旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷基本理論講義

.東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所

目錄Withthe

Thegrowth第一節(jié)oftribalpopulation,tribaland旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的基本知識(shí)2differentiateintomanysmalltribes一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的意義及發(fā)展概況,2thesetribesmovedto1.otherplaces.These旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的定義2outoftheoriginaltribal2.people旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的意義2toopenwith3.the旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的發(fā)展概況other3tribesdifference二、轉(zhuǎn)子振動(dòng)的基本概念3tribetookanewname,1.thisis機(jī)械振動(dòng)3latershi.Thus

2.Theknown頻率4,maternalkinship3.embodimentofthe振幅4ofthe4branchesthe5‘shi’wassurname5.fixed相位和相位差5iseasytochange6..The渦動(dòng)和進(jìn)動(dòng)5earliestsurname7.臨界轉(zhuǎn)速6fundamentaldifferencebetween'shi‘Thedifference8.between油膜渦動(dòng)、油膜振蕩6performancein第二節(jié)theQinandHandynastiesespecially

旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的基本圖譜7ofthesurnames1.associatedwithlivestock7,suchas:Luo2.,horses,cattle,8bears,etc.From3.thesesurnames軸心軌跡圖9theancient4.people極坐標(biāo)圖10

Thekindofadmirationand5.adulation3第三節(jié)EnglishsurnamesOnlyaftertheconquestoftheBritishuntil1066Normansurnamesconcept.Early15thcentury,almostallofBritishbirth,followed

Thefamilyname,sosincethenthewordsurnameonlywegiveitmeaning.Atfirst,theirlastnameisnot

Fromthefamilyname,butasasignofdistinction.ThefirstBritishsurnameswithspecialsignificancewords,andthese

Surnamemeaningwiththeprogressofsociety,justevolvedintoasymbol.Ifyoutracethemeaningofthesurnameofacertainperiod,wecanfindthesesurnames

Havethecharacteristicsoftheera,andingeneralcanbedividedintosixcategories.1.Thefirstcategory:thesurnamederivedfromthefather'snameorthenameofthepaternalancestors,orderivedfromtheparentnameorthenameofthematernalancestorsurname.Suchassoandso

Sonoftheargument.ThismethodcanthreepeoplecalledHenryisknownas:Henry,sonofJohn(sonofHenryJohnHenry,sonof

142.Thesecondcategory:theancestorsoftheoccupationsorgoodskillsforthesurname.Asthenamesuggestscomesfromtheoccupationsoftheancestors.Forexample,twopeoplecalled

John,aweaver,andtheotheristhechef.PeoplearecalledJohntheWeaver,ofthem(WeaverJohn,JohnCook,

(ChefJohn.Similarexamplesare:JohntheMiller(millworkers,John,JohntheShepherd,(shepherdJohn,Johnthe

Thatcher,(coverhousingCarpenterJohn.Soonthesecalledbecame:theJohnWeaverJohnWiley&SonsHavre,JohnCookJohnCook

TheJohnMiller(JohnMiller,JohnShepherd,JohnShepherdJohnThatcherJohnThatcher.OldEnglish,thereisa

WordiscalledtheWrighttheoriginalintentoftheworkersorthemanufacturer.Createtwocarriagesthecallcartwrightrepairerwheelscalledwheelwright,theshipcalled

Arecommon3.Thethirdcategory:thedescriptivelastname.Peopleusetheperson'sphysicalcharacteristicsasasurname.Manysurnamescomefromtheoccasionalnicknameorcrooked

Said.Forexample,amancalledPeter'slookedstrong,peoplenicknamedhimPeterthestrong(strongPeter,andlaterthegradually

Isomitted,thispersoncalledPeterStrong(1PeterStrong.Similarname,thereareArmstrong(Armstrong,LongFellow

144Thefourthcategory:geographicsurname.Itoriginatedintheregionofthefirstofthefamilywork,whichmeansthatthisindividualinwhichthecity,township

thenameofthetownorvillageevolvedintoafamilyname.Inthisway,thesamevillagenamedTom(Tom,accordingtothedifferencebetweentheirhabitationsopen

,Suchas:livingunderthecliff,Tom,livingclosetotheedgeofthewoods,Tomandthehouseislocatedinthefield,Tom,andthusgiverisetoaseriesofat

Namedlastname:Hill(HillHill,Wood(woodsWood,Field(fieldRumsfeld,Ford(shoalFord,Street

(StreetStreeter,Cliff(cliffCliff,Tree(treeTerryLane(alleyRyanBush(bushBush,

151.152.1679191.202.20六、轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動(dòng)的故障機(jī)理及診斷方法1.振動(dòng)機(jī)理2.診斷方法七、轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的故障機(jī)理及診斷方法1.振動(dòng)機(jī)理2.診斷方法第四節(jié)東方所旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析軟件介紹一、數(shù)據(jù)采集二、調(diào)入數(shù)據(jù)三、鍵相信號(hào)編輯四、數(shù)據(jù)預(yù)處理五、多蹤時(shí)頻分析六、多蹤轉(zhuǎn)速參量分析七、頻譜分析八、Hilbert-Huang變換九、階次分析十、時(shí)間三維譜陣十一、轉(zhuǎn)速三維譜陣十二、伯德圖十三、頻率阻尼位圖（FDB）十四、提純軸心軌跡十六、時(shí)間轉(zhuǎn)速幅值曲線十七、二維全息譜十八、三維全息譜十九、全息瀑布圖二十、在線分析

