振動(dòng)測(cè)試和故障診斷課件

振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷侯永強(qiáng)振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷侯永強(qiáng)1振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷一、概述二、振動(dòng)測(cè)試原理三、振動(dòng)測(cè)量實(shí)踐四、振動(dòng)分析五、典型設(shè)備故障診斷六、漢能華風(fēng)電振動(dòng)測(cè)試產(chǎn)品簡(jiǎn)介振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷一、概述2一、概述設(shè)備故障診斷是通過掌握設(shè)備過去和現(xiàn)在運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下的狀態(tài)量，判斷有關(guān)異?；蚬收系脑蚣邦A(yù)測(cè)對(duì)將來的影響，從而找出必要對(duì)策的技術(shù)。它是在動(dòng)態(tài)情況下，利用機(jī)械設(shè)備劣化進(jìn)程中產(chǎn)生的信息（即振動(dòng)、噪聲、溫度等）來進(jìn)行狀態(tài)分析和故障診斷。利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)故障進(jìn)行診斷，是設(shè)備故障診斷中最有效、最常用的方法。設(shè)備在運(yùn)行過程中的振動(dòng)及其特征信息是反映系統(tǒng)狀態(tài)及其變化規(guī)律的主要信號(hào)。通過振動(dòng)測(cè)試儀器拾取、記錄和分析振動(dòng)信號(hào)，是進(jìn)行故障診斷的主要途徑。一、概述設(shè)備故障診斷是通過掌握設(shè)備過3維修制度從事故、定期向預(yù)知維修的轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備老化，故障率增加大量新設(shè)備投運(yùn)，容量增大，復(fù)雜性增加提高經(jīng)濟(jì)效益

可能性

故障診斷理論、技術(shù)的不斷發(fā)展和完善傳感器、信號(hào)分析和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展必要性維修制度從事故、定期向預(yù)知維修的轉(zhuǎn)變可能性故障診斷理論、4二、振動(dòng)測(cè)試原理振動(dòng)三要素與分類時(shí)域波形頻譜特征頻率二、振動(dòng)測(cè)試原理振動(dòng)三要素與分類5振動(dòng)三要素與分類振動(dòng)三要素：振幅、頻率和相位振幅（A）一般用振動(dòng)的位移、速度或加速度表示。位移一般用微米(μm)表示，現(xiàn)場(chǎng)也有用絲為單位，1絲=10μm；速度一般用mm/s表示，加速度一般用m/s2或重力加速度g表示。振幅一般是計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)振動(dòng)波形的峰峰值、平均值和均方根值（有效值）。速度的有效值稱為振動(dòng)烈度，反映振動(dòng)的能量大小。

振動(dòng)三要素與分類振動(dòng)三要素：振幅、頻率和相位振幅6頻率

頻率（f）是具有周期性變化規(guī)律的物理量在單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)。由于振動(dòng)頻率趨向于機(jī)器轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍，通常表示為機(jī)器轉(zhuǎn)速的倍數(shù)，如：

1X=1×rpm表示振動(dòng)頻率和機(jī)器的轉(zhuǎn)速相同0.43X=0.43×rpm表示振動(dòng)頻率是機(jī)器轉(zhuǎn)速的43％頻率是用來分析設(shè)備故障的主要參數(shù)。有些故障通常表現(xiàn)為特定的頻率，但振動(dòng)頻率和故障之間并不存在簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

頻率7相位

相位(φ)是用角度來表示的兩個(gè)信號(hào)之間的計(jì)時(shí)關(guān)系。振動(dòng)相位指從鍵相器信號(hào)觸發(fā)到振動(dòng)信號(hào)第一個(gè)正峰值之間的角度。相位的測(cè)量對(duì)于確定轉(zhuǎn)子上的高點(diǎn)、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速以及診斷故障和進(jìn)行動(dòng)平衡等都是非常重要的。相位8故障分類

根據(jù)故障機(jī)理分為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。穩(wěn)定的強(qiáng)迫振動(dòng)：基頻振幅、相位不隨運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行工況變化而變化，如質(zhì)量不平衡。不穩(wěn)定強(qiáng)迫振動(dòng)：如碰摩。A∝Р/Κ式中：A—振幅；P—激振力；Κ—部件動(dòng)剛度。

自激振動(dòng)：強(qiáng)迫振動(dòng)是存在外來的擾動(dòng)力或部件動(dòng)剛度下降，而自激振動(dòng)是系統(tǒng)內(nèi)部存在能量反饋環(huán)節(jié)。強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子的工作頻率有關(guān)，而自激振動(dòng)頻率與固有頻率有關(guān)。故障分類根據(jù)故障機(jī)理分為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。9頻譜簡(jiǎn)介

