典型零部件故障的振動(dòng)診斷專訓(xùn)課件

§3-4典型零部件故障的振動(dòng)診斷

1.振幅

位移振幅通常用：峰－峰值(P－P值)表示；速度振幅通常用：有效值（振動(dòng)烈度）Vrms來(lái)表示；加速度振幅通常用：峰值表示。旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷中通常用：通頻振幅——同時(shí)受不同頻率的激勵(lì)力作用的設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)濾波得到的各種頻率分量的疊加值；基頻振幅——轉(zhuǎn)頻下按正弦規(guī)律振動(dòng)的幅值。

2.振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率分為基頻和倍頻（各次諧波頻率）。特定的頻率→對(duì)應(yīng)一定的故障。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率以轉(zhuǎn)頻的倍頻、分倍頻的形式出現(xiàn)。3.相位許多設(shè)備故障從幅值譜上不易區(qū)分時(shí)，需對(duì)相位作進(jìn)一步的分析?！?-4-1緒論一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特征參量

1§3-4典型零部件故障的振動(dòng)診斷

1.振幅§3-4-14.轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速變化與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有非常密切的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)地變化。例如：離心式壓縮機(jī)：喘振→轉(zhuǎn)速波動(dòng)；動(dòng)靜碰磨→轉(zhuǎn)速波動(dòng)。5.時(shí)域波形時(shí)域波形綜合反映了振動(dòng)信號(hào)的振幅、頻率、相位，可簡(jiǎn)單直觀地表示振動(dòng)情況。6.軸心軌跡軸心軌跡是軸心上的點(diǎn)相對(duì)于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡，形象地反映了轉(zhuǎn)子的實(shí)際振動(dòng)情況。

7.軸位移（軸向位置）軸向位置是止推盤和止推軸承之間的相對(duì)位移。例如：轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部件之間的軸向摩擦、喘振等都會(huì)引起軸向位置的變化。8.軸心位置軸心位置是描述安裝在軸承中的轉(zhuǎn)軸平均位置的特征參量。例如：軸承座磨損→軸頸偏心。渦流傳感器的直流分量表示軸心位置的變化。24.轉(zhuǎn)速29.差脹、機(jī)殼膨脹對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，由于轉(zhuǎn)子較長(zhǎng)，在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子受熱快，沿軸向膨脹量比汽缸大，兩者的熱膨脹差稱為“差脹”。轉(zhuǎn)子的熱膨脹>汽缸的熱膨脹，稱為“正差脹”；轉(zhuǎn)子的熱膨脹<汽缸的熱膨脹，稱為“負(fù)差脹”。正差脹多出現(xiàn)在開機(jī)過程，負(fù)差脹多出現(xiàn)在停機(jī)過程。對(duì)大型汽輪機(jī)組，除了測(cè)“差脹”外，還應(yīng)測(cè)機(jī)殼膨脹量，有助于得到汽缸與轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)熱膨脹信息，對(duì)比熱膨脹和脹差量，判斷汽缸與轉(zhuǎn)子熱膨脹是否正常10.慢轉(zhuǎn)偏心距慢轉(zhuǎn)偏心距指的是機(jī)器靜止時(shí)的彎曲量，如果在允許的范圍內(nèi)，機(jī)器可以起動(dòng)。測(cè)量方法：起動(dòng)時(shí)用渦流傳感器測(cè)得的信號(hào)中的交流信號(hào)峰－峰值表示。11.工藝參數(shù)12.電流、電壓測(cè)量39.差脹、機(jī)殼膨脹3旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障分析常用方法（1）波特圖（Bodeplot）是機(jī)器振幅與轉(zhuǎn)速頻率，相位與轉(zhuǎn)速頻率的關(guān)系曲線。

（2）極坐標(biāo)圖是把上述幅頻特性和相頻特性曲線綜合在極坐標(biāo)上表示出來(lái)所示。

（3)軸心位置圖借助于相互垂直的兩個(gè)電渦流傳感器，監(jiān)測(cè)直流間隙電壓，即可得到轉(zhuǎn)子軸頸中心的徑向位置。（4)軸心軌跡圖渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軌跡稱之為軸心軌跡如所示。4旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障分析常用方法4556677（5)頻譜圖振動(dòng)信號(hào)絕大多數(shù)是由多種激勵(lì)信號(hào)合成的復(fù)雜信號(hào)，按照傅里葉分析原理，這種復(fù)雜信號(hào)可以分解為一系列諧波分量（即頻率成分），每一諧波分量又含有幅值和相位特征量。各個(gè)諧波分量以頻率軸為坐標(biāo)，按頻率高低排列起來(lái)的譜圖，就叫頻譜圖。各諧波分量分別以幅值或相位特征量來(lái)表示，分別稱為幅值頻譜（簡(jiǎn)稱幅值譜）和相位頻譜（注意與波特圖的區(qū)別）。8（5)頻譜圖振動(dòng)信號(hào)絕大多數(shù)是由多種激勵(lì)信號(hào)合成的復(fù)雜信99為了便于識(shí)別各頻率成分（包括基頻、倍頻及分?jǐn)?shù)倍頻等）與故障的聯(lián)系，常將頻譜圖的頻率軸（橫坐標(biāo)）改用工作頻率的倍數(shù)來(lái)表示，而縱坐標(biāo)仍表示幅值。這種譜圖稱為階比幅值譜。10為了便于識(shí)別各頻率成分（包括基頻、倍頻及分?jǐn)?shù)倍頻等）與故障的二.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)1.測(cè)試對(duì)象和測(cè)量部位的選擇2.轉(zhuǎn)軸振動(dòng)測(cè)量3.機(jī)殼振動(dòng)測(cè)量4.相位測(cè)量5.轉(zhuǎn)速測(cè)量6.軸位移測(cè)量7.軸心軌跡測(cè)量8.軸心位置測(cè)量9.軸承溫度測(cè)量10.工藝參數(shù)測(cè)量11二.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)1.測(cè)試對(duì)象和測(cè)量部位的選擇11三、旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的原因（一）設(shè)計(jì)、制造

1.設(shè)計(jì)不當(dāng)：動(dòng)態(tài)性能不良，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)；2.結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中；3.工作轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)；4.運(yùn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)速接近或落入非穩(wěn)定區(qū)；5.零部件加工、制造不良，精度不夠；6.零部件材質(zhì)不良，精度不夠，制造缺陷；7.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求。

（二）安裝維修

1.安裝不當(dāng)，零部件錯(cuò)位，預(yù)負(fù)荷大；2.軸系對(duì)中不良；3.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)；4.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；5.轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度；6.安裝或維修過程中破壞了機(jī)器原有的配合精度。12三、旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的原因（一）設(shè)計(jì)、制造（二）安裝維修三.運(yùn)行操作1.機(jī)器在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行(如超轉(zhuǎn)速、超負(fù)荷等)改變機(jī)器工作特性；2.潤(rùn)滑或冷卻不良；3.旋轉(zhuǎn)體局部損壞或結(jié)垢；4.工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量、負(fù)荷等)操作不當(dāng)，機(jī)器運(yùn)行失穩(wěn)；5.啟、停車過程中操作不當(dāng)，暖機(jī)不夠，熱膨脹不均勻或臨界區(qū)停留時(shí)間長(zhǎng)。四.機(jī)器劣化1.長(zhǎng)期運(yùn)行轉(zhuǎn)子撓度增大；2.旋轉(zhuǎn)體局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋；3.零部件磨損、點(diǎn)蝕或腐蝕等；4.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)；5.機(jī)器沉降不均勻，機(jī)器殼體變形。13三.運(yùn)行操作1.機(jī)器在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行(如超轉(zhuǎn)速、超負(fù)荷§3-4-2轉(zhuǎn)軸組件的故障診斷一、緒論轉(zhuǎn)軸組件：指旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)中重要的一類基礎(chǔ)件，以旋轉(zhuǎn)軸為中心，包括齒輪、葉輪、等工作件、聯(lián)軸器以及支承在內(nèi)的組合非轉(zhuǎn)動(dòng)部件：滑動(dòng)軸承、軸承座、機(jī)殼等。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的特殊性：1.振動(dòng)一般呈很強(qiáng)的周期性；2.大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)主要是轉(zhuǎn)軸?！嘈D(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)其振動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行的。二、轉(zhuǎn)軸組件的故障類型及其特點(diǎn)轉(zhuǎn)軸組件的常見故障現(xiàn)象有不平衡、不同軸（不對(duì)中）、機(jī)械松動(dòng)等14§3-4-2轉(zhuǎn)軸組件的故障診斷轉(zhuǎn)軸組件：指旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)中重三、基于全息譜分析技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15三、基于全息譜分析技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15四.轉(zhuǎn)機(jī)械故障分類和故障診斷搜索