第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的基本知識(shí)一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的意義及發(fā)展概況1.旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的定義通俗地說(shuō)，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的診斷類(lèi)似于醫(yī)生給患者治病，醫(yī)生基于病理需要向患者詢(xún)問(wèn)病情、病史、切脈（聽(tīng)診）以及量體溫、驗(yàn)血相、測(cè)心電圖等，根據(jù)獲得的多種數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析才能得出診斷結(jié)果，提出治療方案。機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障也是不可避免的。人生了病需要求醫(yī)就診，機(jī)器出了故障也要找“醫(yī)生”診斷病因。在通過(guò)監(jiān)測(cè)獲取機(jī)器大量信息的基礎(chǔ)上，基于機(jī)器的故障機(jī)理，從中提取故障特征，進(jìn)行周密的分析，確定故障原因，作出符合實(shí)際的診斷結(jié)論，提出治理措施。故障是指機(jī)械設(shè)備喪失了原來(lái)所規(guī)定的性能或狀態(tài)。通常把設(shè)備在運(yùn)行中所發(fā)生的狀態(tài)異常、缺陷、性能惡化、以及事故前期的狀態(tài)統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為故障，有時(shí)也把事故直接歸為故障。而故障診斷則是根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)所獲得的信息，結(jié)合設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行參數(shù)、歷史狀況，對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行分析、預(yù)報(bào)，對(duì)已經(jīng)或正在發(fā)生的故障進(jìn)行分析、判斷，以確定故障的性質(zhì)、類(lèi)別、程度、部位及趨勢(shì)，對(duì)維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行和合理檢修提供正確的技術(shù)支持。2.旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的意義旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)的由來(lái)及發(fā)展，與十分可觀的故障損失以及設(shè)備維修費(fèi)密切相關(guān)，而旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的意義則是有效地遏制了故障損失和設(shè)備維修費(fèi)用。具體可歸納如下幾個(gè)方面：①及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，以便采取相應(yīng)的措施，避免、減緩、減少重大事故的發(fā)生；②一旦發(fā)生故障，能自動(dòng)紀(jì)錄下故障過(guò)程的完整信息，以便事后進(jìn)行故障原因分析，避免再次發(fā)生同類(lèi)事故；③通過(guò)對(duì)設(shè)備異常運(yùn)行狀態(tài)的分析，揭示故障的原因、程度、部位，為設(shè)備的在線調(diào)理、停機(jī)檢修提供科學(xué)依據(jù)，延長(zhǎng)運(yùn)行周期，降低維修費(fèi)用；④可充分地了解設(shè)備性能，為改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造與維修水平提供有力證據(jù)。3.旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的發(fā)展概況旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)和其它學(xué)科一樣，也是有其發(fā)展過(guò)程的。在二戰(zhàn)以前對(duì)機(jī)器振動(dòng)問(wèn)題的解決，主要靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧。利用原始的檢測(cè)手段，例如用小錘敲擊或用細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體抵在機(jī)器的某部位，以耳朵聽(tīng)到的聲音來(lái)判斷機(jī)器工作是否正常。五十年代末，電渦流傳感器逐步廣泛用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)檢測(cè)上。這不僅為振動(dòng)監(jiān)測(cè)提供了可靠的手段，也為轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)，軸承等學(xué)科的理論研究提供了先進(jìn)的測(cè)試手段。六十年代至七十年代振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀逐漸運(yùn)用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上，同時(shí)在這個(gè)期間內(nèi)，數(shù)字電路、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快。當(dāng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入信號(hào)處理與分析領(lǐng)域時(shí)，測(cè)試技術(shù)便出現(xiàn)了一個(gè)新的分支——“信號(hào)數(shù)字處理分析技術(shù)”。這種技術(shù)提供了對(duì)各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)分析與識(shí)別信息。七十年代末，八十年代初，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在許多發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研制，并把實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果推向工業(yè)部門(mén)應(yīng)用。我國(guó)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)起源于上世紀(jì)七十年代末。那時(shí)，建國(guó)后首批從西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家成套引進(jìn)的13套大化肥裝置，以及隨后不久引進(jìn)的大化纖、大乙烯等裝置正處于建成后的試車(chē)、開(kāi)車(chē)階段，由于某些機(jī)組事故頻發(fā)，促進(jìn)了高校及科研單位對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用。國(guó)外某些大公司的監(jiān)測(cè)與診斷部門(mén)也同時(shí)開(kāi)展了一些服務(wù)與交流，客觀上起到了一定的推動(dòng)作用。二、轉(zhuǎn)子振動(dòng)的基本概念旋轉(zhuǎn)機(jī)械的功能實(shí)現(xiàn)主要靠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的，故轉(zhuǎn)子是其核心的部件。旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障時(shí)伴隨著異常的振動(dòng)和噪聲，我們對(duì)其振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析可以有效提取機(jī)器故障特征信息。因此，了解和掌握旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子振動(dòng)基本概念，是監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和提高診斷故障的準(zhǔn)確度的核心基礎(chǔ)。1.機(jī)械振動(dòng)物體或質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)振動(dòng)。例如，機(jī)器箱體的顫動(dòng)、管線的抖動(dòng)、葉片的擺動(dòng)等都屬于機(jī)械振動(dòng)。振動(dòng)用基本參數(shù)、即所謂“振動(dòng)三要素”—振幅、頻率、相位加以描述。描述振動(dòng)的三種物理量有：位移、速度、加速度。2.頻率振動(dòng)物體單位時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)循環(huán)次數(shù)稱(chēng)為頻率f，單位是赫茲[Hz]。頻率是振動(dòng)特性的標(biāo)志，是分析振動(dòng)原因的重要依據(jù)。對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個(gè)振動(dòng)過(guò)程，為一個(gè)周期，或者說(shuō)振動(dòng)循環(huán)變化了一次。因此轉(zhuǎn)速n、角速度ω都可以看作頻率，稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)頻率、轉(zhuǎn)速頻率、圓頻率，或n、ω、f不分，都直接簡(jiǎn)稱(chēng)為頻率，它們之間的換算關(guān)系為：f=n/60，ω＝2πf＝2πn/60≈0.1n，其中轉(zhuǎn)速n的單位為轉(zhuǎn)/分鐘[r/min]，角速度ω的單位為弧度/秒[rad/s]。如果振動(dòng)頻率為機(jī)器實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速頻率的一倍、二倍、三倍、0.5倍、0.43倍、…時(shí)，則稱(chēng)為一倍頻（習(xí)慣上又稱(chēng)為1X，或1×）、二倍頻（2X、2×）、三倍頻（3X、3×）、0.5倍頻（0.5X、0.5×）、0.43倍頻（0.43X、0.43×）、…等。其中，一倍頻，即實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速頻率又稱(chēng)為工頻、基頻、轉(zhuǎn)頻，0.5倍頻又稱(chēng)為半頻。例如，某機(jī)器的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速n為6000r/min，那么，轉(zhuǎn)速頻率＝n/60＝6000/60＝100Hz，其工頻為100Hz，二倍頻為200Hz，半頻為50Hz。3.振幅振幅是物體動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的幅度。振幅是振動(dòng)強(qiáng)度和能量水平的標(biāo)志，是評(píng)判機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標(biāo)。振幅的量值可以表示為峰峰值（pp）、單峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。峰峰值是整個(gè)振動(dòng)歷程的最大值，即正峰與負(fù)峰之間的差值；單峰值是正峰或負(fù)峰的最大值；有效值即均方根值。圖1振幅各量值示意圖只有在純正弦波(如簡(jiǎn)諧振動(dòng)的情況下，單峰值等于峰峰值的1/2，有效值等于單峰值的0.707倍，平均值等于單峰值的0.637倍；平均值在振動(dòng)測(cè)量中很少使用。它們之間的換算關(guān)系是：峰峰值＝2×單峰值＝2×21/2×有效值。此換算關(guān)系并無(wú)多大的實(shí)用價(jià)值，只是說(shuō)明振幅在表示為峰峰值、峰值、有效值時(shí)，數(shù)值不同、相差很大。振動(dòng)位移具體地反映了間隙的大小，振動(dòng)速度反映了能量的大小，振動(dòng)加速度反映了沖擊力的大小。在實(shí)際應(yīng)用中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)用振動(dòng)位移的峰峰值[μm]表示，用裝在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子軸頸的振動(dòng)；一般轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)用振動(dòng)速度的有效值[mm/s]表示，用手持式或裝在設(shè)備殼體上靠近軸承處的磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器（如今主要是加速度傳感器）來(lái)測(cè)量；齒輪和滾動(dòng)軸承的振動(dòng)用振動(dòng)加速度的單峰值[g]表示，用加速度傳感器來(lái)測(cè)量。