；(2).(2).振動(dòng)能量振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增大；有一定程度的增大；(3).(3).包絡(luò)能量包絡(luò)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增大。有一定程度的增大。48- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（齒形誤差）典型故障（齒形誤差）49- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（齒輪均勻磨損典型故障（齒輪均勻磨損 ）主要特征為：主要特征為：(1). (1). 齒輪嚙合頻率及其諧波的幅

39、值明顯增大，階數(shù)越高，幅齒輪嚙合頻率及其諧波的幅值明顯增大，階數(shù)越高，幅值增大的幅度越大；值增大的幅度越大；(2). (2). 振動(dòng)能量振動(dòng)能量( (有效值有效值) )有較大幅度的增加。有較大幅度的增加。50- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（齒輪均勻磨損典型故障（齒輪均勻磨損 ）51- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸不對(duì)中典型故障（軸不對(duì)中 ）主要特征為：主要特征為：（1 1）以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻）以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制；及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制；（2 2）齒輪嚙合頻

40、率及其諧波幅值增大；）齒輪嚙合頻率及其諧波幅值增大；（3 3）振動(dòng)能量）振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增加；有一定程度的增加；（4 4）包絡(luò)能量）包絡(luò)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增加。有一定程度的增加。 52- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（箱體共振典型故障（箱體共振 ） 齒輪箱箱體共振是一種嚴(yán)重的故障形式，一般是由于受到齒輪箱箱體共振是一種嚴(yán)重的故障形式，一般是由于受到箱體以外的其它激勵(lì)的影響，激發(fā)了箱體的固有頻率，形成箱體以外的其它激勵(lì)的影響，激發(fā)了箱體的固有頻率，形成共振。外部激勵(lì)一定是振動(dòng)

41、能量較大的激勵(lì)源。箱體共振時(shí)共振。外部激勵(lì)一定是振動(dòng)能量較大的激勵(lì)源。箱體共振時(shí)的振動(dòng)信號(hào)根據(jù)共振發(fā)生情況可分為有無調(diào)制的和有調(diào)制現(xiàn)的振動(dòng)信號(hào)根據(jù)共振發(fā)生情況可分為有無調(diào)制的和有調(diào)制現(xiàn)象的兩種。象的兩種。殼體共振時(shí)齒輪箱體振動(dòng)信號(hào)的主要特征為：殼體共振時(shí)齒輪箱體振動(dòng)信號(hào)的主要特征為：（1）齒輪箱殼體某一階固有頻率成分占主導(dǎo)地位，其它頻率）齒輪箱殼體某一階固有頻率成分占主導(dǎo)地位，其它頻率成分的幅值很小；成分的幅值很??；（2）振動(dòng)能量）振動(dòng)能量(有效值有效值)有大幅度的增加有大幅度的增加53- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（箱體共振典型故障（箱體共振 ）箱體共振調(diào)制時(shí)齒輪箱體振動(dòng)信

42、號(hào)的主要特征為：箱體共振調(diào)制時(shí)齒輪箱體振動(dòng)信號(hào)的主要特征為：（1 1）以箱體固有頻率、齒輪固有頻率和齒輪嚙合頻率及其高）以箱體固有頻率、齒輪固有頻率和齒輪嚙合頻率及其高次諧波為中心頻率，以彎曲軸的轉(zhuǎn)頻及其高次諧波為調(diào)制頻次諧波為中心頻率，以彎曲軸的轉(zhuǎn)頻及其高次諧波為調(diào)制頻率的調(diào)制邊帶；率的調(diào)制邊帶；（2 2）齒輪嚙合頻率及其諧波幅值明顯增大；）齒輪嚙合頻率及其諧波幅值明顯增大；（3 3）振動(dòng)能量）振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有大幅度的增加；有大幅度的增加；（4 4）包絡(luò)能量）包絡(luò)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有大幅度的增加。有大幅度的增

43、加。54- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（斷齒典型故障（斷齒 ）主要特征為：主要特征為： (1). (1). 以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制，調(diào)制邊頻帶寬而高，及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制，調(diào)制邊頻帶寬而高，解調(diào)譜出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻和多次高階諧波；解調(diào)譜出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻和多次高階諧波；(2). (2). 以齒輪各階固有頻率為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其以齒輪各階固有頻率為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的齒輪共振頻率調(diào)制，調(diào)制邊頻帶寬而高，倍頻為調(diào)制頻率的齒輪共振頻率調(diào)