油膜渦動(dòng)旋轉(zhuǎn)脫離喘振流體激勵(lì)支座松動(dòng)密封磨損低頻管道激勵(lì)不平衡不對(duì)中碰磨轉(zhuǎn)子裂紋高頻管道激勵(lì)工頻干擾1.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障分類故障低頻高頻其他基頻16四.轉(zhuǎn)機(jī)械故障分類和故障診斷搜索2.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障搜索172.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障搜索17(一)轉(zhuǎn)子不平衡故障及診斷

1、轉(zhuǎn)子不平衡的原因：轉(zhuǎn)子不平衡可分為：原始不平衡、漸發(fā)性不平衡、突發(fā)性不平衡。

(1)原始不平衡（轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心）原因(2)漸發(fā)性不平衡原因振動(dòng)值隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。原因(3)突發(fā)性不平衡振動(dòng)值突然顯著增大后穩(wěn)定在一定水平上。18(一)轉(zhuǎn)子不平衡故障及診斷原因(2)漸發(fā)性不平衡原因2.轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的特點(diǎn)(1)振動(dòng)的時(shí)域波形近似為正弦波；(2)在頻譜圖中，能量集中在基頻，會(huì)出現(xiàn)較小的高次諧波；(3)當(dāng)ω<ωn時(shí)，振幅隨轉(zhuǎn)速增大而增大；當(dāng)ω>ωn時(shí)，轉(zhuǎn)速增大時(shí)振幅趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值；當(dāng)ω≈ωn時(shí)，振幅具有最大的峰值。(4)轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為一橢圓,由于轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的響應(yīng)在x、y方向振幅不同，相位差也不是。(5)工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，相位穩(wěn)定。(6)振動(dòng)的強(qiáng)烈程度對(duì)轉(zhuǎn)速變化很敏感。3.轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法是根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡的振動(dòng)特點(diǎn)來(lái)診斷，主要看振動(dòng)信號(hào)的波形、特征頻率、相位穩(wěn)定性、軸心軌跡等。192.轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的特點(diǎn)19轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動(dòng)不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風(fēng)機(jī)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20轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。透平風(fēng)機(jī)齒輪箱1X4.注意(1)對(duì)于老設(shè)備：工頻分量增大時(shí)，可能有較大的不平衡；(2)對(duì)新安裝設(shè)備，工頻分量增大時(shí)，可能還有下述因素的影響：轉(zhuǎn)子是否遇到臨界轉(zhuǎn)速？——常用其它方法確定臨界轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子是否與基礎(chǔ)共振？——可用相位分析方法診斷。

基礎(chǔ)共振：使機(jī)組上各點(diǎn)都以同一頻率和相位振動(dòng)。不平衡造成的振動(dòng)在順旋轉(zhuǎn)方向上各點(diǎn)振動(dòng)有相位差。(3)用渦流傳感器不接觸測(cè)量時(shí)，注意測(cè)點(diǎn)處軸頸加工的不同心或橢圓?？捎媒档娃D(zhuǎn)速的方法來(lái)檢驗(yàn)。若低速時(shí)振動(dòng)與高速時(shí)相同，則為假不平衡。5.轉(zhuǎn)子不平衡分類轉(zhuǎn)子不平衡可分為動(dòng)不平衡與靜不平衡。(1)靜不平衡：僅使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏心距e的不平衡稱靜不平衡，它只要在e的相對(duì)方向加平衡塊配重就可消除。(2)動(dòng)不平衡：轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在兩軸承的連線上，在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力矩，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能檢測(cè)出來(lái)，找到配重的位置。214.注意21全息動(dòng)平衡:22全息動(dòng)平衡:22(二)轉(zhuǎn)子彎曲故障及診斷

1、轉(zhuǎn)子彎曲的種類(1)永久性彎曲：轉(zhuǎn)子成弓形彎曲后無(wú)法恢復(fù)。啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)就大；(2)轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲：可以恢復(fù)的彎曲。隨升速振幅變大。2.轉(zhuǎn)子弓形彎曲（永久性彎曲）的原因及振動(dòng)特點(diǎn)

(1)原因a、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理、制造誤差、材質(zhì)不均勻。b.安裝、維修：1）長(zhǎng)期存放不當(dāng)引發(fā)永久性彎曲；2）軸承安裝錯(cuò)位，轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷。c、運(yùn)行操作：高速高溫機(jī)器停機(jī)后未及時(shí)盤車。d、機(jī)器劣化：轉(zhuǎn)子熱穩(wěn)定性差，長(zhǎng)期運(yùn)行后自然彎曲。

23(二)轉(zhuǎn)子彎曲故障及診斷1、轉(zhuǎn)子彎曲的種類23(2)振動(dòng)特征a、特征頻率：1倍頻，并伴有2倍頻。b、振動(dòng)穩(wěn)定：振動(dòng)方向?yàn)閺较?、軸向，相位特征穩(wěn)定。c、軸心軌跡：橢圓d、振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化明顯e、時(shí)域波形：正弦波(3)其它識(shí)別方法：a、機(jī)器開始升速運(yùn)行時(shí)，在低速階段振動(dòng)幅值就較大；b、剛性轉(zhuǎn)子兩端相位差180。4、轉(zhuǎn)子臨時(shí)彎曲的原因及振動(dòng)特性

(1)原因a、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理，制造誤差大，材質(zhì)不均勻；b、安裝、維修：轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷；c、運(yùn)行操作：升速過快，加載太大；d、機(jī)器裂化：轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性差。24(2)振動(dòng)特征24(2)振動(dòng)特性：a、特征頻率：1倍頻，伴有2倍頻。b、振動(dòng)穩(wěn)定性：振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯，振動(dòng)方向?yàn)閺较?、軸向，相位特征穩(wěn)定（正常運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定，升機(jī)過程中有變化）。c、軸心軌跡：橢圓(3)其它識(shí)別方法：升速過程振幅大，往往不能正常啟動(dòng)。25(2)振動(dòng)特性：25(三)轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障分及診斷1、轉(zhuǎn)子不對(duì)中形式(1)平行不對(duì)中：軸線平行位移(2)角度不對(duì)中：軸線角度位移(3)綜合不對(duì)中：軸線綜合位移正確對(duì)中e=0,=0平行不對(duì)中e0,=0角度不對(duì)中e=0,0綜合不對(duì)中e0,026(三)轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障分及診斷1、轉(zhuǎn)子不對(duì)中形式正確對(duì)2、產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不對(duì)中的原因(1)初始安裝誤差；(2)負(fù)載、自重作用使轉(zhuǎn)子彎曲；(3)支承架不均勻膨脹引起熱態(tài)工作下轉(zhuǎn)子對(duì)中不良(熱不對(duì)中)；(4)地基不均勻下沉。3、轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的特征(1)轉(zhuǎn)子不對(duì)中改變了軸承中的油膜壓力，使聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)支承負(fù)荷變化較大，負(fù)荷小的軸承可能引起油膜失穩(wěn)?！嗖粚?duì)中現(xiàn)象的最大振動(dòng)在緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端的軸承上。(2)平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng)如果：軸承座x、y方向剛度相同，則振幅大的方向?yàn)椴粚?duì)中方向；軸承座x、y方向剛度不同，應(yīng)經(jīng)計(jì)算求得。角度不對(duì)中主要引起軸向振動(dòng)，剛性轉(zhuǎn)子A軸>A徑。

272、產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不對(duì)中的原因27(3)不對(duì)中引起的振幅值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷增大而增大。(4)不對(duì)中使聯(lián)軸器兩側(cè)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生相位差。對(duì)于剛性聯(lián)軸節(jié)：

平行不對(duì)中：聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的徑向振動(dòng)相位差約180o；

角度不對(duì)中：聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸向振動(dòng)相位差約180o；聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的徑向振動(dòng)同相；(5)從振動(dòng)的頻率成分來(lái)看，不同形式的不對(duì)中頻率成分不同。對(duì)剛性聯(lián)軸節(jié)：平行不對(duì)中：易激起2fn，也存在fn及高頻；角度不對(duì)中：易激起同頻振動(dòng)，也存在高頻；(6)軸心軌跡：香蕉形、8字形(7)振幅隨轉(zhuǎn)速變化不明顯，隨油溫、負(fù)荷變化明顯。28(3)不對(duì)中引起的振幅值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷增大而增大。轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸向振動(dòng)一般較大。本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機(jī)水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率29轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。電機(jī)水泵POPI轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障頻譜圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障全息譜轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障提純軸心軌跡30轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障頻譜圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（雙八字形）31不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（雙八字形）不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（八字形）32不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（八字形）3轉(zhuǎn)子平行不對(duì)中故障的三維全息譜圖轉(zhuǎn)子角度不對(duì)中故障的三維全息譜圖33轉(zhuǎn)子平行不對(duì)中故障的三維全息譜圖轉(zhuǎn)子角度不對(duì)中故障的三維全(四)轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障及診斷1、轉(zhuǎn)子橫向裂紋的形態(tài)

