(經(jīng)典實用)振動及頻譜分析基礎培訓

1、振動及頻譜分析基礎培訓振動的基礎知識及振動測量振動的基礎知識及振動測量n狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷概述狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷概述n簡諧振動三要素簡諧振動三要素n振動波形振動波形n頻率分析和頻譜圖頻率分析和頻譜圖n旋轉機械振動測量框圖旋轉機械振動測量框圖n傳感器及其選用傳感器及其選用n基頻分量幅值和相位的測量基頻分量幅值和相位的測量n旋轉機械的振動圖示旋轉機械的振動圖示n定轉速：波形圖、頻譜圖、定轉速：波形圖、頻譜圖、 軸心軌跡軸心軌跡n變轉速：波德圖和極坐標圖、三維頻譜圖、坎貝爾圖、變轉速：波德圖和極坐標圖、三維頻譜圖、坎貝爾圖、軸心位置圖軸心位置圖n典型機械故障特征及頻譜圖典型機械故障特征及頻譜圖n現(xiàn)場

2、動平衡原理現(xiàn)場動平衡原理n診斷實例診斷實例振動及頻譜分析基礎培訓振動及頻譜分析基礎培訓n在設備運行運行中或在基本不拆卸基本不拆卸的情況下，n通過各種手段，掌握設備運行狀態(tài)掌握設備運行狀態(tài)，n判定產(chǎn)生故障的部位和原因故障的部位和原因，n并預測、預報設備未來的狀態(tài)。什么是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷？什么是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷？_是防止事故和計劃外停機的有效手段。_是設備維修的發(fā)展方向。振動及頻譜分析基礎培訓簡易診斷和精密診斷簡易診斷和精密診斷狀態(tài)監(jiān)測（簡易診斷）狀態(tài)監(jiān)測（簡易診斷） 內(nèi)容：n識別有無故障n明確故障嚴重程度n作出故障趨勢分析由設備維修人員在現(xiàn)場進行故障診斷（精密診斷）故障診斷（精密診斷） 內(nèi)容

3、：n確定故障部位n確定故障原因n提出維修建議由設備診斷人員在現(xiàn)場或中心進行振動及頻譜分析基礎培訓狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的過程狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的過程檢測縮小故障范圍狀態(tài)判別搜集征兆定期檢測故障定位原因分析維修決策趨勢分析正常參數(shù)開始尚可正常不可異常振動及頻譜分析基礎培訓狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的作用狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的作用監(jiān)測與保護監(jiān)測與保護 監(jiān)測機器工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)故障及時報警，并隔離故障。 分析與診斷分析與診斷 判斷故障性質、程度和部位。分析故障原因。 處理與預防處理與預防 給出消除故障的措施。防止發(fā)生同類故障。振動及頻譜分析基礎培訓停產(chǎn)一天的損失有多大？停產(chǎn)一天的損失有多大？300MW發(fā)電機組 損失

4、電720萬kWh，約￥144萬元30萬噸化肥裝置 損失化肥1000t， 約￥150萬元三峽2號水輪機組700MW 停機4小時損失￥400萬元振動及頻譜分析基礎培訓先進維修制度的作用先進維修制度的作用 保證機器精度，提高產(chǎn)品質量 減少意外停車引起的生產(chǎn)損失 防止事故，杜絕災難性故障 減少維修時間和維修費用（人力和財力） 改善環(huán)境，改善企業(yè)形象投資獲得最大和最長遠的回報投資獲得最大和最長遠的回報振動及頻譜分析基礎培訓國家有關的條例摘錄國家有關的條例摘錄 逐步采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測技術，發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測為基以狀態(tài)監(jiān)測為基礎的預知維修體制礎的預知維修體制。 1983年國家經(jīng)委國營公交設備管理試行條例

5、 企業(yè)應當積極采用先進的設備管理方法和維修技術，采用以設以設備狀態(tài)監(jiān)測為基礎的設備維修方法備狀態(tài)監(jiān)測為基礎的設備維修方法，不斷提高設備管理和維修技術的現(xiàn)代化水平。 1987年國務院全民所用制公交設備管理條例振動及頻譜分析基礎培訓監(jiān)測和診斷的各種手段監(jiān)測和診斷的各種手段 振動：振動：適用于旋轉機械、往復機械、軸承、齒輪等。 溫度（紅外）：溫度（紅外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等。 聲發(fā)射：聲發(fā)射：適用于壓力容器、往復機械、軸承、齒輪等。 油液（鐵譜）油液（鐵譜） ：適用于齒輪箱、設備潤滑系統(tǒng)、電力變壓器等。 無損檢測：無損檢測：采用物理化學方法，用于關鍵零部件的故障檢測。 壓力：壓力

6、：適用于液壓系統(tǒng)、流體機械、內(nèi)燃機和液力耦合器等。 強度：強度：適用于工程結構、起重機械、鍛壓機械等。 表面：表面：適用于設備關鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等。 工況參數(shù)：工況參數(shù)：適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設備等。 電氣：電氣：適用于電機、電器、輸變電設備、電工儀表等。振動及頻譜分析基礎培訓xn振幅振幅 A (Amplitude) 偏離平衡位置的最大值。描述振動的規(guī)模。n頻率頻率 f (Frequency) 描述振動的快慢。單位為次/秒(Hz) 或次/分(c/min) 。 周期周期 T = 1/f 為每振動一次所需的時間，單位為秒。 圓頻率圓頻率 = 2 f 為每秒鐘轉過的角度，單位為

7、弧度/秒n初相角初相角 (Initial phase) 描述振動在起始瞬間的狀態(tài)。簡諧振動的三要素簡諧振動的三要素 振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動？什么是振動？ 振動傳感器安裝在軸承座上，傳感器將拾取振動信號，并將此振動信號通過電纜線傳入到振動分析儀，如上圖所示，這個在機器軸承座上測量振動的過程可模型化為一個質量塊懸掛在彈簧上。在沒有力的作用之前，它一直保持靜止處于平衡位置處。 振動就是機器或機器零件從其平衡位置所做的往復運動。振動有三個重要的可測量的參數(shù)：幅值、頻率、相位。圖1 質量塊位于平衡位置且沒有任何力的作用振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動什么是振動 當有一個作用力施加在質量塊上時，