4振動(dòng)烈度振動(dòng)烈度是振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中的通用術(shù)語(yǔ)，是描述一臺(tái)機(jī)器振動(dòng)狀態(tài)的特征量。在我國(guó)及國(guó)際振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中，幾乎都規(guī)定振動(dòng)烈度的度量值為振動(dòng)速度的有效值。因此，可以認(rèn)為振動(dòng)烈度就是振動(dòng)速度的有效值。所以，在對(duì)一般轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)測(cè)量振動(dòng)速度的有效值（并要求在靠近軸承位置處的水平、垂直、軸向三個(gè)方向上進(jìn)行測(cè)量，取最大值），因?yàn)橹挥姓駝?dòng)烈度才有振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)可以參照（大機(jī)組不完全如此），評(píng)定機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的優(yōu)劣時(shí)才能做到有據(jù)可依。5.相位和相位差相位是振動(dòng)在時(shí)間先后關(guān)系上或空間位置關(guān)系上相互差異的標(biāo)志（例如同一部件不同位置處的振動(dòng)或不同部件之間的振動(dòng)），單位是度［°］。相位在判斷振動(dòng)故障的類(lèi)型中有著非常重要的作用，在動(dòng)平衡技術(shù)中更是必不可少。把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間看成是360°，兩個(gè)振動(dòng)之間的相位差就是轉(zhuǎn)過(guò)此角度的時(shí)間差。通過(guò)角度不僅表示空間、而且表示時(shí)間，這便是相位的奧妙之處。相位差是兩個(gè)振動(dòng)的相位之差。在實(shí)際應(yīng)用中，通常只講相位差。通過(guò)相位（差），可以很具體地想象到兩個(gè)振動(dòng)矢量在時(shí)間和空間上的相互關(guān)系：①誰(shuí)先誰(shuí)后～相位小的在先、稱(chēng)超前，相位大的在后、稱(chēng)滯后，因?yàn)橄辔恍〉南鹊竭_(dá)第一個(gè)正峰、即最大振動(dòng)點(diǎn)處；②相差的時(shí)間t～t＝相位差×周期/360＝相位差/(工頻×360，實(shí)際中很少算，主要是由相位差（角度）的大小想象兩者間隔時(shí)間的長(zhǎng)短；③空間位置～相位差就是空間方向差?yuàn)A角的角度。相位差表面上看是一個(gè)角度，實(shí)際上是反映了兩個(gè)振動(dòng)在時(shí)間先后關(guān)系上或空間位置關(guān)系上，是否存在差異、存在什么差異、存在多大差異。在分析振動(dòng)原因和判斷振動(dòng)故障類(lèi)型時(shí)，往往更關(guān)注相位差，而不是相位。6.渦動(dòng)和進(jìn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)物體相對(duì)于平衡位置所作的圓周運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為渦動(dòng)。物體渦動(dòng)時(shí)，是在繞著自身對(duì)稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）的同時(shí)，對(duì)稱(chēng)軸又進(jìn)一步在繞著某一平衡位置旋轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)），所以渦動(dòng)又稱(chēng)為進(jìn)動(dòng)。例如，水中的漩渦、玩具陀螺、轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)等都屬于渦動(dòng)。圖2轉(zhuǎn)子渦動(dòng)示意圖旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是，在以角速度ω（即轉(zhuǎn)速n）繞著自身軸線ACB旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）的同時(shí)，整個(gè)軸線又以角速度Ω繞著兩軸承中心連線AOB在做圓周運(yùn)動(dòng)（公轉(zhuǎn)）。轉(zhuǎn)子實(shí)際上是做旋轉(zhuǎn)狀的渦動(dòng)，并不是往復(fù)狀的機(jī)械振動(dòng)。由于這種渦動(dòng)在徑向上所測(cè)得的振幅、頻率、相位在數(shù)值上與機(jī)械振動(dòng)相同，因此可以沿用機(jī)械振動(dòng)的許多成熟的理論、方法，所以旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)通常仍然稱(chēng)作振動(dòng)。但是，在研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的振動(dòng)時(shí)，應(yīng)該時(shí)刻牢記轉(zhuǎn)子的振動(dòng)實(shí)際上是渦動(dòng)的這一基本特點(diǎn)。正進(jìn)動(dòng)是指渦動(dòng)方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的渦動(dòng)。反進(jìn)動(dòng)是指渦動(dòng)方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的渦動(dòng)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子的實(shí)際振動(dòng)是渦動(dòng)，其渦動(dòng)軌跡通常為不規(guī)整的橢圓，因此需要配置兩個(gè)相互垂直的探頭才能較為準(zhǔn)確地測(cè)出轉(zhuǎn)子真實(shí)的振動(dòng)。7.臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)本身的固有頻率；臨界轉(zhuǎn)速完全是由轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)本身的固有特性所決定的，與外界條件（如不平衡力、介質(zhì)負(fù)荷等）無(wú)關(guān)。固有特性即結(jié)構(gòu)特性，主要有轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、材質(zhì)、軸徑、長(zhǎng)度、軸上集中質(zhì)量的大小及分布，支座跨度以及支座的剛度、阻尼、質(zhì)量，聯(lián)軸器的剛度、阻尼、質(zhì)量等。另外，臨界轉(zhuǎn)速有計(jì)算值（轉(zhuǎn)子無(wú)阻尼、或僅考慮了軸承阻尼的自振頻率）和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際值（轉(zhuǎn)子有阻尼時(shí)的共振頻率），由于轉(zhuǎn)子阻尼相對(duì)很小、以及近來(lái)計(jì)算機(jī)和計(jì)算方法水平的提高，如今此二值已相差很小。與物體的固有頻率一樣，臨界轉(zhuǎn)速也有若干階，如一階（第一臨界轉(zhuǎn)速）、二階（第二臨界轉(zhuǎn)速）、三階、…、n階。8.油膜渦動(dòng)、油膜振蕩油膜渦動(dòng)和油膜振蕩是由徑向滑動(dòng)軸承油膜力學(xué)特性引起的自激振動(dòng)。如果軸頸受到的渦動(dòng)力小于油膜阻尼力，則軸心渦動(dòng)所形成的軸心軌跡是收斂的，渦動(dòng)會(huì)減??；如果渦動(dòng)力等于油膜阻尼力，則軸心軌跡不再擴(kuò)大并成為封閉圖形，渦動(dòng)是穩(wěn)定的；如果渦動(dòng)力超過(guò)阻尼力，則軸心軌跡是發(fā)散的，渦動(dòng)是不穩(wěn)定的。渦動(dòng)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同時(shí)，為正進(jìn)動(dòng)；反之，為反進(jìn)動(dòng)。理論推算表明，油膜渦動(dòng)的旋轉(zhuǎn)頻率Ω等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω的一半，即Ω＝ω/2，因此油膜渦動(dòng)理論上又稱(chēng)為半速渦動(dòng)。實(shí)際中，油膜渦動(dòng)的振動(dòng)頻率約為0.42~0.48轉(zhuǎn)速頻率，即Ω＝（0.42~0.48）ω。伴隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率ω（即轉(zhuǎn)速n）的不斷上升，油膜渦動(dòng)的渦動(dòng)頻率Ω也不斷上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速n上升到轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速nk1的二倍附近時(shí)，也就是說(shuō)當(dāng)油膜渦動(dòng)的頻率等于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，即Ω＝ωk1時(shí)，轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)將發(fā)生強(qiáng)烈的共振，這就是所說(shuō)的油膜振蕩。油膜振蕩發(fā)生后，即使轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，但渦動(dòng)頻率卻不再按渦動(dòng)比（Ω/ω）不變的規(guī)律上升，仍為ωk1，也就是緊緊地咬住轉(zhuǎn)子的固有頻率——第一臨界轉(zhuǎn)速——不再改變。油膜渦動(dòng)及油膜振蕩是一種自激振動(dòng)，也就是說(shuō)，維持振動(dòng)的能量是由轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)（含潤(rùn)滑油）在自身旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的，它可以不斷地提供極大的能量，足以引起轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)零部件的損壞。所以，油膜振蕩具有嚴(yán)重性、突發(fā)性、有時(shí)會(huì)發(fā)出間斷吼叫聲等特點(diǎn)。第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的基本圖譜1.波形圖波形圖顯示了振動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系，又稱(chēng)幅值時(shí)域圖。波形圖顯示了振幅、周期（即頻率）、相位，特別是波形的形狀和狀態(tài)。圖3波形圖振幅為正峰與負(fù)峰之間的位移量，比較各周期對(duì)應(yīng)的峰高，即可知振幅值是否穩(wěn)定；二個(gè)波峰之間為一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，波形圖的周期數(shù)可以選取，想了解波形重復(fù)性時(shí)周期數(shù)選多一點(diǎn)，想了解波形細(xì)節(jié)時(shí)周期數(shù)選少一點(diǎn)；比較各周期對(duì)應(yīng)峰與零位的間隔，可以粗略了解振動(dòng)相位（發(fā)生的時(shí)間、位置）是否穩(wěn)定。波形圖既可以是通頻波形圖，即顯示通頻總振值與時(shí)間(周期的關(guān)系；也可以是選頻波形圖，即一倍頻波形、二倍頻波形、0.5倍頻波形、…等。波形圖也可以作為示波器對(duì)振動(dòng)波形的形態(tài)和變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于從波形圖上不能直接得頻率及相位的精確數(shù)據(jù)，現(xiàn)在很少用它來(lái)確定振動(dòng)參數(shù)。但是，其形象、具體的波形及其變化狀態(tài)，特別是波形在各周期下的重復(fù)性狀況，仍非常有助于對(duì)振動(dòng)故障、尤其是干擾信號(hào)的分析、界定。例如：①動(dòng)不平衡時(shí)，為近似的等幅正弦波，見(jiàn)圖4；②對(duì)中不良時(shí)，波峰翻倍，波形光滑、穩(wěn)定、重復(fù)性好，見(jiàn)圖5；③摩擦?xí)r，波峰多，波形毛糙、不穩(wěn)定，或有削波，見(jiàn)圖6；④自激振蕩時(shí)，波形雜亂、重復(fù)性差、波動(dòng)性大；⑤嚴(yán)重油膜渦動(dòng)時(shí)，因接近半頻，振幅大小間隔，反而有點(diǎn)規(guī)律，見(jiàn)圖7；圖4動(dòng)不平衡時(shí)的波形圖圖5對(duì)中不良時(shí)的波形圖