由于轉(zhuǎn)軸所受的應(yīng)力狀態(tài)不同，其橫向裂紋的形態(tài)也不同，裂紋有三種形態(tài)：a.閉裂紋；b.開裂紋：c.開閉裂紋。常開狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋常閉狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋34(四)轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障及診斷1、轉(zhuǎn)子橫向裂紋的形態(tài)常開2、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)(1)軸出現(xiàn)裂紋時(shí)，軸的剛度就不是各向同性，振動(dòng)帶有非線性性質(zhì)。振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)頻的高倍頻2f0、3f0……，相位發(fā)生變化。裂紋擴(kuò)展，剛度下降，1f0、2f0、3f0……上升，相位變化。相應(yīng)的高倍頻與2f0、3f0、5f0……與nc重合，轉(zhuǎn)子發(fā)生次諧波共振，響應(yīng)有峰值。

(2)開停車過程響應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律∵出現(xiàn)2f0、3f0……高倍頻，∴當(dāng)工作轉(zhuǎn)速通過

時(shí)（nc為臨界轉(zhuǎn)速），(3)裂紋深度對(duì)響應(yīng)的影響裂紋的擴(kuò)展隨著裂紋深度的增大而加速∴1f0、2f0的振幅上升，相位出現(xiàn)異常波動(dòng)。352、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)相應(yīng)的高倍頻與2f0、3f0、2、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)頻率特征：半臨界點(diǎn)的2f0，伴有2f0、3f0等高次諧波；振動(dòng)穩(wěn)定性：不穩(wěn)定，隨載荷不規(guī)則變化；振動(dòng)方向：徑向，軸向；相位：變化；軸心軌跡：軸心軌跡基本為圓狀；進(jìn)動(dòng)方向：正進(jìn)動(dòng)。

362、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)36轉(zhuǎn)子裂紋故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子裂紋故障頻譜圖轉(zhuǎn)子裂紋故障全息譜轉(zhuǎn)子裂紋故障提純軸心軌跡37轉(zhuǎn)子裂紋故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子裂紋故障頻譜圖轉(zhuǎn)子裂紋故障全息38383939(五)機(jī)械松動(dòng)

機(jī)械松動(dòng)現(xiàn)象是因緊固不牢引發(fā)的,振動(dòng)具有非線性特征；項(xiàng)目性質(zhì)振動(dòng)方向雖無(wú)特別容易出現(xiàn)的方向，但垂直方向的振動(dòng)出現(xiàn)可能性較大頻率特征基頻及倍頻，伴有2f0、3f0、……等倍頻，也會(huì)出現(xiàn)1/2f0，1/3f0等振動(dòng)穩(wěn)定性不穩(wěn)定，振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速變化敏感。相位特性與旋轉(zhuǎn)標(biāo)志同步軸心軌跡橢圓或紊亂。振幅如使轉(zhuǎn)速增減，振幅會(huì)突然變或減小（跳躍現(xiàn)象）40(五)機(jī)械松動(dòng)機(jī)械松動(dòng)現(xiàn)象是因緊固不牢引發(fā)的,振動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X…等成分。松動(dòng)結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機(jī)水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高41轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。電機(jī)水泵POPI轉(zhuǎn)速松動(dòng)故障引起的間入諧量未松動(dòng)時(shí)的頻譜松動(dòng)時(shí)的頻譜出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成分42松動(dòng)故障引起的間入諧量未松動(dòng)時(shí)的頻譜424343(六)動(dòng)靜碰摩1、局部摩擦：頻率包含不平衡引起的f0、2f0、3f0、……及低頻諧波f0/i。摩擦重時(shí)，i=2；摩擦輕時(shí)，i=3、4、……頻率特征：if0、f0/i振動(dòng)：不穩(wěn)定，徑向相位：反向移動(dòng)軸心軌跡：有突變點(diǎn)44(六)動(dòng)靜碰摩1、局部摩擦：44轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的時(shí)域波形轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的頻譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡45轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的時(shí)域波形轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的頻譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜46轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜46(七)自激振動(dòng)

潤(rùn)滑油起泡、喘振和蠕動(dòng)以及氣穴等都會(huì)引起自激振動(dòng)。自激振動(dòng)的最基本特點(diǎn)在于振動(dòng)頻率為相關(guān)振動(dòng)的固有頻率。

項(xiàng)目性質(zhì)項(xiàng)目性質(zhì)振動(dòng)方向無(wú)特殊方向相位有變化（非同步）頻率特征與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的固有頻率振幅轉(zhuǎn)速變化對(duì)振幅的影響較小47(七)自激振動(dòng)潤(rùn)滑油起泡、喘振和蠕動(dòng)以及氣穴等都會(huì)引油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷48油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷48油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷49油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷49喘振50喘振5051515252正常1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜碰摩1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜53正常1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜碰摩100一、緒論

齒輪箱是各類機(jī)械的變速傳動(dòng)部件，齒輪臬的運(yùn)行是否正常，涉及整臺(tái)機(jī)器或機(jī)組的工作狀態(tài).在齒輪箱中，各類部件的失效比率如表所示?！?-4-2齒輪的故障診斷失效零件失效百分比失效零件失效百分比失效零件失效百分比齒輪60%軸10%緊固件3%軸承19%箱體7%油封1%二、齒輪的振動(dòng)機(jī)理1.齒輪的嚙合振動(dòng)單雙齒嚙合區(qū)的交替變化輪齒嚙合剛度的周期性化嚙入嚙出沖擊54一、緒論§3-4-2齒輪的故障診斷失效零件失效百分比失效零以一對(duì)齒輪作為研究對(duì)象，該齒輪副可以看作一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。則其振動(dòng)方程為：

式中：x——沿作用線上齒輪的相對(duì)位移C——齒輪嚙合阻尼k(t)——齒輪嚙合剛度M1、M2——作用在主、從動(dòng)齒輪上的扭矩r2——齒輪的節(jié)圓半徑i——齒輪副的傳動(dòng)比E(t)——由齒輪的輪齒變形和誤差、故障造成的兩個(gè)齒在作用線方向上的相對(duì)位移z1、z2——齒輪的齒數(shù)n1、n2——轉(zhuǎn)速嚙合頻率為：55式中：x——沿作用線上齒輪的相對(duì)位移z1、z2——齒輪2.齒輪的制造和裝配誤差引起振動(dòng)齒輪在制造過程中，由于機(jī)床、刀具、夾具、齒坯等是各類面的誤差，以及操作不當(dāng)、工藝不良等原因，均會(huì)使齒輪產(chǎn)生各種加工誤差，如齒距累積誤差、基節(jié)偏差、齒形誤差、齒向誤差等。齒輪在裝配過程中，由于箱體、軸等零件的加工誤差、裝配不當(dāng)?shù)纫蛩匾矔?huì)使齒輪傳動(dòng)精度惡化。上述原因引起齒輪在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)頻率的振動(dòng)和嚙合振動(dòng)3.齒輪在使用過程中出現(xiàn)的損傷引起振動(dòng)磨損表面疲勞塑性變形斷裂氣蝕電蝕3.沖擊載荷引起的自由衰減振動(dòng)562.齒輪的制造和裝配誤差引起振動(dòng)齒輪在制造過程中，由于機(jī)床二、齒輪故障的振動(dòng)診斷１.齒輪損傷振動(dòng)特性：嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，并激發(fā)齒輪按其固有頻率振動(dòng)，固有頻率的振幅與其它振動(dòng)成分相比是非常大的，隨著磨損的發(fā)展，齒的剛性表現(xiàn)出非線性特點(diǎn)，頻譜是存在ifr、fr