8、如向上托起質量塊，如圖二所示，質量塊向上運動，彈簧在這個力的作用下被壓縮。圖2 質量塊被一個向上的力激勵 一旦這個質量塊達到上部極限位置時，撤除作用力，質量塊開始下落。質量塊將下落通過平衡位置而繼續(xù)向下運動到它的下部極限位置處如圖三所示。圖3 撤除作用力后質量塊的響應振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動？什么是振動？ 當質量塊達到下部極限位置時，它將停止向下運動，而再次改變方向通過平衡位置處移動到上部極限位置；然后停止而再返回到下部極限位置。 如果將一只鉛筆固定在這個作往復運動的質量塊上，然后將記錄帶靠近它，這時質量塊的振動響應就會被記錄下來。圖4 對施加的激勵力連續(xù)響應圖5 在恒速運動的記錄紙上

9、記錄質量塊的振動振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動？什么是振動？振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動頻率？什么是振動頻率？ 考察上圖可見，在記錄紙上畫出的振動軌跡是一條有一定幅值的、比較標準的正弦曲線。由振動的周期（T）可以計算出振動的頻率。如下圖所示：頻率的單位是用CPM或用Hz表示（1Hz60 CPM）。圖6 振動波形的位移和頻率振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動相位？什么是振動相位？ 振動相位是一個振動部件相對于機器的另一個振動部件在某一固定參考點處的相對移動。也就是說振動相位是某一位置處的振動運動相對于另一位置處的振動運動，對所發(fā)生位置變化程度的度量。振動相位是一個很有用的設備故障診斷工具。如

10、下圖所示，給出了兩個彼此同相位振動的系統(tǒng)，即兩個振動系統(tǒng)以零度相位差運動。圖9 兩個同相位振動的質量塊振動系統(tǒng)振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動相位？什么是振動相位？ 圖10給出了，兩個相位差為90度的振動系統(tǒng)，即#2質量塊超前#1質量塊1/4周（或90度）運動，或#1質量塊相對滯后#2質量塊90度。 圖11給出了同樣的兩個質量塊，相位差為180度時的振動情況，在任何時刻，#1質量塊向下運動的同時，#2質量塊向上運動。圖10兩個相差90度相位角振動的質量塊系統(tǒng)圖11 兩個相差180度相位角振動的質量塊系統(tǒng)振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動相位？什么是振動相位？ 振動相位是以角度為單位，通常是利用頻

11、閃燈或光電頭測量得到。下圖給出了，振動相位與機器振動間的關系。 在左側圖中，機器上的軸承1和軸承2之間的振動相位差為0度（同相振動），而在右側圖中的機器，軸承1和軸承2之間的振動相位差為180度（反相振動）。圖12 振動相位與機器振動間的關系振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動位移？什么是振動位移？ 位移就是質量塊運動的總的距離，也就是說當質量塊振動時，位移就是質量塊上、下運動有多遠。位移的單位可以用m 表示。進一步可以從振動位移的時間波形推出振動的速度和加速度值。圖7 從振動時間波形中了解振動速度什么是振動速度？ 振動速度是質量塊在振蕩過程中運動快慢的度量。質量塊在運動波形的上部和下部極限位置時

12、，其速度為0，這是因為質量塊在這兩點處，在它改變運動方向之前，必須停下來。質量塊的振動速度在平衡位置處達到最大值，在此點處質量塊已經(jīng)加速到最大值，在此點以后質量塊開始減速運動。振動速度的單位是用mm/s來表示。振動及頻譜分析基礎培訓什么是振動加速度？什么是振動加速度？ 振動加速度被定義為振動速度的變化率，其單位是用有多少個g來表示。在海平面處1.0g9.8m/s2。由下圖可見加速度最大值處是速度值最小值的地方，在這些點處質量塊由減速到停止然后再開始加速。圖8 從振動時間波形中了解振動加速度 當一個機器的軸承座振動時，由于它連續(xù)不斷地在前后運動中改變運動速度，所以它經(jīng)受著力的加速作用。速度的變化

13、率越大，也就是加速度值越大，施加在機器上的作用力也就越高。振動及頻譜分析基礎培訓振動位移、速度、加速度之間的關系振動位移、速度、加速度之間的關系 )2sin(ddtAtxv)sin(dd222tAtxatAx sinn振動位移振動位移 (Displacement)n速度速度 (Velocity)n加速度加速度 (Acceleration) l位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。l三者的幅值相應為A、A、A 2。l相位關系：加速度領先速度90; 速度領先位移90。xvaxva振動及頻譜分析基礎培訓什么時候使用位移、速度或加速度？什么時候使用位移、速度或加速度？ 當對機器振動進行分析時，重要的一

14、點是盡可能多地收集到有關該機器的資料（如軸承類型和型號、每根軸的精確轉速、齒輪的齒數(shù)、葉輪的葉片數(shù)等）。不了解這些信息資料將會影響振動分析的準確性。振動幅值是是振動分析中經(jīng)常使用的重要振動參數(shù)之一，它于機器存在的潛在故障問題的嚴重程度成正比，并且它也是顯示機器狀態(tài)的首選參數(shù)之一。振動幅值的測量類型可以是位移、速度或加速度。但總的來說更比較常用的是速度。 通常認為當測量的頻率范圍在600CPM(10Hz)以下時，采用位移測量單位是很有利的。振動幅值必須有相應的振動頻率值做補充說明才能正確評估振動的嚴重程度。而只是簡單地說“1X RPM 振動是2mils是不夠的，沒有足夠的信息評價機器的狀態(tài)是好還

15、是不好。例如，在3600 CPM轉速下振動2mils pk-pk 要比在300 CPM轉速下振動2mils pk-pk 對設備的損壞程度要大得多（見圖22）。所以，在整個頻率范圍內(nèi)，單獨使用位移值是不能對機器進行評估的。振動及頻譜分析基礎培訓什么時候使用位移、什么時候使用位移、速度或加速度？速度或加速度？圖20水平安裝轉動機械振動位移/速度等級圖表振動及頻譜分析基礎培訓什么時候使用位移、速度或加速度？什么時候使用位移、速度或加速度？ 加速度也有類似于位移的缺點，但它所支持的頻率范圍是高頻。加速度在評價機器振動狀態(tài)時也具有頻率依賴性。例如，在18000 CPM時，2gs要比在180000 CPM

16、（3000Hz）時的2gs振動程度要嚴重得多。 如圖21所示。加速度一般推薦應用在，當機器內(nèi)部所產(chǎn)生的振源頻率超過300000 CPM（5000Hz）以上的場合。這些振源包括齒輪嚙合頻率、電機籠條通過頻率、葉片通過頻率等。不要忘記，這些振源在很多情況下會產(chǎn)生多階諧頻。 而振動速度在從600至120000 CPM（102000Hz）的頻率范圍內(nèi)幾乎不存在對頻率的依賴關系。所以當機器的振源頻率范圍是在300到300000 CPM（5到5000Hz）時，一般選擇測量振動速度。振動速度的幅值直接與機器的狀態(tài)有關，無論其頻率是在10到1670 Hz之內(nèi)何處。也就說一臺轉速為1800 RPM的機器，經(jīng)歷了