圖6摩擦?xí)r的波形圖圖7嚴(yán)重油膜渦動(dòng)時(shí)的波形圖2.頻譜圖頻譜圖顯示了各振動(dòng)分量的頻率及其振幅值。對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的頻譜圖通常是：一倍頻最大，二倍頻次之、約小于一倍頻的一半，三倍頻、四倍頻…x倍頻逐步參差遞減，低頻（即小于一倍頻的成份）微量或無(wú)，其它頻率成分基本上不存在。圖8頻譜圖3.軸心軌跡圖軸心軌跡圖顯示了轉(zhuǎn)子軸心相對(duì)于軸承座渦動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。它反映了轉(zhuǎn)子瞬時(shí)渦動(dòng)狀況。對(duì)軸心軌跡形狀的觀察有利于了解和掌握轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀況。圖9軸心軌跡圖正常的軸心軌跡應(yīng)該是一個(gè)較為穩(wěn)定的、長(zhǎng)短軸相差不大的橢圓。不對(duì)中時(shí)，軸心軌跡為月牙狀、香蕉狀，嚴(yán)重時(shí)為8字形；發(fā)生摩擦?xí)r，會(huì)出現(xiàn)多處鋸齒狀尖角或小環(huán)；軸承間隙或剛度差異過(guò)大時(shí)，為一個(gè)很扁的橢圓；可傾瓦瓦塊安裝間隙相互偏差較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的凹凸?fàn)?。圖10不對(duì)中時(shí)，軸心軌跡為月牙狀、香蕉狀、8字形生物與制藥類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案（專(zhuān)業(yè)代碼：081102，070402、070403W）（本方案從2011級(jí)學(xué)生起使用）一、人才培養(yǎng)定位、目標(biāo)和特色定位：遵循“厚基礎(chǔ)、有側(cè)重、寬口徑、重實(shí)踐、創(chuàng)特色”的原則，適應(yīng)現(xiàn)代生物與制藥及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，突出“專(zhuān)業(yè)+信息技術(shù)”的優(yōu)勢(shì)，著重培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)、較強(qiáng)的現(xiàn)代藥物和生物技術(shù)素養(yǎng)，能在藥學(xué)與制藥工程產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)、生物技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)或生物軟件設(shè)計(jì)和應(yīng)用的能力基礎(chǔ)等方面具有突出特色的人才。目標(biāo)：畢業(yè)生能在有關(guān)研究單位、學(xué)?；蚱笫聵I(yè)單位從事生物與制藥領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、教學(xué)與管理等工作，并為相關(guān)學(xué)科輸送研究生后備人才。特色：“專(zhuān)業(yè)+信息技術(shù)”。二、培養(yǎng)規(guī)格及要求本專(zhuān)業(yè)學(xué)生在全面、扎實(shí)學(xué)習(xí)數(shù)、理、化、英語(yǔ)等基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)制藥工程、生物技術(shù)或生物信息技術(shù)的基本理論和技能，受到基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域的科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，具備較好的科學(xué)素質(zhì)，并具備初步的教學(xué)、研究、開(kāi)發(fā)和管理等基本技能的高級(jí)人才。三、修業(yè)年限及授予學(xué)位修業(yè)年限：四年授予學(xué)位：理學(xué)或工學(xué)學(xué)士。四、主干學(xué)科和主要課程生物技術(shù)主干學(xué)科：生物學(xué)生物技術(shù)主要課程：細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、細(xì)胞工程、微生物工程、酶工程等。生物信息學(xué)主干學(xué)科：生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)生物信息學(xué)主要課程：普通生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物信息學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、操作系統(tǒng)、軟件工程等。制藥工程主干學(xué)科：化學(xué)、化學(xué)工程與技術(shù)主要課程：有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、制藥工程、藥物合成反應(yīng)、藥物化學(xué)、藥理學(xué)、藥劑學(xué)、天然藥物化學(xué)、儀器分析、制藥工藝學(xué)、波譜分析等。五、雙語(yǔ)課程分子生物學(xué)、Perl語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、生物信息學(xué)概論、藥物化學(xué)、藥物合成反應(yīng)六、適用專(zhuān)業(yè)（1）生物技術(shù)（2）生物信息學(xué)（3）制藥工程七、培養(yǎng)方式本類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生前1年（1~2學(xué)期）按大類(lèi)培養(yǎng)，學(xué)生按照教學(xué)計(jì)劃的結(jié)構(gòu)修滿(mǎn)規(guī)定學(xué)分后遵循一定的程序選定專(zhuān)業(yè)；修業(yè)期間的后三學(xué)年（3~8學(xué)期）學(xué)生按照所選定專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃修業(yè)。培養(yǎng)方案由A、B學(xué)分構(gòu)成，其中，A學(xué)分部分培養(yǎng)學(xué)生具備本專(zhuān)業(yè)的基本理論、基本知識(shí)、專(zhuān)業(yè)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)及專(zhuān)業(yè)技能等德智體方面的業(yè)務(wù)綜合素質(zhì)和能力；B學(xué)分部分主要以第二課堂教育為主，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生了解社會(huì)、熱愛(ài)和幫助他人、心理健康，培養(yǎng)課外科技創(chuàng)新、素質(zhì)拓展、技能提升和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)等社會(huì)綜合能力。學(xué)生必須分別修滿(mǎn)A、B學(xué)分所規(guī)定的結(jié)構(gòu)和基本要求方能畢業(yè)。八、畢業(yè)學(xué)分基本要求學(xué)分類(lèi)別學(xué)分A學(xué)分必修課88限選課25任選課6實(shí)踐環(huán)節(jié)（含隨課和上機(jī)）56合計(jì)175B學(xué)分14