頻譜繪制過程波形分解

快速傅立葉（FFT）頻譜簡(jiǎn)介頻譜繪制過程10滾動(dòng)軸承特征頻率滾動(dòng)軸承特征頻率11變速箱特征頻率嚙合頻率

計(jì)算齒輪嚙合頻率，齒輪嚙合頻率等于齒數(shù)與軸速的乘積。在這個(gè)例子當(dāng)中，輸入端齒輪有12個(gè)齒，輸出端有24個(gè)齒。其齒輪嚙合頻率為輸入速度的12倍，或輸出速度的24倍。變速箱特征頻率嚙合頻率計(jì)算齒輪嚙合頻率，齒輪嚙合頻率等于齒12多級(jí)變速箱特征頻率歸納一下特征頻率的計(jì)算步驟：1.首先確定每個(gè)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)速；2.分析各個(gè)軸上的元件并計(jì)算它們的擾動(dòng)頻率（如軸承頻率、葉片通過頻率和齒輪嚙合頻率等）。同時(shí)不要忘記考慮軸的轉(zhuǎn)速。輸出速度的計(jì)算需要考慮每一個(gè)齒輪的作用，齒輪嚙合頻率等于齒數(shù)和齒輪轉(zhuǎn)速的乘積，對(duì)于多級(jí)變速箱同時(shí)我們還必須考慮中間軸的作用。

多級(jí)變速箱特征頻率輸出速度的計(jì)算需要考慮每一個(gè)齒輪的作用，齒13三、振動(dòng)分析振動(dòng)分析的四個(gè)階段時(shí)域波形分析頻譜分析三、振動(dòng)分析振動(dòng)分析的四個(gè)階段14檢測(cè)階段故障根源分析分析階段確認(rèn)階段振動(dòng)分析的四個(gè)階段檢測(cè)階段故障根源分析分析階段確認(rèn)階段振動(dòng)分析的四個(gè)階段15對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行分析主要有三個(gè)原因：第一、你能在時(shí)域波形圖中看到一些頻譜中無法看到的現(xiàn)象。第二、許多故障狀態(tài)需要根據(jù)時(shí)域波形圖來識(shí)別。第三、我們可以利用時(shí)域波形來進(jìn)行一些有用的計(jì)算。時(shí)域波形分析對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行分析主要有三個(gè)原因：時(shí)域波形分析16信號(hào)周期圖信號(hào)頻譜圖頻域波形分析信號(hào)周期圖信號(hào)頻譜圖頻域波形分析17

得到了頻譜圖，首先需要檢查，接著查找相關(guān)的模式：諧波、邊頻帶、峰丘等，然后開始查找一些特殊的故障：不平衡、不對(duì)中和軸承故障、變速箱故障等等。頻域波形分析

得到了頻譜圖，首先需要檢查，接著查18四、典型設(shè)備故障診斷變速箱滾動(dòng)軸承四、典型設(shè)備故障診斷變速箱19變速箱分析齒面磨損齒面膠合和擦傷齒面接觸疲勞彎曲疲勞和斷齒變速箱分析齒面磨損20齒面磨損齒磨損時(shí)的頻譜圖

特征：齒輪嚙合頻率附近的1X邊頻帶當(dāng)齒輪的齒開始發(fā)生磨損的時(shí)候，會(huì)發(fā)生兩件事情，第一件是齒輪嚙合頻率處邊頻帶的幅值升高，而邊頻帶的振幅決定于齒輪的轉(zhuǎn)速。第二件事情是將出現(xiàn)齒輪固有頻率的振動(dòng)，固有頻率振動(dòng)也會(huì)有邊頻帶產(chǎn)生，并且它有很寬的基頻。齒面磨損齒磨損時(shí)的頻譜圖特征：齒輪嚙合頻率附近的1X邊頻21齒輪嚙合齒輪嚙合時(shí)的頻譜圖特征：徑向100/120Hz處的波峰通常會(huì)在軸的轉(zhuǎn)速頻率和齒輪嚙合頻率處出現(xiàn)波峰，但是幅值不高?？赡軙?huì)出現(xiàn)2X波峰，并且在齒輪嚙合頻率附近有軸轉(zhuǎn)速頻率的邊頻帶。對(duì)于直齒輪主要的振動(dòng)是在徑向，斜齒輪主要的振動(dòng)是在軸向。齒輪嚙合齒輪嚙合時(shí)的頻譜圖特征：徑向100/120Hz處的22齒負(fù)載齒負(fù)載時(shí)的頻譜圖