17、0.30in/sec的振動似乎于另一臺轉速為10000 RPM，振動也為0.30in/sec的機器，具有同樣的振動損壞程度。振動及頻譜分析基礎培訓什么時候使用位移、速度或加速度？什么時候使用位移、速度或加速度？圖21水平安裝轉動機械振動加速度/速度等級圖表振動及頻譜分析基礎培訓振動為多大時認為超過了允許值？振動為多大時認為超過了允許值？ 圖20是一個幾年前推出的針對一般轉動機械的典型的振動位移/速度等級圖表。振動等級被分成“GOOD”,“FAIR”,“ROUGH”等，從這個圖表可清楚地看出位移對頻率的依賴程度。例如，一個2mils的pk-pk振動位移值，在相當?shù)念l率范圍內(nèi)其振動嚴重程度從優(yōu)秀可

18、以變化到非常嚴重。從此例中可見，為了準確評價機器的振動程度必須識別出頻率的大小。（在400 CPM時，2mils的振動，機器的狀態(tài)是優(yōu)秀，而在3600 CPM時，2mils的振動，機器的狀態(tài)就變得很差。而在這張圖中振動速度只需要幅值就可以評定機器的振動程度（如，從0.157到0.314in/sec的振動，都是振動較差）。 圖21是針對振動加速度的振動等級圖。振動加速度分級也是具有頻率依賴性。如例如，在18000 CPM時，2gs的振動是處于較差的范圍內(nèi)，而在180000 CPM（3000Hz）時的2gs振動側是處于優(yōu)秀的范圍內(nèi)。振動及頻譜分析基礎培訓振動為多大時認為超過了允許值？振動為多大時認

19、為超過了允許值？圖22機械振動位移、加速度、速度比較 圖22給出了振動位移、速度、加速度間的相互關系，在較寬的頻率范圍內(nèi)振動速度是平坦的，而振動位移和振動加速度都分別趨于降低和增高。注意在圖22中可以看出，具有3種相等振動級別的振動幅值關系。振動及頻譜分析基礎培訓振動為多大時認為超過了允許值？振動為多大時認為超過了允許值？ 圖23給出了針對同一檢測軸承故障的時域波形圖，所進行的FFT變換（a）位移頻譜圖（b）速度譜（c）加速度譜圖23 在一臺300RPM的風機上測量振動位移、速度、加速度的比較振動及頻譜分析基礎培訓振動為多大時認為超過了允許值？振動為多大時認為超過了允許值？ 注意在每一幅頻譜圖

20、上，頻率為300CPM處的峰值，這是工作轉速頻率（通常稱為1X RPM)。然而，三個頻譜圖，從位移譜到速度譜再到加速度譜變化過程中，注意到1XRPM峰值變得越來越小。見圖23A位移譜，顯然1XRPM是占主導地位，而在圖23速度譜中，它只比第2或第3個峰高一點，在加速度譜中1XRPM峰值幾乎消失。 由圖23可見，振動分析師能否在他的頻譜圖中看到極其重要的軸承故障頻率，主要取決于他對測量幅值類型的選擇。至于軸承故障頻率4860CPM和9720CPM，你會注意到這個頻率在速度和加速度譜圖(圖23B和圖23C）中清楚可見，在4860CPM的左右等距離兩側存在著頻率邊帶，頻率邊帶的存在,一般說明存在軸承

21、嚴重磨損問題，所以在頻譜圖中觀察是否有頻率邊帶的存在是很重要的。需要注意的是在位移頻譜圖中可以看出，幾乎丟失了4860CPM的邊帶頻率成分，甚至連軸承的第二個特征頻率成分9720CPM也完全消失。其原因是，位移譜傾向于“放大”或強調低頻振動而壓縮高頻成分（如圖22所示）。另一方面加速度譜強調的是高頻成分，傾向于壓縮低頻成分。振動及頻譜分析基礎培訓振動為多大時認為超過了允許值？振動為多大時認為超過了允許值？ 見圖22注意到，對大多數(shù)轉動設備，速度譜要比位移譜和加速度譜有著更寬的頻率使用范圍，考慮速度譜的這一特性和速度譜與振動強度的直接聯(lián)系，公認振動速度是最好的振動測量單位（特別是當頻率低于200

22、0Hz時）。圖22機械振動位移、加速度、速度比較振動及頻譜分析基礎培訓振振 動動 的的 時時 域域 波波 形形 名 稱 波 形 名 稱 波 形 振動及頻譜分析基礎培訓若干幅值參數(shù)的定義若干幅值參數(shù)的定義 n瞬時值瞬時值 (Instant value) 振動的任一瞬時的數(shù)值。n峰值峰值 (Peak value) 振動離平衡位置的最大偏離。n平均絕對值平均絕對值 (Average absolute value)n均值均值 (Mean value) 又稱平均值或直流分量。n有效值有效值 (Root mean square value) TtxTx0avd 1TtxTx0d 1TtxTx02rmsd

23、1xpx = x(t)振動及頻譜分析基礎培訓正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關系F峰值峰值 xp=A; 峰峰值峰峰值 xp-p=2AF平均絕對值平均絕對值 xav=0.637AF有效值有效值 xrms=0.707AF平均值平均值簡諧振動的幅值參數(shù)簡諧振動的幅值參數(shù)0 x振動及頻譜分析基礎培訓復雜振動的幅值參數(shù)復雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，彼此間無明確定關系正峰值負峰值峰峰值xrms振動及頻譜分析基礎培訓振動監(jiān)測的振動監(jiān)測的特征值特征值n位移峰峰值：正、負兩方向間的最大振動距離n速度有效值：振動速度的均方根值，直接反映振動的能量。一臺設備上不同位置