表一、A學(xué)分課程設(shè)置及學(xué)分/學(xué)時(shí)分配表（一）課程分類(lèi)序號(hào)課程編號(hào)課程名稱(chēng)學(xué)分/學(xué)時(shí)其中各學(xué)期周學(xué)時(shí)分配理論實(shí)驗(yàn)上機(jī)一二三四五六七八公共基礎(chǔ)平臺(tái)︵必修︶思想素質(zhì)基礎(chǔ)課程1120039思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)3/484832070112中國(guó)近代史綱要2/323223070129毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論(上2.0/48321624070130毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論(下2.0/48321625070111馬克思主義基本原理3/4836070107形式與政策(2/3230.5身體素質(zhì)基礎(chǔ)課程7090105體育（1）1.5/32321.58090106體育（2）1.5/32321.59090107體育（3）1.5/32321.510090108體育（4）1.5/32321.5知識(shí)能力素質(zhì)基礎(chǔ)課程11050140大學(xué)英語(yǔ)1(視聽(tīng)說(shuō)2/3232212050141大學(xué)英語(yǔ)1(讀寫(xiě)譯2/3232213050142大學(xué)英語(yǔ)2(視聽(tīng)說(shuō)2/3232214050143大學(xué)英語(yǔ)2(讀寫(xiě)譯2/3232215050144大學(xué)英語(yǔ)3(視聽(tīng)說(shuō)2/3232216050145大學(xué)英語(yǔ)3(讀寫(xiě)譯2/3232217050146大學(xué)英語(yǔ)4(視聽(tīng)說(shuō)2/3232218050147大學(xué)英語(yǔ)4(讀寫(xiě)譯2/3232219110401高等數(shù)學(xué)(上5.5/88885.520110402高等數(shù)學(xué)(下5.5/88885.521040411線性代數(shù)3/4848322040415概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)3/4848323020101大學(xué)物理(上4/644816424020102大學(xué)物理(下4/644816425040101大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2/321616226040105C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)3/483216327070201大學(xué)語(yǔ)文2/32322小計(jì)66/10569923232181914.514.5續(xù)表一、A學(xué)分課程設(shè)置及學(xué)分/學(xué)時(shí)分配表（二）課程分類(lèi)序號(hào)課程編號(hào)課程名稱(chēng)課程性質(zhì)學(xué)分/學(xué)時(shí)其中各學(xué)期周學(xué)時(shí)分配講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)一二三四五六七八學(xué)科基礎(chǔ)課程28060301普通生物學(xué)必修（20學(xué)分）4/6464429060510普通化學(xué)4/6464430060162有機(jī)化學(xué)(上3/4848331060170有機(jī)化學(xué)(下3/4848332060446生物化學(xué)(一3/4848333060478生物化學(xué)(一3/4848334060352（生物）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用生物技術(shù)與信息必修(6學(xué)分3/4848335060626*Perl程序設(shè)計(jì)3/4848336060167物理化學(xué)（上）制藥工程必修(6學(xué)分3/48337060168物理化學(xué)（下）3/483專(zhuān)業(yè)課程︵生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)︶38060317*分子生物學(xué)生物技術(shù)限選︵至少選25學(xué)分︶3/4848339060355生物信息學(xué)（雙語(yǔ)）2/3232240060312遺傳學(xué)3/4848341060311細(xì)胞生物學(xué)3/4848342061315微生物學(xué)3/4848343060348基因工程3/4848344060320細(xì)胞工程2/3232245060374微生物工程2/3232246060379生物工程下游技術(shù)2/3232247060319酶工程3/4848348060376生物技術(shù)制藥2/3232249060433藥學(xué)基礎(chǔ)2/3232250061303植物生理學(xué)2/3232251060445免疫學(xué)2/3232252060619專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)2/3232253060395系統(tǒng)生物學(xué)導(dǎo)論2/32322專(zhuān)業(yè)課程︵生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)︶54060620數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法生物信息學(xué)限選︵至少選25學(xué)分︶3/4848355060317*分子生物學(xué)3/4848356060355生物信息學(xué)（雙語(yǔ)）2/3232257060312遺傳學(xué)3/4848358040340Linux操作系統(tǒng)2/3232259061317BioJava程序設(shè)計(jì)3/3232260060318生物信息學(xué)算法2/32322610600372現(xiàn)代生物技術(shù)導(dǎo)論2.5/40402.562060384基因組學(xué)3/4848362040317軟件工程3/4848264060623數(shù)據(jù)挖掘原理及應(yīng)用2.5/48402.565040215計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)3/4848366040716匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)2.5/40402.567061320計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其在生物信息學(xué)中的應(yīng)用2.5/40402.568060501藥物分子篩選與設(shè)計(jì)2/32322專(zhuān)業(yè)課程︵制藥工程專(zhuān)業(yè)︶69060125化工原理（上）制藥工程限選︵至少選25學(xué)︶分4/6464470060126化工原理（下）4/6464471060422制藥工程工藝設(shè)計(jì)3/4848372060152藥物合成反應(yīng)3/4848373080488化工制圖2/3232274060158藥物分析3/4848375060150制藥工藝學(xué)3/4848