特征：齒輪嚙合頻率處高強(qiáng)度波峰齒輪嚙合頻率處振幅的大小決定于帶動(dòng)這個(gè)齒輪的軸的對(duì)中程度和齒輪上的載荷。齒輪嚙合頻率處的有波峰并不一定意味著存在故障。齒輪嚙合頻率=齒數(shù)x軸的轉(zhuǎn)速；輸出轉(zhuǎn)速=輸入轉(zhuǎn)速x主動(dòng)輪齒數(shù)/被動(dòng)輪齒數(shù)齒負(fù)載齒負(fù)載時(shí)的頻譜圖特征：齒輪嚙合頻率處高強(qiáng)度波峰23齒輪嚙合側(cè)隙齒輪嚙合側(cè)隙時(shí)的頻譜圖

特征：嚙合頻率附近的1X邊頻帶齒輪嚙合側(cè)隙會(huì)在嚙合頻率附近產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)速頻率邊頻帶，當(dāng)存在這個(gè)問題的時(shí)候，齒輪嚙合側(cè)隙波峰和齒輪的固有頻率波峰將隨著載荷的增加而減弱。齒輪嚙合側(cè)隙齒輪嚙合側(cè)隙時(shí)的頻譜圖特征：嚙合頻率附近的124齒輪不對(duì)中齒輪不對(duì)中時(shí)的頻譜圖

特征：齒輪嚙合頻率諧波附近的1X邊頻帶不對(duì)中齒輪會(huì)在嚙合頻率處產(chǎn)生帶有邊頻帶的嚙合頻率振動(dòng)，但是有嚙合頻率的諧波是很常見的，在二倍和三倍嚙合頻率處諧波的蜂值還比較高。因此，設(shè)置較高的頻率范圍(Fmax)，使所有要測(cè)量的頻率都能看到，是很重要的。齒輪不對(duì)中齒輪不對(duì)中時(shí)的頻譜圖特征：齒輪嚙合頻率諧波附近25齒輪破裂或折斷齒輪破裂或折斷時(shí)的頻譜圖特征：徑向高強(qiáng)度的1X波峰；齒輪固有頻率；嚙合頻率處的1X邊頻帶最好的方法是觀察破裂或折斷的輪齒的時(shí)域波形，如果齒輪有12個(gè)齒，那其中一個(gè)齒的波形就會(huì)和其他不同。脈沖的時(shí)間間隔等于齒輪的旋轉(zhuǎn)周期（齒上一固定點(diǎn)重復(fù)嚙合的時(shí)間差）。 齒輪破裂或折斷齒輪破裂或折斷時(shí)的頻譜圖特征：徑向高強(qiáng)度的26追逐齒頻率追逐齒頻率的頻譜圖

特征：追逐齒頻和2XHT"追逐齒頻率"是一個(gè)齒輪的一個(gè)齒與另外一個(gè)齒輪的某一特定齒相嚙合的頻率。如果齒輪傳動(dòng)比是整數(shù)（例如1，2，3）追逐齒頻率就等于大齒輪的轉(zhuǎn)速，每旋轉(zhuǎn)一周相同的齒輪會(huì)嚙合一次。追逐齒頻率追逐齒頻率的頻譜圖特征：追逐齒頻和2XHT27滾動(dòng)軸承疲勞剝落磨損塑性變形腐蝕斷裂膠合滾動(dòng)軸承疲勞剝落28疲勞剝落在滾動(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，首先在表面一定深度處形成裂紋，繼而擴(kuò)展到使表層形成剝落坑，最后發(fā)展到大片剝落。這種疲勞剝落現(xiàn)象造成了運(yùn)行時(shí)的沖擊載荷，使振動(dòng)和噪聲加劇。疲勞剝落在滾動(dòng)軸承中，滾道和滾動(dòng)體表面29磨損滾道和滾動(dòng)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及雜質(zhì)異物的侵入都引起表面磨損，潤滑不良加劇了磨損。磨損導(dǎo)致軸承游隙增大，表面粗糙，降低了機(jī)器運(yùn)行精度，增大了振動(dòng)和噪聲。磨損滾道和滾動(dòng)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及雜質(zhì)異物30塑性變形軸承因受到過大的沖擊載荷、靜載荷、落入硬質(zhì)異物等，在滾道表面上形成凹痕或劃痕，而且一旦有了壓痕，壓痕引起的沖擊載荷會(huì)進(jìn)一步使臨近表面剝落。由載荷的累積作用或短時(shí)超載會(huì)引起軸承的塑性變形。塑性變形軸承因受到過大的沖擊載荷、靜載31腐蝕