24、測量的速度有效值中最大的一個稱為該設備的振動烈度振動烈度n加速度峰值：常用于評價滾動軸承和齒輪的狀態(tài)振動及頻譜分析基礎培訓按頻帶選擇測量參數(shù)的指南振動及頻譜分析基礎培訓傳感器常用安裝方法及特點安裝方法及可用頻率范圍(+/-3 可分貝極限)優(yōu) 點缺 點鋼探桿：11000Hz鋁探桿：1700Hz附著快速手持頻率范圍有限注意手持方法磁座：12000Hz附著快速手持頻率范圍有限機器上須有鐵磁性表面該表面必須干凈螺紋連接:110000Hz可用頻率范圍寬測量重現(xiàn)性最佳需有螺孔接頭費時間磁座使用方便而性能適中，是最常用的方法磁座使用方便而性能適中，是最常用的方法振動及頻譜分析基礎培訓磁帶記錄儀頻譜分析儀打印

25、機存儲設備繪圖儀測量電路基頻檢測儀記錄儀數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)汽輪機齒輪增速箱壓縮機渦流傳感器速度傳感器加速度傳感器鍵相傳感器旋轉機械振動測量框圖旋轉機械振動測量框圖振動及頻譜分析基礎培訓磁電速度傳感器磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應典型頻率范圍：10Hz1000Hz典型線性范圍：02mm典型靈敏度 ：20mV/mm/sn測量非轉動部件的絕對絕對振動振動的速度。n不適于測量瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動和很快的變速過程變速過程。n輸出阻抗低，抗干擾力強。n傳感器質量較大，對小型對象有影響。n在傳感器固有頻率附近有較大的相移。振動及頻譜分析基礎培訓典型的磁電速度傳感器及其特性典型的磁電速度傳感器及

26、其特性振動及頻譜分析基礎培訓壓電加速度傳感器壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應典型頻率范圍：0.2Hz10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號可在很大范圍內(nèi)變化。n測量非轉動部件的絕對振絕對振動動的加速度。n適應高頻振動高頻振動和瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動的測量。n傳感器質量小，可測很高振級。n現(xiàn)場測量要注意電磁場、聲場和接地回路的干擾。振動及頻譜分析基礎培訓壓電加速度傳感器的典型結構壓電加速度傳感器的典型結構晶體片晶體片質量塊預緊環(huán)出線口底座出線口三角剪切型三角剪切型 中心壓縮型中心壓縮型預壓簧片三角柱振動及頻譜分析基礎培訓壓電加速度傳感器的典型特性壓電加速度傳感器的典型特性預緊環(huán)底座

27、質量塊出線口晶體片振動及頻譜分析基礎培訓渦流位移傳感器渦流位移傳感器n不接觸測量不接觸測量，特別適合測量轉軸和其他小型對象的相對位移。n有零頻率響應零頻率響應，可測靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。n靈敏度與被測對象的電導率和導磁率有關。n相移很小。接收形式：相對式變換形式：電渦流典型頻率范圍：020kHz典型線性范圍：05mm典型靈敏度 ：8.0V/mm (對象為鋼)振動及頻譜分析基礎培訓渦流位移傳感器渦流位移傳感器及前置器及前置器振動及頻譜分析基礎培訓渦流傳感器的工作原理渦流傳感器的工作原理輸出電壓 u 正比于間隙 d且與測量對象的材質有關振動及頻譜分析基礎培訓渦流位移傳感器的典型特性渦流位移傳感器

28、的典型特性傳感器與轉軸之間的間隙前置器輸出電壓（直流伏）振動及頻譜分析基礎培訓軸承振動的測點布置軸承振動的測點布置振動及頻譜分析基礎培訓軸振動的測點布置軸振動的測點布置振動及頻譜分析基礎培訓軸承振動與軸振動的比較軸承振動與軸振動的比較軸 承 振 動軸 振 動測量設備 傳感器易于安裝、拆卸 測定振動容易 測量設備價格較低 傳感器安裝受限制 測定振動較軸承困難 測量設備價格高性能特點 測振靈敏度?。ó斴S輕而本體剛度大時，對振動變化反映遲鈍） 有關參考資料豐富，掌握的限值范圍廣 測量設備可靠性高 測振靈敏度高（在任何情況下，對振動變化反映較靈敏） 可直接測得基本界限值（如不平衡，軸內(nèi)應力等） 界限值

29、不通用 測量設備（特別是傳感器）可靠性低環(huán)境影響 測量結果受周圍環(huán)境的影響小 測量結果受周圍環(huán)境的影響大應用場合 監(jiān)測機械的所有各種振動 能得到更詳細的關于轉子的振動信息，可作高精度現(xiàn)場平衡數(shù)據(jù)振動及頻譜分析基礎培訓n基頻是轉速頻率。n基頻分量的幅值和轉子的不平衡大小不平衡大小有關。n基頻分量的相位和不平衡在轉子上的不平衡在轉子上的方位方位有直接對應關系。旋轉機械振動的旋轉機械振動的基頻分量的幅值和相位的測量基頻分量的幅值和相位的測量振動及頻譜分析基礎培訓鍵相與相位參考脈沖鍵相與相位參考脈沖n在轉子上布置鍵相標記K ，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電式或渦流式），其輸出為相位參考脈沖。n參考脈

30、沖是測量相位的基準。n參考脈沖也可用于測量轉子的轉速。KK1轉t參考脈沖振動及頻譜分析基礎培訓振動相位與轉子轉角的關系振動相位與轉子轉角的關系n從參考脈沖到第一個正峰值的轉角 定義振動相位。n振動相位與轉子的轉動角度一一對應。在平衡和故障診斷中有重要作用。振動信號參考脈沖振動及頻譜分析基礎培訓n波形圖波形圖 (Wave) 時間域內(nèi)的振動波形n頻譜圖頻譜圖 (Spectrum) 組成振動的各諧波成分n軸心軌跡軸心軌跡 (Orbit) 轉軸中心的振動軌跡，由水平和鉛垂兩方向波形合成旋轉機械的振動圖示旋轉機械的振動圖示 (定轉速定轉速)振動及頻譜分析基礎培訓波形圖、頻譜圖及軸心軌跡波形圖、頻譜圖及軸

31、心軌跡振動及頻譜分析基礎培訓軸心軌跡的測定軸心軌跡的測定n軸心軌跡(Orbit)是診斷旋轉機械故障的有力工具。n軸心軌跡可用基頻檢測儀和示波器得到，也可以用計算機完成。振動及頻譜分析基礎培訓n軸心軌跡陣軸心軌跡陣n波德圖與極坐標圖波德圖與極坐標圖 (Bode & Polar Plot) 升（降）速時，基頻幅值和相位的變化n三維頻譜圖三維頻譜圖 (Cascade)n坎貝爾圖坎貝爾圖 (Campber) 各轉速下的頻譜圖的另一種表示n軸心位置軸心位置 判定軸頸靜態(tài)工作點軸頸靜態(tài)工作點和油膜厚度油膜厚度旋轉機械的振動圖示旋轉機械的振動圖示 (變轉速變轉速)振動及頻譜分析基礎培訓軸心軌跡陣圖軸