44、制，調(diào)制邊頻帶寬而高，解調(diào)譜出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻和多次高階諧波；解調(diào)譜出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻和多次高階諧波；(3). (3). 振動(dòng)能量振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有較大幅度的增加；有較大幅度的增加；(4). (4). 包絡(luò)能量包絡(luò)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有較大幅度的增加。有較大幅度的增加。55- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（斷齒典型故障（斷齒 ）56- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（斷齒典型故障（斷齒 ）57- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸輕度彎曲典型故障（軸輕度彎曲 ）主要特征為：(

45、1). (1). 以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制，調(diào)制邊頻帶數(shù)量少而及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制，調(diào)制邊頻帶數(shù)量少而稀，解調(diào)譜上一般只出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻；稀，解調(diào)譜上一般只出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻；(2). (2). 如果彎曲軸上有多對(duì)齒輪嚙合，則會(huì)出現(xiàn)多對(duì)嚙合頻率如果彎曲軸上有多對(duì)齒輪嚙合，則會(huì)出現(xiàn)多對(duì)嚙合頻率調(diào)制；調(diào)制；(3). (3). 振動(dòng)能量振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增加，有一定程度的增加，特別是軸向振動(dòng)能量有較大增加；特別是軸向振動(dòng)能量有較大增加

46、；(4). (4). 包絡(luò)能量包絡(luò)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增加。有一定程度的增加。 58- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸輕度彎曲典型故障（軸輕度彎曲 ）59- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸嚴(yán)重彎曲典型故障（軸嚴(yán)重彎曲 ）主要特征為：主要特征為：(1). (1). 以齒輪嚙合頻率及其諧波為、齒輪固有頻率、箱體固有以齒輪嚙合頻率及其諧波為、齒輪固有頻率、箱體固有頻率為載波頻率，以齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率頻率為載波頻率，以齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制，如果彎曲軸上有多對(duì)齒輪嚙合，則會(huì)出現(xiàn)多對(duì)嚙合頻

47、調(diào)制，如果彎曲軸上有多對(duì)齒輪嚙合，則會(huì)出現(xiàn)多對(duì)嚙合頻率調(diào)制，譜圖上邊帶數(shù)量較寬，解調(diào)譜上出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻率調(diào)制，譜圖上邊帶數(shù)量較寬，解調(diào)譜上出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻和多階高次諧波；和多階高次諧波； (2). (2). 如果彎曲軸上有多對(duì)齒輪嚙合，則會(huì)出現(xiàn)多對(duì)嚙合頻率如果彎曲軸上有多對(duì)齒輪嚙合，則會(huì)出現(xiàn)多對(duì)嚙合頻率調(diào)制；調(diào)制； (3). (3). 彎曲軸的多對(duì)齒輪的嚙合頻率及其高次諧波彎曲軸的多對(duì)齒輪的嚙合頻率及其高次諧波(4). (4). 振動(dòng)能量振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有較大程度的增加；有較大程度的增加；(5). (5). 包絡(luò)能量包絡(luò)能量( (包括有效值和峭度指

48、標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有大幅度的增加。有大幅度的增加。 60- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸嚴(yán)重彎曲典型故障（軸嚴(yán)重彎曲 ）61- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸向竄動(dòng)典型故障（軸向竄動(dòng) ）主要特征為：主要特征為：(1). (1). 一根軸上有方向相反的兩個(gè)斜齒輪；一根軸上有方向相反的兩個(gè)斜齒輪；(2). (2). 有故障軸上齒數(shù)多的齒輪嚙合頻率的幅值大幅度增加；有故障軸上齒數(shù)多的齒輪嚙合頻率的幅值大幅度增加；(3). (3). 振動(dòng)能量振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有較大程度的增加。有較大程度的增加。 62- - 齒輪

49、箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸有較嚴(yán)重的典型故障（軸有較嚴(yán)重的不平衡不平衡 ）主要特征為：主要特征為：(1). (1). 以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制，調(diào)制邊頻帶數(shù)量少而及其倍頻為調(diào)制頻率的嚙合頻率調(diào)制，調(diào)制邊頻帶數(shù)量少而稀，解調(diào)譜上一般只出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻；稀，解調(diào)譜上一般只出現(xiàn)所在軸的轉(zhuǎn)頻；(2). (2). 有故障軸的轉(zhuǎn)頻成分有較大程度的增加；有故障軸的轉(zhuǎn)頻成分有較大程度的增加；(3). (3). 振動(dòng)能量振動(dòng)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增加