376060157波譜分析3/4848

37706134藥物化學(xué)3/4848378060489反應(yīng)工程3/4848379060173制藥分離工程2/3232280060619專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)2/3232281060136天然藥物化學(xué)2/3232282060491藥劑學(xué)3/4848383060475藥理學(xué)3/4848384060469藥事管理2/32322小計(jì)必修課（26）限選課（其中至少要選修25學(xué)分）個(gè)性化教育平臺(tái)人文素質(zhì)課程任選課85041301WEB動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)3/483216386060032老子《道德經(jīng)》與當(dāng)代人生2/3232287070233《論語(yǔ)》與儒家思想2/3232288070239大學(xué)生創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)2/3232289120051音樂(lè)賞析2/32322學(xué)生可自主選修全校開(kāi)設(shè)的任意選修課獲得6學(xué)分小計(jì)（設(shè)置11/176，最低選6/96）11/p>

表二、A學(xué)分實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)（生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)）傳統(tǒng)的譜分析方法不能給出同一截面在垂直和水平兩方向振動(dòng)之間的相互關(guān)系，而只是孤立地分析某一方向振動(dòng)，并不能了解轉(zhuǎn)子振動(dòng)的全貌。全息譜技術(shù)實(shí)質(zhì)上是多傳感器信息融合在設(shè)備監(jiān)測(cè)和診斷中的一種體現(xiàn)。它是在FFT算法的基礎(chǔ)上，通過(guò)內(nèi)插技術(shù)，精確求得按各種方式采集的振動(dòng)信號(hào)的幅值、頻率、相位值，然后將轉(zhuǎn)子截面水平和垂直方向上的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行合成，用不同頻率分量下合成的一系列軸心軌跡（通常是橢圓）來(lái)刻畫(huà)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)情況。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的大多數(shù)常見(jiàn)故障現(xiàn)象在全息譜圖上都有對(duì)應(yīng)。全息譜分為二維全息譜、三維全息譜和全息瀑布圖。①二維全息譜就是在一個(gè)平面坐標(biāo)上表示出轉(zhuǎn)子振動(dòng)時(shí)各個(gè)頻率分量下的軸心軌跡。二維全息譜不僅反映了轉(zhuǎn)子在每個(gè)階比頻率下兩個(gè)方向上的振動(dòng)信號(hào)幅值，而且也反映了它們之間的相位關(guān)系。在各階比頻率圖形上還標(biāo)明了合成軌跡起始點(diǎn)，這些起始點(diǎn)的位置反映了各階比頻率振動(dòng)的初相位。圖12二維全息譜圖②三維全息譜可以表示多個(gè)截面上同一階次成分的振動(dòng)軌跡、相位關(guān)系以及轉(zhuǎn)子的振型節(jié)點(diǎn)。全面反映轉(zhuǎn)子在多個(gè)橫截面上的振動(dòng)信息。準(zhǔn)確繪制三維全息譜，三個(gè)截面上的數(shù)據(jù)必須同時(shí)采集，否則相位會(huì)產(chǎn)生誤差，會(huì)造成軸的扭曲，不能真實(shí)的反映軸的狀態(tài)。圖13四個(gè)測(cè)量面的數(shù)據(jù)合成的某旋轉(zhuǎn)機(jī)械的三維全息譜③全息瀑布圖是旋轉(zhuǎn)機(jī)械升、降速時(shí)各個(gè)轉(zhuǎn)速下二維全息譜的疊置。由于綜合了垂直和水平方向振動(dòng)的幅值和相位信息，與傳統(tǒng)的瀑布圖相比，它更能有效地揭示大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械起停機(jī)過(guò)程中的振動(dòng)特性。圖14全息瀑布圖轉(zhuǎn)速三維譜陣圖圖20某轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速三維譜陣圖上圖中我們可以看到，基頻振動(dòng)在1000r/min和2700r/min附近出現(xiàn)高峰，這對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的第一階和第二階臨界轉(zhuǎn)速。在2000r/imn以下，譜圖上有半頻振動(dòng)成分，這是軸承的油膜渦動(dòng)，但幅值很小，在轉(zhuǎn)速超過(guò)2000r/min以后，半速渦動(dòng)固定為1000min-1頻率下的渦動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到2600r/min附近時(shí)，出現(xiàn)了油膜振蕩，幅值急劇增大，但頻率始終保持在1000min-1，亦即等于轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速。第三節(jié)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障機(jī)理及診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要功能是由旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成的，轉(zhuǎn)子是其最主要的部件。旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的重要特征是機(jī)器伴有異常的振動(dòng)和噪聲，其振動(dòng)信號(hào)從幅值域、頻率域和時(shí)間域?qū)崟r(shí)地反映了機(jī)器故障信息。因此，了解和掌握旋轉(zhuǎn)機(jī)械在故障狀態(tài)下的振動(dòng)機(jī)理，對(duì)于監(jiān)測(cè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)和提高診斷故障的準(zhǔn)確度具有重要的理論意義和實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。課程設(shè)計(jì)不變062008計(jì)tdp類(lèi)別編號(hào)實(shí)踐項(xiàng)目學(xué)分周數(shù)按學(xué)期分配周數(shù)一二三四五六七八公共基礎(chǔ)實(shí)踐平臺(tái)︵必修︶000006運(yùn)動(dòng)會(huì)1.5(0.5(0.5(0.5061001認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)111▲062009野外實(shí)習(xí)222041220集中上機(jī)(基礎(chǔ)111041201集中上機(jī)(C語(yǔ)言111專(zhuān)軸心軌跡圖有原始、提純、平均、一倍頻、二倍頻、0.5倍頻等多種軸心軌跡，主要看提純、一倍頻、二倍頻的軸心軌跡圖。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)中不可避免地包含了噪聲、電磁信號(hào)干擾等超高次諧波分量，使得軸心軌跡的形狀變得十分復(fù)雜，有時(shí)甚至是非常地混亂。而提純的軸心軌跡排除了噪聲和電磁干擾等超高次諧波信號(hào)的影響，突出了工頻、0.5倍頻、二倍頻等主要因素，便于清晰地看到問(wèn)題的本質(zhì)；一倍頻軸心軌跡則可以更合理地看出軸承的間隙及剛度是否存在問(wèn)題，因?yàn)椴黄胶饬恳鸬墓ゎl振動(dòng)是一個(gè)弓狀回轉(zhuǎn)渦動(dòng)，工頻的軸心軌跡就應(yīng)該是一個(gè)圓或長(zhǎng)短軸相差不大的橢圓，而如果軸承間隙或剛度存在方向上的較大差異，那么工頻的軸心軌跡就會(huì)變成一個(gè)很扁、很扁的橢圓，從而把同為工頻的不平衡故障和軸承間隙或剛度差異過(guò)大很簡(jiǎn)便地區(qū)別開(kāi)來(lái)；二倍頻軸心軌跡則可以看出嚴(yán)重不對(duì)中時(shí)的影響方向等。通過(guò)軸心軌跡圖，還可以判斷轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)是正進(jìn)動(dòng)、還是反進(jìn)動(dòng)。必修極坐標(biāo)圖實(shí)際上就是振動(dòng)向量矢端圖。振動(dòng)向量可以是各階諧波的振動(dòng)分量。