32、心軌跡陣圖汽輪發(fā)電機組一個軸承在不同轉速下的軸心軌跡陣振動及頻譜分析基礎培訓波德圖和極坐標圖波德圖和極坐標圖n波德圖(Bode Plot)和極坐標圖(Polar Plot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動的幅值和相位隨機器轉速的變化規(guī)律。振動及頻譜分析基礎培訓n三維頻譜圖是頻頻譜的集合譜的集合。n本圖的第三個坐標是轉速轉速。n本圖表明在升、降速過程中振動頻譜的變化。n第三坐標也可是時間、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖三維頻譜圖 （譜陣圖）（譜陣圖）振動及頻譜分析基礎培訓本圖的第三個坐標是時間時間(日期)，反映頻譜的趨勢。三維頻譜圖三維頻譜圖 （譜陣圖）（譜陣圖）振動及頻譜分析基礎培訓機器轉速振動頻率坎

33、貝爾坎貝爾(Campber)圖圖 注：圓圈直徑代表振動的大??；斜線代表諧波次數(shù)。振動及頻譜分析基礎培訓軸心位置的測定軸心位置的測定n軸心位置可以用計算機及其外設來繪制。渦流傳感器的輸出信號動態(tài)部分靜態(tài)部分軸心軌跡軸心位置間隙變化平均間隙振動及頻譜分析基礎培訓軸心位置的變化軸心位置的變化汽輪發(fā)電機中壓缸軸承汽輪發(fā)電機中壓缸軸承n升速時軸心位置逐漸升高。n到工作轉速時，偏心率為0.66；偏位角32。屬正常。n以后數(shù)月，軸承基礎下沉，導致軸心上浮，偏心率減少，偏位角接近90。n發(fā)生了油膜振蕩。n監(jiān)測軸心位置有助于發(fā)現(xiàn)機器的故障。振動及頻譜分析基礎培訓故障診斷的方法及故障診斷的方法及典型故障特征分析典

34、型故障特征分析振動及頻譜分析基礎培訓精密診斷的方法精密診斷的方法n頻譜分析法n趨勢分析法 通頻值趨勢分析、頻譜趨勢分析n時域分析法 波形分析、相關函數(shù)分析n倒頻譜分析法n模態(tài)分析法n隨機減量法其他數(shù)學方法 模式識別法 模糊診斷法 故障樹診斷法 神經(jīng)網(wǎng)絡法 小波分析法 灰色系統(tǒng)法 分形幾何法振動及頻譜分析基礎培訓精密診斷最常用的方法精密診斷最常用的方法n頻譜分析法頻譜分析法 每種故障有其對應的特征頻率。 據(jù)此確定機器的故障性質和嚴重程度。n趨勢分析法、頻譜趨勢分析法趨勢分析法、頻譜趨勢分析法 根據(jù)劣化曲線，振動的通頻幅值(特征頻率幅值)隨故障的發(fā)展而增大。 據(jù)此監(jiān)視機器的健康狀態(tài)，并推測其壽命。

35、振動及頻譜分析基礎培訓振動信號的頻率分析振動信號的頻率分析n把振動信號中所包含的各種頻率成分各種頻率成分分別分解出來的方法。n頻率分析的數(shù)學基礎是傅里葉變換傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。n頻率分析可用頻率分析儀頻率分析儀來實現(xiàn)，也可在計算機上用軟件來完成。n頻率分析的結果得到各種頻譜圖頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。振動及頻譜分析基礎培訓各種振動的頻譜圖各種振動的頻譜圖名稱 波 形 頻 譜 名稱 波 形 頻 譜振動及頻譜分析基礎培訓時間域時間域 頻率域頻率域FFTIFFT振動及頻譜分析基礎培訓轉動機械常見故障的頻率特征轉動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障強迫振動類故障自激振動類故障

36、自激振動類故障R: 轉動頻率故障名稱頻率特征轉動特征故障名稱頻率特征轉動特征不平衡1R同步正進動油膜渦動(0.40.49)R正進動熱彎曲1R同步正進動油膜振蕩等于低階固有頻率正進動不對中2R正進動氣隙振蕩等于低階固有頻率正進動磁拉力不平衡2NRN 為磁極對數(shù)正進動內(nèi)腔積液失穩(wěn)前 0.5R失穩(wěn)后為低階固有頻率正進動松 動1R, 2R 等也有 1.5R,2.5R 等轉子內(nèi)阻失穩(wěn)前 0.5R失穩(wěn)后為低階固有頻率正進動齒輪故障嚙合頻率等于齒數(shù)R ，邊帶頻率徑向摩擦失穩(wěn)前小于低階固有頻率失穩(wěn)后等于低階固有頻率反進動滾動軸承外環(huán)故障內(nèi)環(huán)故障滾珠故障軸向摩擦失穩(wěn)前小于低階固有頻率失穩(wěn)后等于低階固有頻率振動及

37、頻譜分析基礎培訓轉子不平衡故障的頻譜轉子不平衡故障的頻譜n波形為簡諧波，少毛刺。n軸心軌跡為圓或橢圓。n1X頻率為主。n軸向振動不大。n振幅隨轉速升高而增大。n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及頻譜分析基礎培訓轉子不平衡的類型轉子不平衡的類型不平衡類型特 征消除措施質量不平衡低速晃動小平衡初始彎曲低速晃動大靜態(tài)校直熱彎曲振動隨負荷增大，但有滯后低速盤車部件位移或脫落振動階躍增加，然后穩(wěn)定停車檢查部件結垢振動緩慢增加，軸向振動和軸向推力增大，機器效率降低清垢聯(lián)軸器不平衡相鄰軸承振動大，相位相同平衡振動及

38、頻譜分析基礎培訓轉子不對中故障的頻譜轉子不對中故障的頻譜 n出現(xiàn) 2X 頻率成分。n軸心軌跡成香蕉形或8字形。n軸向振動一般較大。n本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機水泵POPIMOMI1X 頻率2X 頻率葉片通過頻率振動及頻譜分析基礎培訓轉子不對中的類型轉子不對中的類型正確對中 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振動及頻譜分析基礎培訓不同聯(lián)軸節(jié)的情況不同聯(lián)軸節(jié)的情況聯(lián)軸節(jié)類型 不對中形式 振 動 特 征剛性聯(lián)軸節(jié) 平行不對中 有2X成分 角度不對中 軸向振動1X成分大 軸向振動大，有2X及高次諧波齒式聯(lián)軸節(jié) 徑向振動可能有2X、3