/i，……的分頻成分。２.齒輪偏心振動(dòng)特性：齒輪存在偏心時(shí)，齒輪每轉(zhuǎn)中的壓力時(shí)大里小地變化，致使嚙合振動(dòng)的振幅受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，其頻譜包含fr、fm及邊頻帶fm±fr。３.齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡振動(dòng)特性：主要頻率成分和與正常情況基本相同，即頻譜包含fr、fm，但旋轉(zhuǎn)頻率振動(dòng)的振幅較正常情況大。4.齒輪局部缺陷振動(dòng)特性：齒輪嚙合過程中，將激發(fā)異常大的沖擊振動(dòng)，在振動(dòng)波形上出現(xiàn)較大的周期性脈沖幅值，即頻譜包含fr、及其高次諧波nfr。57二、齒輪故障的振動(dòng)診斷１.齒輪損傷振動(dòng)特性：嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊振振動(dòng)特性：齒輪在每轉(zhuǎn)中的速度將時(shí)快時(shí)慢的變化，致使嚙合振動(dòng)的頻率受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，即頻譜包含fr、fm，及邊頻帶fm±nfr。５.齒距誤差振動(dòng)特性：因嚙合頻率大于固有頻率，所以，齒輪只發(fā)生嚙合頻率成分的振動(dòng)，而不發(fā)生固有頻率的振動(dòng)。６.高速旋轉(zhuǎn)齒輪的振動(dòng)注意：實(shí)際譜線通常很難以單一頻率出現(xiàn)，而表現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)的頻段。故障現(xiàn)象很少以單一形式出現(xiàn)，而往往是多種故障的綜合。58振動(dòng)特性：齒輪在每轉(zhuǎn)中的速度將時(shí)快時(shí)慢的變化，致使嚙合振動(dòng)的5959齒輪正常1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪裂紋1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪磨損1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪偏心1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜60齒輪正常1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪裂紋1齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來(lái)越豐富，幅值增加?？捎玫诡l譜作進(jìn)一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X61齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。O齒輪故障診斷

1、正常2、磨損3、負(fù)載4、齒輪偏心和齒隙游移62齒輪故障診斷

1、正常2、磨損3、負(fù)載4、齒輪故障診斷

5、齒輪不對(duì)中6、齒斷、齒裂7、齒輪組合狀態(tài)問題63故障診斷

5、齒輪不對(duì)中6、齒斷、齒裂7、齒輪組合狀齒輪故障診斷

8、齒的擺動(dòng)故障64齒輪故障診斷

8、齒的擺動(dòng)故障64(一）疲勞剝落

1、原因：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，首先在表面下一定深處(最大剪應(yīng)力)形成裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面，使表面發(fā)生剝落坑，最后發(fā)展到大片剝落，到疲勞剝落。2、后果：疲勞會(huì)造成運(yùn)載時(shí)的沖擊載荷、振動(dòng)和噪聲。在正常工作條件下，疲勞剝落是滾動(dòng)軸承失效的主要原因。所以，一般所說的軸承壽命就是指軸承的疲勞壽命。軸承的壽命試驗(yàn)就是疲勞試驗(yàn)。（二）磨損1、原因：(1)滾道和滾動(dòng)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及異物侵入了引起表面磨損(2)潤(rùn)滑不良會(huì)使磨損加劇2、后果：(1)軸承游隙增大(2)表面粗糙度增加(3)運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低(4)振動(dòng)、噪聲增大§3-4-2軸承的故障診斷一、滾動(dòng)軸承的故障類型65(一）疲勞剝落§3-4-2軸承的故障診斷一、滾動(dòng)軸承的故（三）塑性變形（壓痕）1、原因：(1)工作載荷過重時(shí)，軸承受到過大的沖擊載荷或靜載荷(2)因熱變形引起額外載荷(3)硬度很高的異物侵入都會(huì)形成表面壓痕或劃痕2、后果：(1)引起運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲(2)壓痕引起的沖擊載荷進(jìn)一步引起附近表面的剝落（四）腐蝕1、原因：(1)潤(rùn)滑油、水份、濕氣的化學(xué)腐蝕(2)電腐蝕、軸承表面有電通過時(shí)，使表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕(3)微振腐蝕、套圈與孔或內(nèi)圈與軸有微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生銹蝕2、后果：表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、凹坑、銹斑等（五）斷裂原因：(1)載荷過大引起軸承零件破裂(2)磨削、熱處理，裝配引起的殘余應(yīng)力(3)工作時(shí)熱壓力過大(4)裝配不當(dāng)（六）膠合膠合即：一個(gè)表面上的金屬粘附到另一個(gè)表面上的現(xiàn)象原因：潤(rùn)滑不良、高速重載下摩擦發(fā)熱在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度、導(dǎo)致表面燒傷及膠合66（三）塑性變形（壓痕）（四）腐蝕（五）斷裂（六）膠合66（七）保持架損壞原因：裝配不當(dāng)引起保持架發(fā)生變形，增加保持架上滾動(dòng)體之間的摩擦或滾動(dòng)體卡死，或保持架與內(nèi)外圈發(fā)生摩擦二、滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的特征缺陷部位一般公式 外圈靜止、內(nèi)圈運(yùn)動(dòng)內(nèi)圈靜止、外圈運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)體缺陷外圈（內(nèi)滾道）缺陷內(nèi)圈（外滾道）缺陷（一）低頻段的旋轉(zhuǎn)頻率67（七）保持架損壞二、滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的特征缺陷部位一般公式D—節(jié)圓直徑d—滾珠直徑—接觸角z—滾珠數(shù)R—軸的轉(zhuǎn)速頻率dD外環(huán)故障頻率內(nèi)環(huán)故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環(huán)保持架碰內(nèi)環(huán)68D—節(jié)圓直徑dD外環(huán)故障頻率68（二）低頻段的固有振動(dòng)頻率

當(dāng)軸承結(jié)構(gòu)不合適或有缺陷時(shí)，外部振源激發(fā)各元件以其固有頻率振動(dòng)固有頻率與材料、外形、質(zhì)量有關(guān)，與振動(dòng)及軸的回轉(zhuǎn)頻率無(wú)關(guān)。1、內(nèi)外圈固有頻率

式中：

——彈性模量，鋼材為210

——變形波數(shù)，＝2，3，…

——套圈橫截面的慣性矩，——套圈橫截面面積，，b軸承寬，h套圈厚

——套圈橫截中性軸直徑，mm

69（二）低頻段的固有振動(dòng)頻率1、內(nèi)外圈固有頻率式例：6205軸承內(nèi)圈彎曲的固有頻率為k＝2345f(kHz)=3.9411.1431.3634.542、鋼球的固有頻率：R——鋼球半徑（三）滾動(dòng)軸承有異常時(shí)的振動(dòng)特性(1)軸承元件受力變形引起的振動(dòng)：主要頻率成分為：(2)旋轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)引起的振動(dòng)：主要頻率成分為：(3)滾動(dòng)體直徑不一致引起的振動(dòng)軸承元件受力變形引起的振動(dòng)：主要頻率成分為：1.由滾動(dòng)軸承構(gòu)造引起的振動(dòng)2.由滾動(dòng)軸承的非線性引起的振動(dòng)主要頻率成分為：注意:振動(dòng)常發(fā)生在深槽球軸承中,在自動(dòng)調(diào)心滾動(dòng)軸承上不常發(fā)生70例：6205軸承內(nèi)圈彎曲的固有頻率為2、鋼球的固有頻率：R—滾動(dòng)軸承的軸向剛度呈非線性，特別是當(dāng)潤(rùn)滑不良時(shí)，易產(chǎn)生異常的軸向振動(dòng)。剛度曲線呈對(duì)稱非線性時(shí)：振動(dòng)頻率nfr；剛度曲線呈非對(duì)稱非線性時(shí)：振動(dòng)頻率3.精加工波紋引起的振動(dòng)波紋位置波紋凸起數(shù)振動(dòng)頻率內(nèi)圈nz±1nf0±fr外圈nz±1nfc振動(dòng)體2n2n±fc71滾動(dòng)軸承的軸向剛度呈非線性，特別是當(dāng)潤(rùn)滑不良時(shí)，易產(chǎn)3.滾動(dòng)軸承損傷(缺陷)引起的振動(dòng)當(dāng)滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈出現(xiàn)嚴(yán)重磨損等情況時(shí)，軸承會(huì)出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸心（內(nèi)圈中心）便會(huì)繞外圈中心擺動(dòng)，如圖4示，此時(shí)的振動(dòng)頻率為nfr(1)軸承嚴(yán)重磨損引起偏心時(shí)的振動(dòng)(2)軸承內(nèi)圈損傷軸承內(nèi)滾道產(chǎn)生損傷時(shí)，如：剝落、裂紋、點(diǎn)蝕等（如圖1所示），若滾動(dòng)軸無(wú)徑向間隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生頻率為nZf0（n＝1，2,…）的沖擊振動(dòng)。通常滾動(dòng)軸承都有徑向間隙，且為單邊載荷，根據(jù)點(diǎn)蝕部分與滾動(dòng)體發(fā)生沖擊接觸的位置的不同，振動(dòng)的振幅大小會(huì)發(fā)生周期性的變化，即發(fā)生振幅調(diào)制。若以軸旋轉(zhuǎn)頻率fr進(jìn)行振幅調(diào)制，這時(shí)的振動(dòng)頻率為nfo士fr（n＝1，2…）；若以滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率（即保持架旋轉(zhuǎn)頻率）fc進(jìn)行振幅調(diào)制，這時(shí)的振動(dòng)頻率為nfo±fc（n＝1，2，…）。723.滾動(dòng)軸承損傷(缺陷)引起的振動(dòng)當(dāng)滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈出現(xiàn)嚴(yán)重(3)軸承外圈損傷當(dāng)軸承外圈產(chǎn)生損傷時(shí)，如剝落、裂紋、點(diǎn)蝕等（如圖2所示），在滾動(dòng)體通過時(shí)也會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)。由于點(diǎn)蝕的位置與載荷方向的相對(duì)位置關(guān)系是一定的，所以，這時(shí)不存在振幅調(diào)制的情況，振動(dòng)頻率為nZfi(n＝1，2,…)，振動(dòng)波形如圖所示。73(3)軸承外圈損傷73(4)滾動(dòng)體損傷