潤滑油、水或空氣中水分引起表面銹蝕，軸承內(nèi)部有較大電流通過造成到電腐蝕，以及軸承套圈在座孔中或軸頸上微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的微振腐蝕。腐蝕32斷裂載荷過大或疲勞會(huì)引起軸承零件的破裂。熱處理、裝配引起的殘余應(yīng)力、運(yùn)行時(shí)的熱應(yīng)力過大業(yè)會(huì)引起斷裂。斷裂33膠合在潤滑不良、高速重載下，由于摩擦發(fā)熱，軸承零件可以在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度，導(dǎo)致表面灼傷，或某處表面上的金屬粘附到另一表面上。膠合在潤滑不良、高速重載下，由于摩擦發(fā)34滾動(dòng)軸承故障診斷方法1、共振解調(diào)2、倒譜3、功率譜滾動(dòng)軸承故障診斷方法1、共振解調(diào)35（1）共振解調(diào)從時(shí)域信號(hào)中直接提取調(diào)制信號(hào)，分析調(diào)制函數(shù)在齒輪故障影響下的變化，就是共振解調(diào)法。滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的解調(diào)包括對(duì)調(diào)幅、調(diào)頻兩種調(diào)制的解調(diào)，但應(yīng)用和研究較多的是頻率的解調(diào)。（1）共振解調(diào)從時(shí)域信號(hào)中直接提取調(diào)制36（2）倒譜倒譜的定義

倒譜定義為對(duì)數(shù)功率譜的頻譜：

其中，q稱為倒頻率，具有時(shí)間的量綱。

工程上應(yīng)用較多的是其算術(shù)平方根的定義形式，即：（2）倒譜倒譜的定義倒譜定義為對(duì)數(shù)功率譜的頻譜：37倒譜分析能夠揭示譜圖中的周期分量，將原來譜圖上成族的邊頻帶譜線簡(jiǎn)化為單根倒頻譜線，在普通頻譜中難以識(shí)別的周期性，在倒譜中變得很明顯，有利于滾動(dòng)軸承的故障診斷。倒譜分析能夠揭示譜圖中的周期分量，將原來譜圖38（3）功率譜分析在齒輪箱上測(cè)取振動(dòng)信號(hào)后，通過FFT處理，對(duì)振動(dòng)信號(hào)的功率譜進(jìn)行分析，借以監(jiān)測(cè)和診斷齒輪的運(yùn)行狀況。（3）功率譜分析在齒輪箱上測(cè)取振動(dòng)信號(hào)39五、振動(dòng)測(cè)量實(shí)踐振動(dòng)測(cè)量參數(shù)傳感器類型傳感器選擇傳感器安放測(cè)量參數(shù)設(shè)定五、振動(dòng)測(cè)量實(shí)踐振動(dòng)測(cè)量參數(shù)40振動(dòng)測(cè)量參數(shù)圖中顯示了振動(dòng)測(cè)量的基本參數(shù):加速度、速度和位移。三者的相位關(guān)系是：位移與加速度有180度的相位差，與速度有90度的相位差。振動(dòng)測(cè)量的基本參數(shù)有：加速度、速度和位移振動(dòng)測(cè)量參數(shù)圖中顯示了振動(dòng)測(cè)振動(dòng)測(cè)量的基本參數(shù)有：加速度、41根據(jù)測(cè)量參數(shù)的不同，測(cè)量中用到的傳感器有以下幾類：位移傳感器速度傳感器加速度傳感器傳感器穩(wěn)定時(shí)間傳感器類型根據(jù)測(cè)量參數(shù)的不同，測(cè)量中用到的傳感器有以下幾類：傳感器類42一般選擇非接觸式渦流“位移”傳感器、速度傳感器或加速度傳感器來對(duì)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。它們具有各自不同的特性，特別是頻率響應(yīng)特性。這些差異會(huì)在時(shí)域波形圖中顯示出來。傳感器選擇一般選擇非接觸式渦流“位移”傳感器、速度傳感器43傳感器的安放原則是：1.選擇的安裝位置必須要能夠保證使用數(shù)據(jù)采集儀時(shí)的工作安全；2.在振源（軸承）和傳感器間必須有一個(gè)良好的機(jī)械傳輸路徑。機(jī)器上的許多部件都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，傳感器安裝時(shí)應(yīng)選擇振源和傳感器間的最短路徑。