39、X、4X 聯(lián)軸節(jié)兩側振動的相位常相反膜片聯(lián)軸節(jié) 有nX 成分（n為螺釘數(shù)）振動及頻譜分析基礎培訓轉子系統(tǒng)松動故障的頻譜轉子系統(tǒng)松動故障的頻譜n波形出現(xiàn)許多毛刺。n譜圖中噪聲水平高。n出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X等成分。n松動結合面兩邊，振幅有明顯差別。電機水泵POPI轉速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高振動及頻譜分析基礎培訓松動故障引起的間入諧量松動故障引起的間入諧量n未松動時的未松動時的頻譜頻譜n松動時的頻松動時的頻譜譜 出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X.等頻率成分振動及頻譜分析基礎培訓D 節(jié)圓直徑d 滾珠直徑 接觸角z 滾珠數(shù)R 軸的轉速頻率滾動軸承故障的特征頻率滾動

40、軸承故障的特征頻率 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)RDdzf)cos1 (2RDdzf)cos1 (2RDddDf22cos)(1RDdf)cos1 (21RDdf)cos1 (21振動及頻譜分析基礎培訓典型的軸承故障發(fā)展過程典型的軸承故障發(fā)展過程Detection by Lubricant AnalysisDetection by Listen and FeelDetection by VibrationDetection by Acoustic Emissions振動及頻譜分析基礎培訓 滾動軸承故障發(fā)展過程的四階段滾動軸承故障發(fā)展過程的四階段通常約百分之八

41、十至九十的軸承壽命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至軸承剩余壽命的百分之一災難性破壞災難性破壞累積的損傷時間滾動軸承四種類型故障頻率1.隨機的，超聲頻率 ,HFD ,SPM；2.軸承零部件自振頻率-500至2000赫茲范圍，與轉速無關； 3.旋轉的故障頻率-內(nèi)環(huán)BPFI，外環(huán)BPFO，滾動體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振動及頻譜分析基礎培訓滾動軸承故障發(fā)展過程四階段典型特征n第一階段第一階段：1.噪聲正常

42、；2.溫度正常；3.可用超聲，振動解調譜、聲發(fā)射測量出來，軸承外環(huán)有缺陷；4.振動總量較小，無離散的軸承故障頻率尖峰；5.軸承剩余壽命大于B-10規(guī)定的百分之十。n第二階段第二階段：1.噪聲略增大；2.溫度正常；3.超聲，聲發(fā)射，振動解調譜通頻值明顯增大，軸承外環(huán)有缺陷；4.振動總量略增大(振動加速度總量和振動速度總量)；5.在對數(shù)刻度的頻譜上可清楚地看到軸承故障頻率，而在線性刻度的頻譜上則很難看到；噪聲地平明顯提高；6.軸承剩余壽命大于B-10規(guī)定的百分之五。n第三階段第三階段：1.可以聽到噪聲；2.溫度略升高；3.非常高的超聲，聲發(fā)射，解調譜通頻值，軸承外環(huán)有故障；4.振動加速度總量和振動

43、速度總量大增；5.在線性刻度頻譜上清楚地看出軸承故障頻率及其諧波頻率和邊帶頻率；6.振動頻譜的噪聲地平明顯提高；7.軸承剩余壽命大于B-10規(guī)定的百分之一。n第四階段第四階段：1.噪聲的強度改變；2.溫度明顯升高；3.超聲，聲發(fā)射，振動解調譜通頻值迅速增大，隨后逐漸減小，軸承外環(huán)處于損壞之前的故障狀態(tài)；4.振動速度總量和振動位移總量明顯增大，振動加速度總量減??；5.頻率較低的軸承故障頻率尖峰占優(yōu)勢，振動頻譜中噪聲地平非常高；6.軸承剩余壽命大于B-10規(guī)定的百分之零點二。振動及頻譜分析基礎培訓 滾滾動動軸軸承承故故障障發(fā)發(fā)展展的的四四個個階階段段第一階段第一階段第二階段第二階段第三階段第三階段

44、第四階段第四階段A.僅出現(xiàn)滾動軸承故障頻率(沒有1X邊帶頻率)B.滾動軸承跑道圓周上出現(xiàn)輕微磨損時，便出現(xiàn)軸承故障頻率的諧波頻率C.磨損明顯時軸承故障頻率兩側出現(xiàn)1X轉速邊帶頻率，還可出現(xiàn)其它的軸承故障頻率只是 解調demo值有明顯指示解調demo值明顯增大，開始出現(xiàn)軸承零件共振頻率并伴有1X轉速頻率邊帶 解調demo值開始時減小，卡死前可能劇增。出現(xiàn)高頻隨機譜，軸承壽命成問題。振動及頻譜分析基礎培訓滾動軸承故障發(fā)展的四個階段滾動軸承故障發(fā)展的四個階段Stage 1Stage 2Stage 3Stage 4no apparent change on typical velocity spect

45、rumdefects harmonic frequencies appeardefects fundamental frequencies also appearand may exhibit sidebandsdefects harmonic frequencies develop multiplesidebands (haystack), fundamental freqs. growand also develop sidebandsdefects “fund.”frequency rangedefects “harmonic”frequency range振動及頻譜分析基礎培訓滾動軸承

46、故障的頻譜滾動軸承故障的頻譜 n軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。n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。n還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調。電機離心泵PIPO1X2X頻率故障基本頻率6.71X基本頻率的四個諧波振動及頻譜分析基礎培訓帶滾動軸承的機械的頻譜特帶滾動軸承的機械的頻譜特點點 不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50RFrequency in order3.53.02.52.01.51.00.50Velocity in mm/s pk振動及頻譜分析基礎培訓帶滑動軸承的機械的頻譜特點帶滑動軸承的機械的頻譜特點不對

47、中松動引起的諧波不平衡油膜渦動、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14 16Frequency in orderDisplacement in m pk to pk12.510.07.55.02.50振動及頻譜分析基礎培訓齒輪故障的頻譜齒輪故障的頻譜n齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉速頻率。n齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。n隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加。n可用倒頻譜作進一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X振動及頻譜分析基礎培訓齒輪振動的特點齒輪振動的特點 評定齒輪狀態(tài)的關鍵頻率之一是齒輪的嚙合頻率(齒輪的齒數(shù)X轉速)。然而，應該