當(dāng)軸承滾動(dòng)體產(chǎn)生損傷時(shí)，如剝落、裂紋、點(diǎn)蝕等，缺陷部位通過內(nèi)圈或外圈滾道表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)。在滾動(dòng)軸承無(wú)徑向間隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生頻率為nfb（n＝1，2,…）的沖擊振動(dòng)。通常滾動(dòng)軸承都有徑向間隙，因此，同內(nèi)圈存在點(diǎn)蝕時(shí)的情況一樣，根據(jù)點(diǎn)蝕部位與內(nèi)圈或外圈發(fā)生沖擊接觸的位置不同，也會(huì)發(fā)生振幅調(diào)制的情況，不過此時(shí)是以滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率fc進(jìn)行振幅調(diào)制。這時(shí)的振動(dòng)頻率為nfb士fc，74(4)滾動(dòng)體損傷

當(dāng)軸承滾動(dòng)體產(chǎn)生損傷時(shí)，如剝落、(四)軸承部件損傷特征頻率75(四)軸承部件損傷特征頻率757676滾動(dòng)軸承故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。隨著故障發(fā)展，它的幅值增加，并有諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。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77滾動(dòng)軸承故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。電機(jī)離帶滾動(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05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk78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0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.5079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)

滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)

待測(cè)滾動(dòng)軸承

測(cè)點(diǎn)的分布情況

80滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)待測(cè)滾動(dòng)軸承測(cè)點(diǎn)的分布情況80滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)時(shí)域波形圖81滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)時(shí)域波形圖81目前使用的方法有很多，如振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)、噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)、光纖傳感器技術(shù)、電渦流傳感器技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)、油液分析技術(shù)、紅外光譜分析、油膜電阻法等檢測(cè)方法，二、滾動(dòng)軸承的故障診斷方法82目前使用的方法有很多，如振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、溫度監(jiān)習(xí)題：簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、機(jī)械松動(dòng)、碰摩、自激振動(dòng)的振動(dòng)特點(diǎn)。簡(jiǎn)述齒輪故障類型及其振動(dòng)特點(diǎn)？滾動(dòng)軸承的主要故障有哪些？常用哪些診斷方法？做presentation介紹其中2種，比較優(yōu)缺點(diǎn)。83習(xí)題：83§3-4典型零部件故障的振動(dòng)診斷

1.振幅

位移振幅通常用：峰－峰值(P－P值)表示；速度振幅通常用：有效值（振動(dòng)烈度）Vrms來(lái)表示；加速度振幅通常用：峰值表示。旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷中通常用：通頻振幅——同時(shí)受不同頻率的激勵(lì)力作用的設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)濾波得到的各種頻率分量的疊加值；基頻振幅——轉(zhuǎn)頻下按正弦規(guī)律振動(dòng)的幅值。

2.振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率分為基頻和倍頻（各次諧波頻率）。特定的頻率→對(duì)應(yīng)一定的故障。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率以轉(zhuǎn)頻的倍頻、分倍頻的形式出現(xiàn)。3.相位許多設(shè)備故障從幅值譜上不易區(qū)分時(shí)，需對(duì)相位作進(jìn)一步的分析?！?-4-1緒論一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特征參量

84§3-4典型零部件故障的振動(dòng)診斷

1.振幅§3-4-14.轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速變化與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有非常密切的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)地變化。例如：離心式壓縮機(jī)：喘振→轉(zhuǎn)速波動(dòng)；動(dòng)靜碰磨→轉(zhuǎn)速波動(dòng)。5.時(shí)域波形時(shí)域波形綜合反映了振動(dòng)信號(hào)的振幅、頻率、相位，可簡(jiǎn)單直觀地表示振動(dòng)情況。6.軸心軌跡軸心軌跡是軸心上的點(diǎn)相對(duì)于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡，形象地反映了轉(zhuǎn)子的實(shí)際振動(dòng)情況。

7.軸位移（軸向位置）軸向位置是止推盤和止推軸承之間的相對(duì)位移。例如：轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部件之間的軸向摩擦、喘振等都會(huì)引起軸向位置的變化。8.軸心位置軸心位置是描述安裝在軸承中的轉(zhuǎn)軸平均位置的特征參量。例如：軸承座磨損→軸頸偏心。渦流傳感器的直流分量表示軸心位置的變化。854.轉(zhuǎn)速29.差脹、機(jī)殼膨脹對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，由于轉(zhuǎn)子較長(zhǎng)，在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子受熱快，沿軸向膨脹量比汽缸大，兩者的熱膨脹差稱為“差脹”。轉(zhuǎn)子的熱膨脹>汽缸的熱膨脹，稱為“正差脹”；轉(zhuǎn)子的熱膨脹<汽缸的熱膨脹，稱為“負(fù)差脹”。正差脹多出現(xiàn)在開機(jī)過程，負(fù)差脹多出現(xiàn)在停機(jī)過程。對(duì)大型汽輪機(jī)組，除了測(cè)“差脹”外，還應(yīng)測(cè)機(jī)殼膨脹量，有助于得到汽缸與轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)熱膨脹信息，對(duì)比熱膨脹和脹差量，判斷汽缸與轉(zhuǎn)子熱膨脹是否正常10.慢轉(zhuǎn)偏心距慢轉(zhuǎn)偏心距指的是機(jī)器靜止時(shí)的彎曲量，如果在允許的范圍內(nèi)，機(jī)器可以起動(dòng)。測(cè)量方法：起動(dòng)時(shí)用渦流傳感器測(cè)得的信號(hào)中的交流信號(hào)峰－峰值表示。11.工藝參數(shù)12.電流、電壓測(cè)量869.差脹、機(jī)殼膨脹3旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障分析常用方法（1）波特圖（Bodeplot）是機(jī)器振幅與轉(zhuǎn)速頻率，相位與轉(zhuǎn)速頻率的關(guān)系曲線。

（2）極坐標(biāo)圖是把上述幅頻特性和相頻特性曲線綜合在極坐標(biāo)上表示出來(lái)所示。

（3)軸心位置圖借助于相互垂直的兩個(gè)電渦流傳感器，監(jiān)測(cè)直流間隙電壓，即可得到轉(zhuǎn)子軸頸中心的徑向位置。（4)軸心軌跡圖渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軌跡稱之為軸心軌跡如所示。87旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障分析常用方法4885896907（5)頻譜圖振動(dòng)信號(hào)絕大多數(shù)是由多種激勵(lì)信號(hào)合成的復(fù)雜信號(hào)，按照傅里葉分析原理，這種復(fù)雜信號(hào)可以分解為一系列諧波分量（即頻率成分），每一諧波分量又含有幅值和相位特征量。各個(gè)諧波分量以頻率軸為坐標(biāo)，按頻率高低排列起來(lái)的譜圖，就叫頻譜圖。各諧波分量分別以幅值或相位特征量來(lái)表示，分別稱為幅值頻譜（簡(jiǎn)稱幅值譜）和相位頻譜（注意與波特圖的區(qū)別）。91（5)頻譜圖振動(dòng)信號(hào)絕大多數(shù)是由多種激勵(lì)信號(hào)合成的復(fù)雜信929為了便于識(shí)別各頻率成分（包括基頻、倍頻及分?jǐn)?shù)倍頻等）與故障的聯(lián)系，常將頻譜圖的頻率軸（橫坐標(biāo)）改用工作頻率的倍數(shù)來(lái)表示，而縱坐標(biāo)仍表示幅值。這種譜圖稱為階比幅值譜。93為了便于識(shí)別各頻率成分（包括基頻、倍頻及分?jǐn)?shù)倍頻等）與故障的二.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)1.測(cè)試對(duì)象和測(cè)量部位的選擇2.轉(zhuǎn)軸振動(dòng)測(cè)量3.機(jī)殼振動(dòng)測(cè)量4.相位測(cè)量5.轉(zhuǎn)速測(cè)量6.軸位移測(cè)量7.軸心軌跡測(cè)量8.軸心位置測(cè)量9.軸承溫度測(cè)量10.工藝參數(shù)測(cè)量94二.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)1.測(cè)試對(duì)象和測(cè)量部位的選擇11三、旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的原因（一）設(shè)計(jì)、制造