極坐標(biāo)圖可以看成是伯德圖在極坐標(biāo)上的綜合曲線，它對(duì)于說(shuō)明不平衡質(zhì)量的部位，判斷臨界轉(zhuǎn)速以及進(jìn)行故障分析是十分有用的。極坐標(biāo)圖也可以描述在定速下旋轉(zhuǎn)機(jī)械由于工作條件或負(fù)荷變化而導(dǎo)致的基頻或其它諧波幅值與相位的變化規(guī)律。極坐標(biāo)圖具有以下一些的優(yōu)點(diǎn)：①利用極坐標(biāo)圖上每一種轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的矢量位置，可以找到轉(zhuǎn)子上不平衡質(zhì)量的方位，因此對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡提供了很多方便。②同一轉(zhuǎn)速時(shí)，在轉(zhuǎn)子軸向的幾個(gè)截面上用極坐標(biāo)圖同時(shí)觀察，可以看到轉(zhuǎn)子工作時(shí)的空間振型，同樣，各個(gè)轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子的振型也就看的很清除。③機(jī)器在任何轉(zhuǎn)速下都存在軸的彎曲，因此檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)中包含了彎曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的幅值和轉(zhuǎn)軸本身的振動(dòng)幅值要把這兩種幅值分開(kāi)，用極坐標(biāo)圖來(lái)觀察就非常清楚。圖中的慢轉(zhuǎn)矢量即屬于出示彎曲信號(hào)。因?yàn)檩S的初始彎曲在慢轉(zhuǎn)狀態(tài)下的相位是不變的。④轉(zhuǎn)子以外的元件振動(dòng)，如管道、聯(lián)軸節(jié)、機(jī)殼和基礎(chǔ)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的諧振作用，隨著轉(zhuǎn)速變化，旋轉(zhuǎn)矢量點(diǎn)的軌跡會(huì)在極坐標(biāo)圖上出現(xiàn)一個(gè)個(gè)干擾小圓圈，而在伯德圖上就難辨別出這些干擾信號(hào)。圖115.軸心位置圖軸心位置圖顯示了轉(zhuǎn)子軸心相對(duì)于軸承中心的穩(wěn)態(tài)（即忽略振動(dòng)）位置。通過(guò)軸心位置圖可以看出偏位角、偏心距、最小油膜的厚度，從而判斷轉(zhuǎn)子運(yùn)行是否平穩(wěn)。一般來(lái)說(shuō)，大機(jī)組轉(zhuǎn)子軸心位置的偏位角應(yīng)該在20°～50°之間，最小油膜厚度大約為普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)2.27.波德圖波德圖顯示了轉(zhuǎn)子振幅和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。波德圖是十分有用的分析圖譜。圖15伯德圖從波德圖上可以得到以下信息：①轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下的振幅和相位；②轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速；③轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)放大系數(shù)Q(Q=2工作轉(zhuǎn)速下的峰峰值，動(dòng)態(tài)放大系數(shù)原可接受范圍是3~8，但伴隨著設(shè)計(jì)與制造水平的提高，如今動(dòng)態(tài)放大系數(shù)越來(lái)越小，新出廠的機(jī)器多數(shù)在3.55以下，小于2.5的也屢見(jiàn)不鮮（API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于2.5時(shí)為臨界阻尼狀態(tài)），動(dòng)態(tài)放大系數(shù)過(guò)大，很可能是不安全的；④轉(zhuǎn)子的振型；⑤系統(tǒng)阻尼的大??；⑥轉(zhuǎn)子是否發(fā)生熱彎曲；⑦生物信息學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1（Perl8.階次譜陣圖許多旋轉(zhuǎn)機(jī)械在工作過(guò)程中其旋轉(zhuǎn)速度并非處于絕對(duì)勻速狀態(tài)，而是在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不斷變化；特別是在啟動(dòng)和停車(chē)的過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速是不穩(wěn)定的。若人為地將這類(lèi)信號(hào)假定為平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)果將產(chǎn)生嚴(yán)重的“頻率模糊”現(xiàn)象。階次分析就是一種階次跟蹤和數(shù)字重采樣分析技術(shù)，相當(dāng)于等相位采樣分析。能更好的反應(yīng)與轉(zhuǎn)速相關(guān)的振動(dòng)信息。能有效解決“頻率模糊”現(xiàn)象，準(zhǔn)確反映系統(tǒng)工況。216頻譜圖圖9.三維譜陣圖與伯德圖以及極坐標(biāo)圖的不同，三維譜陣不是對(duì)某一頻帶幅值的描述，而是對(duì)全頻帶的響應(yīng)進(jìn)行描述，這樣便可以在速度或時(shí)間等其它參量變化的過(guò)程中，觀察到轉(zhuǎn)子許多頻率分量下轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，從圖中可以看出臨界轉(zhuǎn)速的位置，系統(tǒng)阻尼大小，發(fā)生自激振動(dòng)的轉(zhuǎn)速或失穩(wěn)轉(zhuǎn)速。它是一種比較常用的轉(zhuǎn)子故障分析圖形。圖18時(shí)間三維譜陣圖圖一、轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理及診斷方法1.振動(dòng)機(jī)理轉(zhuǎn)子不平衡是指受材料質(zhì)量、加工、裝配以及運(yùn)行中多種因素的影響，其質(zhì)量中心和旋轉(zhuǎn)中心線之間存在一定量的偏心距，使得轉(zhuǎn)子在工作時(shí)形成周期性的離心力干擾，在軸承上產(chǎn)生動(dòng)載荷，從而引起機(jī)器振動(dòng)的現(xiàn)象。因此，把產(chǎn)生離心力的原因旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量沿旋轉(zhuǎn)中心線的不平均分布叫做不平衡，由此引起的機(jī)器振動(dòng)或運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的其他問(wèn)題稱(chēng)為不平衡故障。實(shí)驗(yàn)2.診斷方法234567特征頻率常伴頻率振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)方向相位特征軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向1×穩(wěn)定061364橢圓正進(jìn)動(dòng)表2轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的敏感參數(shù)123微生物工程11振動(dòng)隨油溫變化振動(dòng)隨流量變化振動(dòng)隨壓力變化其它識(shí)別方法明顯課程設(shè)計(jì)(細(xì)胞工程123457特征頻率常伴頻率062005畢業(yè)實(shí)習(xí)進(jìn)動(dòng)方向3突發(fā)性增大后穩(wěn)定徑向突變后穩(wěn)定橢圓正進(jìn)動(dòng)061003畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）316166振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)隨油溫變化其它識(shí)別方法明顯不變不變不變振幅突然增加二、轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障機(jī)理及診斷方法機(jī)組各轉(zhuǎn)子之間由聯(lián)軸器聯(lián)接構(gòu)成軸系，傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。由于機(jī)器的安裝誤差，承載后的變形以及機(jī)器基礎(chǔ)的沉降不均等，造成機(jī)器工作狀態(tài)是各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生軸線平行位移、軸線角度位移或綜合位移等對(duì)中變化誤差，統(tǒng)稱(chēng)為轉(zhuǎn)子不對(duì)中。18