機(jī)器上的測(cè)點(diǎn)位置和方位應(yīng)該與機(jī)器主應(yīng)力的傳播方向相吻合。對(duì)于水平安裝的機(jī)器，其測(cè)量讀數(shù)通常取自水平面上，但其主要部件（電機(jī)、泵、風(fēng)扇等）上至少采集一個(gè)垂直方向的數(shù)據(jù)。軸向上的數(shù)據(jù)在延伸方向上采集。然而，軸向應(yīng)力通常都是均勻地傳播到主軸位置。傳感器的安放傳感器的安放原則是：機(jī)器上的測(cè)點(diǎn)位置和方位應(yīng)該與機(jī)器主應(yīng)力的44頻率范圍和時(shí)域波形的范圍呈反比。下面是它們的實(shí)際關(guān)系：時(shí)間間隔＝樣本的數(shù)量/（頻帶寬度*2.56）頻帶寬度＝樣本的數(shù)量/（時(shí)間間隔*2.56）測(cè)量參數(shù)設(shè)定2、測(cè)量參數(shù)設(shè)置

頻率范圍和時(shí)域波形的范圍呈反比。下面是它們的實(shí)際關(guān)系：測(cè)量參45六、漢能華風(fēng)電振動(dòng)測(cè)試產(chǎn)品簡(jiǎn)介漢能華科技自主研發(fā)了風(fēng)電專用數(shù)據(jù)采集器及振動(dòng)分析系統(tǒng)主要特點(diǎn)：多通道數(shù)據(jù)采集與顯示強(qiáng)大的分析功能攜帶方便，可靈活配置可靠性高六、漢能華風(fēng)電振動(dòng)測(cè)試產(chǎn)品簡(jiǎn)介漢能華科技自主研發(fā)了風(fēng)電46振動(dòng)測(cè)試和故障診斷課件47振動(dòng)測(cè)試和故障診斷課件48振動(dòng)測(cè)試和故障診斷課件49振動(dòng)測(cè)試和故障診斷課件50振動(dòng)測(cè)試和故障診斷課件51謝謝大家！謝謝大家！52振動(dòng)測(cè)試和故障診斷課件53振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷侯永強(qiáng)振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷侯永強(qiáng)54振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷一、概述二、振動(dòng)測(cè)試原理三、振動(dòng)測(cè)量實(shí)踐四、振動(dòng)分析五、典型設(shè)備故障診斷六、漢能華風(fēng)電振動(dòng)測(cè)試產(chǎn)品簡(jiǎn)介振動(dòng)測(cè)試與設(shè)備故障診斷一、概述55一、概述設(shè)備故障診斷是通過掌握設(shè)備過去和現(xiàn)在運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下的狀態(tài)量，判斷有關(guān)異?；蚬收系脑蚣邦A(yù)測(cè)對(duì)將來的影響，從而找出必要對(duì)策的技術(shù)。它是在動(dòng)態(tài)情況下，利用機(jī)械設(shè)備劣化進(jìn)程中產(chǎn)生的信息（即振動(dòng)、噪聲、溫度等）來進(jìn)行狀態(tài)分析和故障診斷。利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)故障進(jìn)行診斷，是設(shè)備故障診斷中最有效、最常用的方法。設(shè)備在運(yùn)行過程中的振動(dòng)及其特征信息是反映系統(tǒng)狀態(tài)及其變化規(guī)律的主要信號(hào)。通過振動(dòng)測(cè)試儀器拾取、記錄和分析振動(dòng)信號(hào)，是進(jìn)行故障診斷的主要途徑。一、概述設(shè)備故障診斷是通過掌握設(shè)備過56維修制度從事故、定期向預(yù)知維修的轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備老化，故障率增加大量新設(shè)備投運(yùn)，容量增大，復(fù)雜性增加提高經(jīng)濟(jì)效益

可能性

故障診斷理論、技術(shù)的不斷發(fā)展和完善傳感器、信號(hào)分析和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展必要性維修制度從事故、定期向預(yù)知維修的轉(zhuǎn)變可能性故障診斷理論、57二、振動(dòng)測(cè)試原理振動(dòng)三要素與分類時(shí)域波形頻譜特征頻率二、振動(dòng)測(cè)試原理振動(dòng)三要素與分類58振動(dòng)三要素與分類振動(dòng)三要素：振幅、頻率和相位振幅（A）一般用振動(dòng)的位移、速度或加速度表示。位移一般用微米(μm)表示，現(xiàn)場(chǎng)也有用絲為單位，1絲=10μm；速度一般用mm/s表示，加速度一般用m/s2或重力加速度g表示。振幅一般是計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)振動(dòng)波形的峰峰值、平均值和均方根值（有效值）。速度的有效值稱為振動(dòng)烈度，反映振動(dòng)的能量大小。