1.設(shè)計(jì)不當(dāng)：動(dòng)態(tài)性能不良，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)；2.結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中；3.工作轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)；4.運(yùn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)速接近或落入非穩(wěn)定區(qū)；5.零部件加工、制造不良，精度不夠；6.零部件材質(zhì)不良，精度不夠，制造缺陷；7.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求。

（二）安裝維修

1.安裝不當(dāng)，零部件錯(cuò)位，預(yù)負(fù)荷大；2.軸系對(duì)中不良；3.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)；4.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；5.轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度；6.安裝或維修過程中破壞了機(jī)器原有的配合精度。95三、旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的原因（一）設(shè)計(jì)、制造（二）安裝維修三.運(yùn)行操作1.機(jī)器在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行(如超轉(zhuǎn)速、超負(fù)荷等)改變機(jī)器工作特性；2.潤(rùn)滑或冷卻不良；3.旋轉(zhuǎn)體局部損壞或結(jié)垢；4.工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量、負(fù)荷等)操作不當(dāng)，機(jī)器運(yùn)行失穩(wěn)；5.啟、停車過程中操作不當(dāng)，暖機(jī)不夠，熱膨脹不均勻或臨界區(qū)停留時(shí)間長(zhǎng)。四.機(jī)器劣化1.長(zhǎng)期運(yùn)行轉(zhuǎn)子撓度增大；2.旋轉(zhuǎn)體局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋；3.零部件磨損、點(diǎn)蝕或腐蝕等；4.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)；5.機(jī)器沉降不均勻，機(jī)器殼體變形。96三.運(yùn)行操作1.機(jī)器在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行(如超轉(zhuǎn)速、超負(fù)荷§3-4-2轉(zhuǎn)軸組件的故障診斷一、緒論轉(zhuǎn)軸組件：指旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)中重要的一類基礎(chǔ)件，以旋轉(zhuǎn)軸為中心，包括齒輪、葉輪、等工作件、聯(lián)軸器以及支承在內(nèi)的組合非轉(zhuǎn)動(dòng)部件：滑動(dòng)軸承、軸承座、機(jī)殼等。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的特殊性：1.振動(dòng)一般呈很強(qiáng)的周期性；2.大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)主要是轉(zhuǎn)軸?！嘈D(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)其振動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行的。二、轉(zhuǎn)軸組件的故障類型及其特點(diǎn)轉(zhuǎn)軸組件的常見故障現(xiàn)象有不平衡、不同軸（不對(duì)中）、機(jī)械松動(dòng)等97§3-4-2轉(zhuǎn)軸組件的故障診斷轉(zhuǎn)軸組件：指旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)中重三、基于全息譜分析技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)98三、基于全息譜分析技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15四.轉(zhuǎn)機(jī)械故障分類和故障診斷搜索

油膜渦動(dòng)旋轉(zhuǎn)脫離喘振流體激勵(lì)支座松動(dòng)密封磨損低頻管道激勵(lì)不平衡不對(duì)中碰磨轉(zhuǎn)子裂紋高頻管道激勵(lì)工頻干擾1.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障分類故障低頻高頻其他基頻99四.轉(zhuǎn)機(jī)械故障分類和故障診斷搜索2.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障搜索1002.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障搜索17(一)轉(zhuǎn)子不平衡故障及診斷

1、轉(zhuǎn)子不平衡的原因：轉(zhuǎn)子不平衡可分為：原始不平衡、漸發(fā)性不平衡、突發(fā)性不平衡。

(1)原始不平衡（轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心）原因(2)漸發(fā)性不平衡原因振動(dòng)值隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。原因(3)突發(fā)性不平衡振動(dòng)值突然顯著增大后穩(wěn)定在一定水平上。101(一)轉(zhuǎn)子不平衡故障及診斷原因(2)漸發(fā)性不平衡原因2.轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的特點(diǎn)(1)振動(dòng)的時(shí)域波形近似為正弦波；(2)在頻譜圖中，能量集中在基頻，會(huì)出現(xiàn)較小的高次諧波；(3)當(dāng)ω<ωn時(shí)，振幅隨轉(zhuǎn)速增大而增大；當(dāng)ω>ωn時(shí)，轉(zhuǎn)速增大時(shí)振幅趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值；當(dāng)ω≈ωn時(shí)，振幅具有最大的峰值。(4)轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為一橢圓,由于轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的響應(yīng)在x、y方向振幅不同，相位差也不是。(5)工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，相位穩(wěn)定。(6)振動(dòng)的強(qiáng)烈程度對(duì)轉(zhuǎn)速變化很敏感。3.轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方法是根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡的振動(dòng)特點(diǎn)來(lái)診斷，主要看振動(dòng)信號(hào)的波形、特征頻率、相位穩(wěn)定性、軸心軌跡等。1022.轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的特點(diǎn)19轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動(dòng)不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風(fēng)機(jī)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103轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。透平風(fēng)機(jī)齒輪箱1X4.注意(1)對(duì)于老設(shè)備：工頻分量增大時(shí)，可能有較大的不平衡；(2)對(duì)新安裝設(shè)備，工頻分量增大時(shí)，可能還有下述因素的影響：轉(zhuǎn)子是否遇到臨界轉(zhuǎn)速？——常用其它方法確定臨界轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子是否與基礎(chǔ)共振？——可用相位分析方法診斷。

基礎(chǔ)共振：使機(jī)組上各點(diǎn)都以同一頻率和相位振動(dòng)。不平衡造成的振動(dòng)在順旋轉(zhuǎn)方向上各點(diǎn)振動(dòng)有相位差。(3)用渦流傳感器不接觸測(cè)量時(shí)，注意測(cè)點(diǎn)處軸頸加工的不同心或橢圓?？捎媒档娃D(zhuǎn)速的方法來(lái)檢驗(yàn)。若低速時(shí)振動(dòng)與高速時(shí)相同，則為假不平衡。5.轉(zhuǎn)子不平衡分類轉(zhuǎn)子不平衡可分為動(dòng)不平衡與靜不平衡。(1)靜不平衡：僅使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏心距e的不平衡稱靜不平衡，它只要在e的相對(duì)方向加平衡塊配重就可消除。(2)動(dòng)不平衡：轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在兩軸承的連線上，在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力矩，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能檢測(cè)出來(lái)，找到配重的位置。1044.注意21全息動(dòng)平衡:105全息動(dòng)平衡:22(二)轉(zhuǎn)子彎曲故障及診斷

1、轉(zhuǎn)子彎曲的種類(1)永久性彎曲：轉(zhuǎn)子成弓形彎曲后無(wú)法恢復(fù)。啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)就大；(2)轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲：可以恢復(fù)的彎曲。隨升速振幅變大。2.轉(zhuǎn)子弓形彎曲（永久性彎曲）的原因及振動(dòng)特點(diǎn)

(1)原因a、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理、制造誤差、材質(zhì)不均勻。b.安裝、維修：1）長(zhǎng)期存放不當(dāng)引發(fā)永久性彎曲；2）軸承安裝錯(cuò)位，轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷。c、運(yùn)行操作：高速高溫機(jī)器停機(jī)后未及時(shí)盤車。d、機(jī)器劣化：轉(zhuǎn)子熱穩(wěn)定性差，長(zhǎng)期運(yùn)行后自然彎曲。

106(二)轉(zhuǎn)子彎曲故障及診斷1、轉(zhuǎn)子彎曲的種類23(2)振動(dòng)特征a、特征頻率：1倍頻，并伴有2倍頻。b、振動(dòng)穩(wěn)定：振動(dòng)方向?yàn)閺较颉⑤S向，相位特征穩(wěn)定。c、軸心軌跡：橢圓d、振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化明顯e、時(shí)域波形：正弦波(3)其它識(shí)別方法：a、機(jī)器開始升速運(yùn)行時(shí)，在低速階段振動(dòng)幅值就較大；b、剛性轉(zhuǎn)子兩端相位差180。4、轉(zhuǎn)子臨時(shí)彎曲的原因及振動(dòng)特性