48、指出，齒輪的嚙合頻率(GMF)不像軸承故障頻率那樣的重要。所有嚙合的齒都產(chǎn)生一定幅值的嚙合頻率和其他頻率。此外，所有嚙合頻率都有一定幅值的配對齒輪的或每個齒輪的轉速的邊帶。然而，如果齒輪狀態(tài)良好，并且彼此恰當?shù)貙?沒有明顯的不對中，齒輪游移或齒輪偏心)，則齒輪嚙合頻率(GMF)及其諧波頻率和那些邊帶頻率的幅值應該很小，尤其是那些邊帶。振動及頻譜分析基礎培訓用振動分析可以檢測齒輪的故障用振動分析可以檢測齒輪的故障 1齒輪的齒的磨損 2齒輪的齒承受過大的負載 3齒輪偏心或齒隙游移 4裂的、破裂的或斷的齒輪的齒 5齒輪組合狀態(tài)問題 6. 齒輪的齒擺動故障振動及頻譜分析基礎培訓對于齒輪振動分析的若干

49、說明對于齒輪振動分析的若干說明1應該在每個可達的軸承座上進行振動測量。圖 表示在位置3處雙列軸承及位置4到位置7的四個錐形滾棒軸承上進行振動測量。重要之點是，振動傳感器應該盡可能固定在靠近支承本身的地方。往往會遇到，在距軸承有一定距離的地方測量振動。然而，這種情況下，應確?？蚣芑騼?nèi)部腹板直接連到軸承座上，在這些地方布置傳感器并盡可能接近，進行振動測量。2應該在三個方向(水平，垂直和軸向方向)進行振動測量，尤其是當某些齒輪主要在一個方向產(chǎn)生力，或者根據(jù)負載，一次監(jiān)測與下一次監(jiān)測可能不一樣的其他情況下。 傘齒輪，兩級減速齒輪箱分析的典型設置 振動及頻譜分析基礎培訓對于齒輪振動分析的若干說明對于齒輪

50、振動分析的若干說明3通常，遇到螺旋，斜齒和傘齒輪時，在軸向方向產(chǎn)生明顯的振動。 這些類型齒輪最佳的狀態(tài)監(jiān)測往往在軸向方向。4通常，對直齒圓柱齒輪，在徑向方向評定最好，但有時可能會存在 明顯的軸向振動，尤其是如果齒的對準有問題時。為了評定齒輪的狀 態(tài)，往往必須測量非常高頻率的振動。至少要評定3X嚙合頻率的頻率 范圍Fmax=3.25 X GMF，經(jīng)常遇到在齒嚙合頻率基頻(GMF)處沒有什 么振動，但是在2X齒嚙合頻率或3X齒嚙合頻率(2GMF或3GMF)處，出現(xiàn) 比在GMF基頻處振動10倍大得多的振動。因此，如果不測量這些高頻率 范圍內(nèi)的信號，必將忽略了潛在的，明顯的故障。5在大多數(shù)利用計算機軟

51、件的預測維修程序中，因為在低速諧波頻率與 齒輪嚙合頻率本身之間頻率變化很廣，所以在每個齒輪位置必須進行 兩個頻率范圍的兩種測量。這些情況下，用低的頻率范圍評定諸如不 平衡、不對中、松動和電氣故障等，用另一高頻率范圍評定齒輪的狀 態(tài)。振動及頻譜分析基礎培訓齒輪振動頻譜分量的識別齒輪振動頻譜分量的識別振動及頻譜分析基礎培訓齒輪正常時的頻譜齒輪正常時的頻譜 正常齒輪的頻譜表示高速齒輪和低速齒輪的轉速，齒輪的嚙合頻率(GMF)和非常小的齒輪嚙合頻率的諧波頻率。齒輪的嚙合頻率(GMF)通常在它們的兩側有高、低速齒輪的轉速頻率邊帶。所有尖峰的幅值都很小，沒有激起齒輪的自然頻率。已知齒輪的齒數(shù)時，建議頻率范

52、圍Fmax設定為3.25XGMF(最低)，如果不知道齒輪的齒數(shù)，把頻率范圍Fmax設定為每根軸的轉速的200倍。 振動及頻譜分析基礎培訓齒輪磨損齒輪磨損故障故障 齒磨損的關鍵指示是激起齒輪的自然頻率 (Fn)和在此齒輪自然頻率兩側伴有磨損的齒的轉速頻率邊帶。當齒磨損明顯時，雖然邊帶的幅值高并且在齒輪嚙合頻率(GMF)兩側出現(xiàn)的邊帶數(shù)增多，但是齒輪嚙合頻率(GMF)的幅值可能變化也可能不變化。邊帶是比齒輪嚙合頻率(GMF)本身更好的齒磨損的指示。而且，雖然齒輪嚙合頻率的幅值是可以接受的，但是2GMF或3GMF(尤其是3GMF)的幅值經(jīng)常很高。振動及頻譜分析基礎培訓齒輪承受大的負載齒輪承受大的負載

53、 齒輪嚙合頻率(GMF)往往對齒的負載非常敏感。齒輪嚙合頻率(GMF)的幅值高未必一定指示有故障，尤其是如果邊帶頻率幅值保持較小，沒有激起齒輪自然頻率的時候。為了頻譜比較有意義，每次測量分析都應該在系統(tǒng)處于最大負載下運轉時進行。齒輪在大負載下的作用下振動頻譜的特征振動及頻譜分析基礎培訓齒輪偏心和齒隙游移齒輪偏心和齒隙游移 1偏心和齒隙游移兩者激起齒輪自振頻率和齒輪嚙合頻率。它們也可能在齒輪自振頻率和齒輪嚙合頻率兩側產(chǎn)生許多邊帶。 2如果某齒輪偏心，它將調制齒輪自振頻率和齒輪嚙合頻率，齒輪自振頻率和齒輪嚙合頻率兩側都有偏心的齒輪1X轉速頻率的邊帶。如果偏心齒輪與嚙合的齒輪一起被強制壓向齒底下的話

54、，偏心的齒輪可產(chǎn)生很大的力，應力和振動。齒輪偏心和齒隙游移的頻譜振動及頻譜分析基礎培訓齒輪不對中齒輪不對中 齒輪不對中幾乎總是激起第二階或高階齒輪嚙合頻率(GMF)諧波頻率，并且它們都伴有轉速邊帶。往往只顯示小的齒輪嚙合頻率 (GMF)的幅值，但是2 x(GMF)或3(GMF)的幅值較高。設定足以采集至少3(GMF)諧波頻率的F max最高頻率范圍很重要。而且，2(GMF)兩側常伴有2轉速頻率邊帶。請注意， 由于齒不對中，齒輪嚙合頻率(GMF)及其諧波頻率的左側和右側的邊帶頻率的幅值不等，引起不均勻磨損。振動及頻譜分析基礎培訓齒輪的破碎或斷齒齒輪的破碎或斷齒 有一個裂紋的，破碎或斷的齒輪將產(chǎn)生