振動(dòng)三要素與分類振動(dòng)三要素：振幅、頻率和相位振幅59頻率

頻率（f）是具有周期性變化規(guī)律的物理量在單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)。由于振動(dòng)頻率趨向于機(jī)器轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍，通常表示為機(jī)器轉(zhuǎn)速的倍數(shù)，如：

1X=1×rpm表示振動(dòng)頻率和機(jī)器的轉(zhuǎn)速相同0.43X=0.43×rpm表示振動(dòng)頻率是機(jī)器轉(zhuǎn)速的43％頻率是用來分析設(shè)備故障的主要參數(shù)。有些故障通常表現(xiàn)為特定的頻率，但振動(dòng)頻率和故障之間并不存在簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

頻率60相位

相位(φ)是用角度來表示的兩個(gè)信號(hào)之間的計(jì)時(shí)關(guān)系。振動(dòng)相位指從鍵相器信號(hào)觸發(fā)到振動(dòng)信號(hào)第一個(gè)正峰值之間的角度。相位的測(cè)量對(duì)于確定轉(zhuǎn)子上的高點(diǎn)、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速以及診斷故障和進(jìn)行動(dòng)平衡等都是非常重要的。相位61故障分類

根據(jù)故障機(jī)理分為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。穩(wěn)定的強(qiáng)迫振動(dòng)：基頻振幅、相位不隨運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行工況變化而變化，如質(zhì)量不平衡。不穩(wěn)定強(qiáng)迫振動(dòng)：如碰摩。A∝Р/Κ式中：A—振幅；P—激振力；Κ—部件動(dòng)剛度。

自激振動(dòng)：強(qiáng)迫振動(dòng)是存在外來的擾動(dòng)力或部件動(dòng)剛度下降，而自激振動(dòng)是系統(tǒng)內(nèi)部存在能量反饋環(huán)節(jié)。強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子的工作頻率有關(guān)，而自激振動(dòng)頻率與固有頻率有關(guān)。故障分類根據(jù)故障機(jī)理分為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。62頻譜簡(jiǎn)介

頻譜繪制過程波形分解

快速傅立葉（FFT）頻譜簡(jiǎn)介頻譜繪制過程63滾動(dòng)軸承特征頻率滾動(dòng)軸承特征頻率64變速箱特征頻率嚙合頻率

計(jì)算齒輪嚙合頻率，齒輪嚙合頻率等于齒數(shù)與軸速的乘積。在這個(gè)例子當(dāng)中，輸入端齒輪有12個(gè)齒，輸出端有24個(gè)齒。其齒輪嚙合頻率為輸入速度的12倍，或輸出速度的24倍。變速箱特征頻率嚙合頻率計(jì)算齒輪嚙合頻率，齒輪嚙合頻率等于齒65多級(jí)變速箱特征頻率歸納一下特征頻率的計(jì)算步驟：1.首先確定每個(gè)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)速；2.分析各個(gè)軸上的元件并計(jì)算它們的擾動(dòng)頻率（如軸承頻率、葉片通過頻率和齒輪嚙合頻率等）。同時(shí)不要忘記考慮軸的轉(zhuǎn)速。輸出速度的計(jì)算需要考慮每一個(gè)齒輪的作用，齒輪嚙合頻率等于齒數(shù)和齒輪轉(zhuǎn)速的乘積，對(duì)于多級(jí)變速箱同時(shí)我們還必須考慮中間軸的作用。

多級(jí)變速箱特征頻率輸出速度的計(jì)算需要考慮每一個(gè)齒輪的作用，齒66三、振動(dòng)分析振動(dòng)分析的四個(gè)階段時(shí)域波形分析頻譜分析三、振動(dòng)分析振動(dòng)分析的四個(gè)階段67檢測(cè)階段故障根源分析分析階段確認(rèn)階段振動(dòng)分析的四個(gè)階段檢測(cè)階段故障根源分析分析階段確認(rèn)階段振動(dòng)分析的四個(gè)階段68對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行分析主要有三個(gè)原因：第一、你能在時(shí)域波形圖中看到一些頻譜中無法看到的現(xiàn)象。第二、許多故障狀態(tài)需要根據(jù)時(shí)域波形圖來識(shí)別。第三、我們可以利用時(shí)域波形來進(jìn)行一些有用的計(jì)算。時(shí)域波形分析對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行分析主要有三個(gè)原因：時(shí)域波形分析69信號(hào)周期圖信號(hào)頻譜圖頻域波形分析信號(hào)周期圖信號(hào)頻譜圖頻域波形分析70