(1)原因a、設(shè)計(jì)制造：結(jié)構(gòu)不合理，制造誤差大，材質(zhì)不均勻；b、安裝、維修：轉(zhuǎn)子有較大的預(yù)負(fù)荷；c、運(yùn)行操作：升速過快，加載太大；d、機(jī)器裂化：轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性差。107(2)振動(dòng)特征24(2)振動(dòng)特性：a、特征頻率：1倍頻，伴有2倍頻。b、振動(dòng)穩(wěn)定性：振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯，振動(dòng)方向?yàn)閺较?、軸向，相位特征穩(wěn)定（正常運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定，升機(jī)過程中有變化）。c、軸心軌跡：橢圓(3)其它識(shí)別方法：升速過程振幅大，往往不能正常啟動(dòng)。108(2)振動(dòng)特性：25(三)轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障分及診斷1、轉(zhuǎn)子不對(duì)中形式(1)平行不對(duì)中：軸線平行位移(2)角度不對(duì)中：軸線角度位移(3)綜合不對(duì)中：軸線綜合位移正確對(duì)中e=0,=0平行不對(duì)中e0,=0角度不對(duì)中e=0,0綜合不對(duì)中e0,0109(三)轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障分及診斷1、轉(zhuǎn)子不對(duì)中形式正確對(duì)2、產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不對(duì)中的原因(1)初始安裝誤差；(2)負(fù)載、自重作用使轉(zhuǎn)子彎曲；(3)支承架不均勻膨脹引起熱態(tài)工作下轉(zhuǎn)子對(duì)中不良(熱不對(duì)中)；(4)地基不均勻下沉。3、轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的特征(1)轉(zhuǎn)子不對(duì)中改變了軸承中的油膜壓力，使聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)支承負(fù)荷變化較大，負(fù)荷小的軸承可能引起油膜失穩(wěn)?！嗖粚?duì)中現(xiàn)象的最大振動(dòng)在緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端的軸承上。(2)平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng)如果：軸承座x、y方向剛度相同，則振幅大的方向?yàn)椴粚?duì)中方向；軸承座x、y方向剛度不同，應(yīng)經(jīng)計(jì)算求得。角度不對(duì)中主要引起軸向振動(dòng)，剛性轉(zhuǎn)子A軸>A徑。

1102、產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不對(duì)中的原因27(3)不對(duì)中引起的振幅值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷增大而增大。(4)不對(duì)中使聯(lián)軸器兩側(cè)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生相位差。對(duì)于剛性聯(lián)軸節(jié)：

平行不對(duì)中：聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的徑向振動(dòng)相位差約180o；

角度不對(duì)中：聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸向振動(dòng)相位差約180o；聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的徑向振動(dòng)同相；(5)從振動(dòng)的頻率成分來(lái)看，不同形式的不對(duì)中頻率成分不同。對(duì)剛性聯(lián)軸節(jié)：平行不對(duì)中：易激起2fn，也存在fn及高頻；角度不對(duì)中：易激起同頻振動(dòng)，也存在高頻；(6)軸心軌跡：香蕉形、8字形(7)振幅隨轉(zhuǎn)速變化不明顯，隨油溫、負(fù)荷變化明顯。111(3)不對(duì)中引起的振幅值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷增大而增大。轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸向振動(dòng)一般較大。本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機(jī)水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率112轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。電機(jī)水泵POPI轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障頻譜圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障全息譜轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障提純軸心軌跡113轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障頻譜圖轉(zhuǎn)子不對(duì)中故不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（雙八字形）114不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（雙八字形）不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（八字形）115不對(duì)中故障的全息譜圖不對(duì)中故障的提純軸心軌跡（八字形）3轉(zhuǎn)子平行不對(duì)中故障的三維全息譜圖轉(zhuǎn)子角度不對(duì)中故障的三維全息譜圖116轉(zhuǎn)子平行不對(duì)中故障的三維全息譜圖轉(zhuǎn)子角度不對(duì)中故障的三維全(四)轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障及診斷1、轉(zhuǎn)子橫向裂紋的形態(tài)

由于轉(zhuǎn)軸所受的應(yīng)力狀態(tài)不同，其橫向裂紋的形態(tài)也不同，裂紋有三種形態(tài)：a.閉裂紋；b.開裂紋：c.開閉裂紋。常開狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋常閉狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子裂紋117(四)轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障及診斷1、轉(zhuǎn)子橫向裂紋的形態(tài)常開2、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)(1)軸出現(xiàn)裂紋時(shí)，軸的剛度就不是各向同性，振動(dòng)帶有非線性性質(zhì)。振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)頻的高倍頻2f0、3f0……，相位發(fā)生變化。裂紋擴(kuò)展，剛度下降，1f0、2f0、3f0……上升，相位變化。相應(yīng)的高倍頻與2f0、3f0、5f0……與nc重合，轉(zhuǎn)子發(fā)生次諧波共振，響應(yīng)有峰值。

(2)開停車過程響應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律∵出現(xiàn)2f0、3f0……高倍頻，∴當(dāng)工作轉(zhuǎn)速通過

時(shí)（nc為臨界轉(zhuǎn)速），(3)裂紋深度對(duì)響應(yīng)的影響裂紋的擴(kuò)展隨著裂紋深度的增大而加速∴1f0、2f0的振幅上升，相位出現(xiàn)異常波動(dòng)。1182、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)相應(yīng)的高倍頻與2f0、3f0、2、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)頻率特征：半臨界點(diǎn)的2f0，伴有2f0、3f0等高次諧波；振動(dòng)穩(wěn)定性：不穩(wěn)定，隨載荷不規(guī)則變化；振動(dòng)方向：徑向，軸向；相位：變化；軸心軌跡：軸心軌跡基本為圓狀；進(jìn)動(dòng)方向：正進(jìn)動(dòng)。

1192、軸出現(xiàn)裂紋故障后的特點(diǎn)36轉(zhuǎn)子裂紋故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子裂紋故障頻譜圖轉(zhuǎn)子裂紋故障全息譜轉(zhuǎn)子裂紋故障提純軸心軌跡120轉(zhuǎn)子裂紋故障時(shí)域波形圖轉(zhuǎn)子裂紋故障頻譜圖轉(zhuǎn)子裂紋故障全息1213812239(五)機(jī)械松動(dòng)

機(jī)械松動(dòng)現(xiàn)象是因緊固不牢引發(fā)的,振動(dòng)具有非線性特征；項(xiàng)目性質(zhì)振動(dòng)方向雖無(wú)特別容易出現(xiàn)的方向，但垂直方向的振動(dòng)出現(xiàn)可能性較大頻率特征基頻及倍頻，伴有2f0、3f0、……等倍頻，也會(huì)出現(xiàn)1/2f0，1/3f0等振動(dòng)穩(wěn)定性不穩(wěn)定，振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速變化敏感。相位特性與旋轉(zhuǎn)標(biāo)志同步軸心軌跡橢圓或紊亂。振幅如使轉(zhuǎn)速增減，振幅會(huì)突然變或減?。ㄌS現(xiàn)象）123(五)機(jī)械松動(dòng)機(jī)械松動(dòng)現(xiàn)象是因緊固不牢引發(fā)的,振動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X…等成分。松動(dòng)結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機(jī)水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高124轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。電機(jī)水泵POPI轉(zhuǎn)速松動(dòng)故障引起的間入諧量未松動(dòng)時(shí)的頻譜松動(dòng)時(shí)的頻譜出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成分125松動(dòng)故障引起的間入諧量未松動(dòng)時(shí)的頻譜4212643(六)動(dòng)靜碰摩1、局部摩擦：頻率包含不平衡引起的f0、2f0、3f0、……及低頻諧波f0/i。摩擦重時(shí)，i=2；摩擦輕時(shí)，i=3、4、……頻率特征：if0、f0/i振動(dòng)：不穩(wěn)定，徑向相位：反向移動(dòng)軸心軌跡：有突變點(diǎn)127(六)動(dòng)靜碰摩1、局部摩擦：44轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的時(shí)域波形轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的頻譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡128轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的時(shí)域波形轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的頻譜轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜129轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的提純軸心軌跡轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨的高頻全息譜46(七)自激振動(dòng)

潤(rùn)滑油起泡、喘振和蠕動(dòng)以及氣穴等都會(huì)引起自激振動(dòng)。自激振動(dòng)的最基本特點(diǎn)在于振動(dòng)頻率為相關(guān)振動(dòng)的固有頻率。