55、這個齒輪1X轉速及齒輪自振頻率，并且，在齒輪自振頻率兩側有齒輪轉速的邊帶大的振動。這個特性與有大的、明顯的剝落的齒的齒輪的特性一樣。當然，不平衡的齒輪也會引起1X轉速頻率的大振動。因此，如下圖所示的時域波形對確定主要問題是不平衡還是齒輪的斷齒問題大有幫助。狀態(tài)良好的齒輪與有一個裂的或斷齒的齒輪的時域波形的比較 振動及頻譜分析基礎培訓齒輪的破碎或斷齒齒輪的破碎或斷齒 如上圖所示，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)良好的齒輪顯示平穩(wěn)的，正弦波形(假定支承該齒輪軸的軸承沒有故障)。然而，裂的，破碎的或斷的齒，齒輪每次進入和退出嚙合時，產(chǎn)生一個明顯的尖峰。觀察時域波形，可以確定故障是齒輪的齒或是像滾動軸承故障那樣其他沖擊事件造

56、成的。在滾動軸承情況下，如果兩次沖擊之間的時間間隔相當于該齒輪的轉速，這就代表了齒故障的強有力證據(jù)。例如，參見圖11.6，如果轉速為600轉/的齒輪，顯示每O10秒一個尖峰(0.10秒周=10周秒=600周分)，則這就是裂的，破碎的或斷的齒的強有力的證據(jù)。 如果在一根裝有一個以上齒輪的軸上采集頻譜，并且顯示明顯的時域波形和頻譜中伴有斷齒齒輪轉速邊帶的自振頻率，這未必清楚指示就是軸上齒輪有故障問題。這種情況下，對軸上每個齒輪進行沖擊自振頻率試驗，并識別嚙合的齒輪中哪個齒輪有故障問題。振動及頻譜分析基礎培訓齒輪組合狀態(tài)問題齒輪組合狀態(tài)問題 齒輪組合狀態(tài)數(shù) 低速齒輪齒數(shù)為15 高速齒輪齒數(shù)為9 因此

57、將產(chǎn)生三種不同的 磨損圖象：低速齒輪的齒號將接觸高速齒輪的齒: 1-10-4-13-7 1-7-4 2-11-5-14-8 2-8-5 3-12-6-15-9 3-9-6第一種組合為: 低速齒輪1#齒與高速齒輪l#齒嚙合。低速齒輪I#齒將只能與高速齒輪的l#，7#和4#齒嚙合。低速齒輪l#齒不可能與高速齒輪的其他齒嚙合。 第二種組合： 低速l#齒與高速2#齒嚙合。則低速l#齒將只能與高速2#。8#和5#齒嚙合不可能與其他高速齒嚙合。第三種組合： 低速l#齒與高速3#齒嚙合，則低速l#齒將只能與高速3#，9#和6#齒嚙合，不可能與高速齒輪的其他齒嚙合。 振動及頻譜分析基礎培訓齒輪組合狀態(tài)問題齒輪

58、組合狀態(tài)問題 這對齒輪開始組裝低速1#齒和高速1#齒嚙合：如果下次重新安裝時，變?yōu)榈退?#齒與高速2#齒嚙合。那么將產(chǎn)生一種新的磨損圖象。這樣標準的嚙合頻率fm很明顯。此外還有13嚙合頻率分量。此分量原來的磨損圖象與新產(chǎn)生的磨損圖象相互作用造成復雜的嚙合作用結果。形成許多和頻及差頻幅值和頻率調制。齒輪組合狀態(tài)通過頻率齒輪組合狀態(tài)通過頻率fafa fa=fm/Na fa=fm/Na 赫茲 以上例子，低速齒輪齒數(shù)為15，高速齒輪齒數(shù)為9，則Na=3(這對齒輪齒數(shù)的最大公約數(shù)為3，即只有3種組合的可能)。所以，這對齒輪的組合狀態(tài)通過頻率為 fa=fm3。振動及頻譜分析基礎培訓齒輪組合狀態(tài)問題齒輪組合

59、狀態(tài)問題 齒輪組合狀態(tài)頻率(GAPF)可產(chǎn)生齒輪嚙合頻率的分數(shù)倍頻率(如果NA大于1)。這字面上意味著(TpNA)齒輪的齒將接觸，產(chǎn)生NA磨損圖象，這里，給定齒輪組合狀態(tài)中的N A等于大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)的最大公約數(shù)(NA=組合狀態(tài)因子)。如果齒輪有制造缺陷，則將出現(xiàn)齒輪組合狀態(tài)頻率(GAPF)(或其諧波頻率)。如果污染顆粒通過齒輪嚙合，導致吸入污染顆粒時嚙合的齒進入和退出嚙合中或者重新定位齒輪時使嚙合的齒損壞，于是在定期監(jiān)測的頻譜中突然出現(xiàn)齒輪組合狀態(tài)頻率(GAPF)。振動及頻譜分析基礎培訓齒齒擺動故障擺動故障 如果低速齒輪和高速齒輪都有故障，高、低速齒輪的各自的故障同時進入嚙合時，將對振

60、動產(chǎn)生最大的影響，這就是齒擺動頻率。齒擺動頻率非常低，一般在次聲(低于20赫茲)范圍。由于頻率非常低，因此，常規(guī)振動傳感器及頻譜分析儀難以檢測，需要低頻檢測技術。振動及頻譜分析基礎培訓齒齒擺動故障擺動故障 大齒輪和小齒輪兩者存在故障時出現(xiàn)齒擺動頻率(fHT），大小齒輪的故障可能在制造時造成的，或由于錯誤的處理，或在現(xiàn)場造成的。它可引起十分大的振動，但是由于它主要出現(xiàn)在低于600轉/分的低頻范圍內(nèi)，所以常被測量不當丟失。有這種齒重復故障的齒輪裝置通常從松動中發(fā)出“轟鳴”聲。有故障的小齒輪和大齒輪的兩者同時進入嚙合時發(fā)生最大效應，(在某些傳動中，可能僅每10到20轉出現(xiàn)一次，取決于fHT公式)。請注意，T