50、；有一定程度的增加；(4). (4). 包絡(luò)能量包絡(luò)能量( (包括有效值和峭度指標(biāo)包括有效值和峭度指標(biāo)) )有一定程度的增加。有一定程度的增加。 63- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸有較嚴(yán)重的典型故障（軸有較嚴(yán)重的不平衡不平衡 ）64- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷典型故障（軸承疲勞剝落典型故障（軸承疲勞剝落和點(diǎn)蝕和點(diǎn)蝕 ） 滾動(dòng)軸承內(nèi)外環(huán)及滾動(dòng)體疲勞剝落和點(diǎn)蝕后，在其頻譜的滾動(dòng)軸承內(nèi)外環(huán)及滾動(dòng)體疲勞剝落和點(diǎn)蝕后，在其頻譜的中高頻區(qū)外環(huán)固有頻率附近出現(xiàn)明顯的調(diào)制峰群，產(chǎn)生以外中高頻區(qū)外環(huán)固有頻率附近出現(xiàn)明顯的調(diào)制峰群，產(chǎn)生以外環(huán)固有頻率為載波頻率，以軸承通過頻率為調(diào)

51、制頻率的固有環(huán)固有頻率為載波頻率，以軸承通過頻率為調(diào)制頻率的固有頻率調(diào)制現(xiàn)象。由于滾動(dòng)軸承產(chǎn)生的振動(dòng)在傳動(dòng)箱中與齒輪頻率調(diào)制現(xiàn)象。由于滾動(dòng)軸承產(chǎn)生的振動(dòng)在傳動(dòng)箱中與齒輪振動(dòng)相比能量較小，解調(diào)譜中調(diào)制頻率幅值較小，一般只出振動(dòng)相比能量較小，解調(diào)譜中調(diào)制頻率幅值較小，一般只出現(xiàn)現(xiàn)1 1階階 。65- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷66- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷67- - 齒輪箱的故障診斷齒輪箱的故障診斷從齒輪箱高速級(jí)振動(dòng)時(shí)域圖中可以看出，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是典從齒輪箱高速級(jí)振動(dòng)時(shí)域圖中可以看出，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是典型的以高速齒輪旋轉(zhuǎn)頻率為周期的沖擊脈沖；從齒輪箱高速型的以高速齒輪旋轉(zhuǎn)頻率

52、為周期的沖擊脈沖；從齒輪箱高速級(jí)振動(dòng)頻譜圖中可以看出，頻率域表現(xiàn)為級(jí)振動(dòng)頻譜圖中可以看出，頻率域表現(xiàn)為Z7/Z8Z7/Z8的嚙合頻率的嚙合頻率525hz525hz，以及高速齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率，以及高速齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率9.8hz9.8hz的的1 1，2 2邊頻。由邊頻。由此可以判斷，高速齒輪局部存在著異常現(xiàn)象。此可以判斷，高速齒輪局部存在著異?，F(xiàn)象。 68- - 在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)69故障診斷技術(shù)故障診斷技術(shù) -油液監(jiān)測(cè)油液監(jiān)測(cè)石磊2007年05月70- - 油液監(jiān)測(cè)油液監(jiān)測(cè)-背景背景 滑油中的磨粒元素種類和含量。隨著滑油中的磨粒元素種類和含量。隨著6060年代工業(yè)界對(duì)監(jiān)測(cè)與診斷年代工業(yè)

53、界對(duì)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的需求，特別是技術(shù)的需求，特別是7070年代初，鐵譜技術(shù)的問世，油液監(jiān)測(cè)技術(shù)與年代初，鐵譜技術(shù)的問世，油液監(jiān)測(cè)技術(shù)與其他監(jiān)測(cè)方法一樣，產(chǎn)生了飛速的發(fā)展。通過其他監(jiān)測(cè)方法一樣，產(chǎn)生了飛速的發(fā)展。通過8080年代學(xué)術(shù)界和工業(yè)年代學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的積極探索，油液監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為設(shè)備診斷技術(shù)體系中與振動(dòng)監(jiān)界的積極探索，油液監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為設(shè)備診斷技術(shù)體系中與振動(dòng)監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、性能參數(shù)監(jiān)測(cè)共同發(fā)展的主要方法之一。進(jìn)入測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、性能參數(shù)監(jiān)測(cè)共同發(fā)展的主要方法之一。進(jìn)入9090年年代以后，油液監(jiān)測(cè)技術(shù)正日益朝著多種方法集成、在線與離線并舉、代以后，油液監(jiān)測(cè)技術(shù)正日益朝著多種方法集成、在線與