項(xiàng)目性質(zhì)項(xiàng)目性質(zhì)振動(dòng)方向無(wú)特殊方向相位有變化（非同步）頻率特征與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的固有頻率振幅轉(zhuǎn)速變化對(duì)振幅的影響較小130(七)自激振動(dòng)潤(rùn)滑油起泡、喘振和蠕動(dòng)以及氣穴等都會(huì)引油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷131油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷48油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷132油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的診斷49喘振133喘振501345113552正常1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜碰摩1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜136正常1000r/min下聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜碰摩100一、緒論

齒輪箱是各類機(jī)械的變速傳動(dòng)部件，齒輪臬的運(yùn)行是否正常，涉及整臺(tái)機(jī)器或機(jī)組的工作狀態(tài).在齒輪箱中，各類部件的失效比率如表所示?！?-4-2齒輪的故障診斷失效零件失效百分比失效零件失效百分比失效零件失效百分比齒輪60%軸10%緊固件3%軸承19%箱體7%油封1%二、齒輪的振動(dòng)機(jī)理1.齒輪的嚙合振動(dòng)單雙齒嚙合區(qū)的交替變化輪齒嚙合剛度的周期性化嚙入嚙出沖擊137一、緒論§3-4-2齒輪的故障診斷失效零件失效百分比失效零以一對(duì)齒輪作為研究對(duì)象，該齒輪副可以看作一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。則其振動(dòng)方程為：

式中：x——沿作用線上齒輪的相對(duì)位移C——齒輪嚙合阻尼k(t)——齒輪嚙合剛度M1、M2——作用在主、從動(dòng)齒輪上的扭矩r2——齒輪的節(jié)圓半徑i——齒輪副的傳動(dòng)比E(t)——由齒輪的輪齒變形和誤差、故障造成的兩個(gè)齒在作用線方向上的相對(duì)位移z1、z2——齒輪的齒數(shù)n1、n2——轉(zhuǎn)速嚙合頻率為：138式中：x——沿作用線上齒輪的相對(duì)位移z1、z2——齒輪2.齒輪的制造和裝配誤差引起振動(dòng)齒輪在制造過程中，由于機(jī)床、刀具、夾具、齒坯等是各類面的誤差，以及操作不當(dāng)、工藝不良等原因，均會(huì)使齒輪產(chǎn)生各種加工誤差，如齒距累積誤差、基節(jié)偏差、齒形誤差、齒向誤差等。齒輪在裝配過程中，由于箱體、軸等零件的加工誤差、裝配不當(dāng)?shù)纫蛩匾矔?huì)使齒輪傳動(dòng)精度惡化。上述原因引起齒輪在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)頻率的振動(dòng)和嚙合振動(dòng)3.齒輪在使用過程中出現(xiàn)的損傷引起振動(dòng)磨損表面疲勞塑性變形斷裂氣蝕電蝕3.沖擊載荷引起的自由衰減振動(dòng)1392.齒輪的制造和裝配誤差引起振動(dòng)齒輪在制造過程中，由于機(jī)床二、齒輪故障的振動(dòng)診斷１.齒輪損傷振動(dòng)特性：嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，并激發(fā)齒輪按其固有頻率振動(dòng)，固有頻率的振幅與其它振動(dòng)成分相比是非常大的，隨著磨損的發(fā)展，齒的剛性表現(xiàn)出非線性特點(diǎn)，頻譜是存在ifr、fr

/i，……的分頻成分。２.齒輪偏心振動(dòng)特性：齒輪存在偏心時(shí)，齒輪每轉(zhuǎn)中的壓力時(shí)大里小地變化，致使嚙合振動(dòng)的振幅受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，其頻譜包含fr、fm及邊頻帶fm±fr。３.齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡振動(dòng)特性：主要頻率成分和與正常情況基本相同，即頻譜包含fr、fm，但旋轉(zhuǎn)頻率振動(dòng)的振幅較正常情況大。4.齒輪局部缺陷振動(dòng)特性：齒輪嚙合過程中，將激發(fā)異常大的沖擊振動(dòng)，在振動(dòng)波形上出現(xiàn)較大的周期性脈沖幅值，即頻譜包含fr、及其高次諧波nfr。140二、齒輪故障的振動(dòng)診斷１.齒輪損傷振動(dòng)特性：嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊振振動(dòng)特性：齒輪在每轉(zhuǎn)中的速度將時(shí)快時(shí)慢的變化，致使嚙合振動(dòng)的頻率受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，即頻譜包含fr、fm，及邊頻帶fm±nfr。５.齒距誤差振動(dòng)特性：因嚙合頻率大于固有頻率，所以，齒輪只發(fā)生嚙合頻率成分的振動(dòng)，而不發(fā)生固有頻率的振動(dòng)。６.高速旋轉(zhuǎn)齒輪的振動(dòng)注意：實(shí)際譜線通常很難以單一頻率出現(xiàn)，而表現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)的頻段。故障現(xiàn)象很少以單一形式出現(xiàn)，而往往是多種故障的綜合。141振動(dòng)特性：齒輪在每轉(zhuǎn)中的速度將時(shí)快時(shí)慢的變化，致使嚙合振動(dòng)的14259齒輪正常1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪裂紋1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪磨損1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪偏心1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜143齒輪正常1000r/min輕載下的時(shí)域波形和功率譜齒輪裂紋1齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來(lái)越豐富，幅值增加?？捎玫诡l譜作進(jìn)一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X144齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。O齒輪故障診斷

1、正常2、磨損3、負(fù)載4、齒輪偏心和齒隙游移145齒輪故障診斷

1、正常2、磨損3、負(fù)載4、齒輪故障診斷

5、齒輪不對(duì)中6、齒斷、齒裂7、齒輪組合狀態(tài)問題146故障診斷

5、齒輪不對(duì)中6、齒斷、齒裂7、齒輪組合狀齒輪故障診斷

8、齒的擺動(dòng)故障147齒輪故障診斷

8、齒的擺動(dòng)故障64(一）疲勞剝落

1、原因：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，首先在表面下一定深處(最大剪應(yīng)力)形成裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面，使表面發(fā)生剝落坑，最后發(fā)展到大片剝落，到疲勞剝落。2、后果：疲勞會(huì)造成運(yùn)載時(shí)的沖擊載荷、振動(dòng)和噪聲。在正常工作條件下，疲勞剝落是滾動(dòng)軸承失效的主要原因。所以，一般所說的軸承壽命就是指軸承的疲勞壽命。軸承的壽命試驗(yàn)就是疲勞試驗(yàn)。（二）磨損1、原因：(1)滾道和滾動(dòng)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及異物侵入了引起表面磨損(2)潤(rùn)滑不良會(huì)使磨損加劇2、后果：(1)軸承游隙增大(2)表面粗糙度增加(3)運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低(4)振動(dòng)、噪聲增大§3-4-2軸承的故障診斷一、滾動(dòng)軸承的故障類型148(一）疲勞剝落§3-4-2軸承的故障診斷一、滾動(dòng)軸承的故（三）塑性變形（壓痕）1、原因：(1)工作載荷過重時(shí)，軸承受到過大的沖擊載荷或靜載荷(2)因熱變形引起額外載荷(3)硬度很高的異物侵入都會(huì)形成表面壓痕或劃痕2、后果：(1)引起運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲(2)壓痕引起的沖擊載荷進(jìn)一步引起附近表面的剝落（四）腐蝕1、原因：(1)潤(rùn)滑油、水份、濕氣的化學(xué)腐蝕(2)電腐蝕、軸承表面有電通過時(shí)，使表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕(3)微振腐蝕、套圈與孔或內(nèi)圈與軸有微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生銹蝕2、后果：表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、凹坑、銹斑等（五）斷裂原因：(1)載荷過大引起軸承零件破裂(2)磨削、熱處理，裝配引起的殘余應(yīng)力(3)工作時(shí)熱壓力過大(4)裝配不當(dāng)（六）膠合膠合即：一個(gè)表面上的金屬粘附到另一個(gè)表面上的現(xiàn)象原因：潤(rùn)滑不良、高速重載下摩擦發(fā)熱在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度、導(dǎo)致表面燒傷及膠合149（三）塑性變形（壓痕）（四）腐蝕（五）斷裂（六）膠合66（七）保持架損壞原因：裝配不當(dāng)引起保持架發(fā)生變形，增加保持架上滾動(dòng)體之間的摩擦或滾動(dòng)體卡死，或保持架與內(nèi)外圈發(fā)生摩擦二、滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的特征缺陷部位一般公式 外圈靜止、內(nèi)圈運(yùn)動(dòng)內(nèi)圈靜止、外圈運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)體缺陷外圈（內(nèi)滾道）缺陷內(nèi)圈（外滾道）