得到了頻譜圖，首先需要檢查，接著查找相關(guān)的模式：諧波、邊頻帶、峰丘等，然后開始查找一些特殊的故障：不平衡、不對(duì)中和軸承故障、變速箱故障等等。頻域波形分析

得到了頻譜圖，首先需要檢查，接著查71四、典型設(shè)備故障診斷變速箱滾動(dòng)軸承四、典型設(shè)備故障診斷變速箱72變速箱分析齒面磨損齒面膠合和擦傷齒面接觸疲勞彎曲疲勞和斷齒變速箱分析齒面磨損73齒面磨損齒磨損時(shí)的頻譜圖

特征：齒輪嚙合頻率附近的1X邊頻帶當(dāng)齒輪的齒開始發(fā)生磨損的時(shí)候，會(huì)發(fā)生兩件事情，第一件是齒輪嚙合頻率處邊頻帶的幅值升高，而邊頻帶的振幅決定于齒輪的轉(zhuǎn)速。第二件事情是將出現(xiàn)齒輪固有頻率的振動(dòng)，固有頻率振動(dòng)也會(huì)有邊頻帶產(chǎn)生，并且它有很寬的基頻。齒面磨損齒磨損時(shí)的頻譜圖特征：齒輪嚙合頻率附近的1X邊頻74齒輪嚙合齒輪嚙合時(shí)的頻譜圖特征：徑向100/120Hz處的波峰通常會(huì)在軸的轉(zhuǎn)速頻率和齒輪嚙合頻率處出現(xiàn)波峰，但是幅值不高?？赡軙?huì)出現(xiàn)2X波峰，并且在齒輪嚙合頻率附近有軸轉(zhuǎn)速頻率的邊頻帶。對(duì)于直齒輪主要的振動(dòng)是在徑向，斜齒輪主要的振動(dòng)是在軸向。齒輪嚙合齒輪嚙合時(shí)的頻譜圖特征：徑向100/120Hz處的75齒負(fù)載齒負(fù)載時(shí)的頻譜圖

特征：齒輪嚙合頻率處高強(qiáng)度波峰齒輪嚙合頻率處振幅的大小決定于帶動(dòng)這個(gè)齒輪的軸的對(duì)中程度和齒輪上的載荷。齒輪嚙合頻率處的有波峰并不一定意味著存在故障。齒輪嚙合頻率=齒數(shù)x軸的轉(zhuǎn)速；輸出轉(zhuǎn)速=輸入轉(zhuǎn)速x主動(dòng)輪齒數(shù)/被動(dòng)輪齒數(shù)齒負(fù)載齒負(fù)載時(shí)的頻譜圖特征：齒輪嚙合頻率處高強(qiáng)度波峰76齒輪嚙合側(cè)隙齒輪嚙合側(cè)隙時(shí)的頻譜圖

特征：嚙合頻率附近的1X邊頻帶齒輪嚙合側(cè)隙會(huì)在嚙合頻率附近產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)速頻率邊頻帶，當(dāng)存在這個(gè)問題的時(shí)候，齒輪嚙合側(cè)隙波峰和齒輪的固有頻率波峰將隨著載荷的增加而減弱。齒輪嚙合側(cè)隙齒輪嚙合側(cè)隙時(shí)的頻譜圖特征：嚙合頻率附近的177齒輪不對(duì)中齒輪不對(duì)中時(shí)的頻譜圖

特征：齒輪嚙合頻率諧波附近的1X邊頻帶不對(duì)中齒輪會(huì)在嚙合頻率處產(chǎn)生帶有邊頻帶的嚙合頻率振動(dòng)，但是有嚙合頻率的諧波是很常見的，在二倍和三倍嚙合頻率處諧波的蜂值還比較高。因此，設(shè)置較高的頻率范圍(Fmax)，使所有要測(cè)量的頻率都能看到，是很重要的。齒輪不對(duì)中齒輪不對(duì)中時(shí)的頻譜圖特征：齒輪嚙合頻率諧波附近78齒輪破裂或折斷齒輪破裂或折斷時(shí)的頻譜圖特征：徑向高強(qiáng)度的1X波峰；齒輪固有頻率；嚙合頻率處的1X邊頻帶最好的方法是觀察破裂或折斷的輪齒的時(shí)域波形，如果齒輪有12個(gè)齒，那其中一個(gè)齒的波形就會(huì)和其他不同。脈沖的時(shí)間間隔等于齒輪的旋轉(zhuǎn)周期（齒上一固定點(diǎn)重復(fù)嚙合的時(shí)間差）。 齒輪破裂或折斷齒輪破裂或折斷時(shí)的頻譜圖特征：徑向高強(qiáng)度的79追逐齒頻率追逐齒頻率的頻譜圖