54、離線并舉、監(jiān)測(cè)診斷維修管理融為一體和方法與儀器的智能化方向發(fā)展，取得監(jiān)測(cè)診斷維修管理融為一體和方法與儀器的智能化方向發(fā)展，取得了不少令人振奮的進(jìn)步。了不少令人振奮的進(jìn)步。 油液監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過分析被監(jiān)測(cè)機(jī)器的在用潤滑劑油液監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過分析被監(jiān)測(cè)機(jī)器的在用潤滑劑( (或工作介質(zhì)或工作介質(zhì)) )的性能變化和攜帶的磨損微粒的情況，獲得機(jī)器的潤滑和磨損狀態(tài)的性能變化和攜帶的磨損微粒的情況，獲得機(jī)器的潤滑和磨損狀態(tài)的信息，評(píng)價(jià)機(jī)器的工況和預(yù)測(cè)故障，并確定故障原因、類型和零的信息，評(píng)價(jià)機(jī)器的工況和預(yù)測(cè)故障，并確定故障原因、類型和零件的技術(shù)。件的技術(shù)。 71- - 油液監(jiān)測(cè)油液監(jiān)測(cè)-背景背景 最初的油液監(jiān)測(cè)

55、只是油污染分析，主要是分析油品的理化最初的油液監(jiān)測(cè)只是油污染分析，主要是分析油品的理化指標(biāo)如粘度、水分、酸值、閃點(diǎn)、機(jī)械雜質(zhì)等，通常采用石指標(biāo)如粘度、水分、酸值、閃點(diǎn)、機(jī)械雜質(zhì)等，通常采用石油產(chǎn)品性能指標(biāo)測(cè)定方法對(duì)在用潤滑劑進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)價(jià)其油產(chǎn)品性能指標(biāo)測(cè)定方法對(duì)在用潤滑劑進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)價(jià)其質(zhì)量的變化。工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展使機(jī)器越來越大型化、復(fù)雜質(zhì)量的變化。工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展使機(jī)器越來越大型化、復(fù)雜化和連續(xù)化，對(duì)機(jī)器的維修要求越來越高，因此，機(jī)器故障化和連續(xù)化，對(duì)機(jī)器的維修要求越來越高，因此，機(jī)器故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，促使了人們積極開發(fā)基于油液監(jiān)測(cè)的診診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，促使了人們積極開發(fā)基于油液監(jiān)

56、測(cè)的診斷方法。首先，人們注重了在用潤滑油中攜帶的磨損微粒和斷方法。首先，人們注重了在用潤滑油中攜帶的磨損微粒和污染物微粒，因此，將光譜分析移植用于在用潤滑油中磨粒污染物微粒，因此，將光譜分析移植用于在用潤滑油中磨粒元素和含量的分析，通過獲得磨粒元素種類和含量的信息，元素和含量的分析，通過獲得磨粒元素種類和含量的信息，對(duì)取樣機(jī)器的磨損狀況作出解釋，這一方法的應(yīng)用，開拓了對(duì)取樣機(jī)器的磨損狀況作出解釋，這一方法的應(yīng)用，開拓了油液監(jiān)測(cè)從磨粒這一信息載體獲得機(jī)器故障的先例。油液監(jiān)測(cè)從磨粒這一信息載體獲得機(jī)器故障的先例。 72- - 油液監(jiān)測(cè)油液監(jiān)測(cè)-背景背景 60 60年代中期，油液顆粒自動(dòng)計(jì)數(shù)器成為商品，由此產(chǎn)生了油液監(jiān)年代中期，油液顆粒自動(dòng)計(jì)數(shù)器成為商品，由此產(chǎn)生了油液監(jiān)測(cè)中顆粒計(jì)數(shù)法，這種方法可獲得一個(gè)數(shù)字化的分析結(jié)果，用于評(píng)測(cè)中顆粒計(jì)數(shù)法，這種方法可獲得一個(gè)數(shù)字化的分析結(jié)果，用于評(píng)價(jià)取樣機(jī)器油品污染的程度。價(jià)取樣機(jī)器油品污染的程度。7070年代初，鐵譜技術(shù)問世并很快在機(jī)年代初，鐵譜技術(shù)問世并很快在機(jī)器的故障診斷中得到了應(yīng)用。由于這一技術(shù)可