特征：追逐齒頻和2XHT"追逐齒頻率"是一個(gè)齒輪的一個(gè)齒與另外一個(gè)齒輪的某一特定齒相嚙合的頻率。如果齒輪傳動(dòng)比是整數(shù)（例如1，2，3）追逐齒頻率就等于大齒輪的轉(zhuǎn)速，每旋轉(zhuǎn)一周相同的齒輪會(huì)嚙合一次。追逐齒頻率追逐齒頻率的頻譜圖特征：追逐齒頻和2XHT80滾動(dòng)軸承疲勞剝落磨損塑性變形腐蝕斷裂膠合滾動(dòng)軸承疲勞剝落81疲勞剝落在滾動(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，首先在表面一定深度處形成裂紋，繼而擴(kuò)展到使表層形成剝落坑，最后發(fā)展到大片剝落。這種疲勞剝落現(xiàn)象造成了運(yùn)行時(shí)的沖擊載荷，使振動(dòng)和噪聲加劇。疲勞剝落在滾動(dòng)軸承中，滾道和滾動(dòng)體表面82磨損滾道和滾動(dòng)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及雜質(zhì)異物的侵入都引起表面磨損，潤滑不良加劇了磨損。磨損導(dǎo)致軸承游隙增大，表面粗糙，降低了機(jī)器運(yùn)行精度，增大了振動(dòng)和噪聲。磨損滾道和滾動(dòng)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及雜質(zhì)異物83塑性變形軸承因受到過大的沖擊載荷、靜載荷、落入硬質(zhì)異物等，在滾道表面上形成凹痕或劃痕，而且一旦有了壓痕，壓痕引起的沖擊載荷會(huì)進(jìn)一步使臨近表面剝落。由載荷的累積作用或短時(shí)超載會(huì)引起軸承的塑性變形。塑性變形軸承因受到過大的沖擊載荷、靜載84腐蝕

潤滑油、水或空氣中水分引起表面銹蝕，軸承內(nèi)部有較大電流通過造成到電腐蝕，以及軸承套圈在座孔中或軸頸上微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的微振腐蝕。腐蝕85斷裂載荷過大或疲勞會(huì)引起軸承零件的破裂。熱處理、裝配引起的殘余應(yīng)力、運(yùn)行時(shí)的熱應(yīng)力過大業(yè)會(huì)引起斷裂。斷裂86膠合在潤滑不良、高速重載下，由于摩擦發(fā)熱，軸承零件可以在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度，導(dǎo)致表面灼傷，或某處表面上的金屬粘附到另一表面上。膠合在潤滑不良、高速重載下，由于摩擦發(fā)87滾動(dòng)軸承故障診斷方法1、共振解調(diào)2、倒譜3、功率譜滾動(dòng)軸承故障診斷方法1、共振解調(diào)88（1）共振解調(diào)從時(shí)域信號(hào)中直接提取調(diào)制信號(hào)，分析調(diào)制函數(shù)在齒輪故障影響下的變化，就是共振解調(diào)法。滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的解調(diào)包括對(duì)調(diào)幅、調(diào)頻兩種調(diào)制的解調(diào)，但應(yīng)用和研究較多的是頻率的解調(diào)。（1）共振解調(diào)從時(shí)域信號(hào)中直接提取調(diào)制89（2）倒譜倒譜的定義

倒譜定義為對(duì)數(shù)功率譜的頻譜：

其中，q稱為倒頻率，具有時(shí)間的量綱。

工程上應(yīng)用較多的是其算術(shù)平方根的定義形式，即：（2）倒譜倒譜的定義倒譜定義為對(duì)數(shù)功率譜的頻譜：90倒譜分析能夠揭示譜圖中的周期分量，將原來譜圖上成族的邊頻帶譜線簡(jiǎn)化為單根倒頻譜線，在普通頻譜中難以識(shí)別的周期性，在倒譜中變得很明顯，有利于滾動(dòng)軸承的故障診斷。倒譜分析能夠揭示譜圖中的周期分量，將原來