表二、A學(xué)分實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)圖23轉(zhuǎn)子不對(duì)中的兩種變形情況用剛性聯(lián)軸器聯(lián)接的轉(zhuǎn)子不對(duì)中時(shí)，轉(zhuǎn)子往往是既有軸線平行位移，又有軸線角度位移的綜合狀態(tài)，轉(zhuǎn)子所受的力既有徑向交變力，又有軸向交變力。彎曲變形的轉(zhuǎn)子由于轉(zhuǎn)軸內(nèi)阻現(xiàn)象以及轉(zhuǎn)軸表面與旋轉(zhuǎn)體內(nèi)表面之間的摩擦而產(chǎn)生的相對(duì)滑動(dòng)，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生自激旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，而且當(dāng)主動(dòng)轉(zhuǎn)子按一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速會(huì)產(chǎn)生周期變動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周變動(dòng)兩次，因而其振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的兩倍。2.診斷方法表5轉(zhuǎn)子不對(duì)中的振動(dòng)特征1234567特征頻率常伴頻率振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)方向相位特征軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向2×1×、3×穩(wěn)定徑向、軸向較穩(wěn)定雙環(huán)橢圓正進(jìn)動(dòng)表6轉(zhuǎn)子不對(duì)中的敏感參數(shù)133456振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)隨負(fù)荷變化振動(dòng)隨油溫變化振動(dòng)隨流量變化振動(dòng)隨壓力變化其它識(shí)別方法明顯明顯有影響有影響有影響轉(zhuǎn)子軸向振動(dòng)較大；聯(lián)軸器相鄰軸承處振動(dòng)較大；隨機(jī)器負(fù)荷增加，振動(dòng)增大；對(duì)環(huán)境溫度變化敏感三、轉(zhuǎn)子摩擦的故障機(jī)理及診斷方法在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，為了提高機(jī)器效率，往往把密封間隙、軸承間隙做得較小，以減少氣體和潤(rùn)滑油的泄露。但是，小間隙除了會(huì)引起流體動(dòng)力激振之外，還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜止部件的摩擦。輕者發(fā)生密封件的摩擦損傷，重者發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜止件的摩擦碰撞，引起嚴(yán)重的機(jī)器損傷事故。此外軸承中也會(huì)發(fā)生干摩擦或半干摩擦，這種摩擦有時(shí)是不明顯的，并不發(fā)生事故，機(jī)器未停機(jī)拆檢之前找不出異常振動(dòng)原因。因此，必須了解轉(zhuǎn)子與靜止件摩擦激振的故障特征，以便及時(shí)做出診斷，防止重大事故發(fā)生。1.轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦的振動(dòng)機(jī)理圖24轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦示意圖轉(zhuǎn)子與靜止件發(fā)生徑向接觸瞬間，轉(zhuǎn)子剛度增大;被靜止件反彈后脫離接觸，轉(zhuǎn)子剛度減小，并且發(fā)生橫向自由振動(dòng)。因此，轉(zhuǎn)子剛度在接觸與非接觸兩者之間變化，會(huì)產(chǎn)生一些特有的、復(fù)雜的振動(dòng)響應(yīng)頻率。摩擦振動(dòng)是非線性振動(dòng)，局部摩擦引起的振動(dòng)頻率中包含有2X、3X···一些高次諧波及分?jǐn)?shù)諧波振動(dòng)(即次諧波振動(dòng)。在頻譜圖上出現(xiàn)(1/nX的次諧波成分(n=2,3,4，···，重度摩擦?xí)rn=2，輕度摩擦?xí)rn=2,3,4,···。次諧波的范圍取決于轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)，在足夠高阻尼的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中也可能完全不出現(xiàn)次諧波振動(dòng)。2.轉(zhuǎn)子與靜止件軸向摩擦的振動(dòng)機(jī)理軸向摩擦?xí)r，轉(zhuǎn)子的振動(dòng)響應(yīng)幾乎與正常狀況一致，沒(méi)有明顯的異常特征，所以診斷軸向摩擦?xí)r，不能用波形、軌跡和頻譜去識(shí)別。干摩擦具有阻尼的特性，干摩擦正比于轉(zhuǎn)子與靜止件間的干摩擦因數(shù)和軸向力。干摩擦阻尼遠(yuǎn)較正摩擦阻尼大，由軸向干摩擦引起的系統(tǒng)阻尼的增加是顯著的，因此系統(tǒng)阻尼的變化可作為診斷軸向摩擦的識(shí)別特征。3.診斷方法表7轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦的振動(dòng)特征1234567特征頻率常伴頻率振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)方向相位特征軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向高次諧波、低次諧波及其組合諧波1×不穩(wěn)徑向連續(xù)摩擦?xí)r:反向位移、跳動(dòng)、突變；局部摩擦?xí)r:反向位移連續(xù)摩擦?xí)r:擴(kuò)散；局部摩擦?xí)r:紊亂連續(xù)摩擦?xí)r:反進(jìn)動(dòng)；局部摩擦?xí)r:正進(jìn)動(dòng)表8轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦的敏感系數(shù)133456振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)隨負(fù)荷變化振動(dòng)隨油溫變化振動(dòng)隨流量變化振動(dòng)隨壓力變化其它識(shí)別方法不明顯不明顯不變不變不變時(shí)域波形嚴(yán)重削波四、轉(zhuǎn)子油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的故障機(jī)理及診斷方法油膜渦動(dòng)和油膜振蕩是由滑動(dòng)軸承力學(xué)特性引起的自激振動(dòng)。1.振動(dòng)機(jī)理以圓柱滑動(dòng)軸承為例，由于交叉剛度系數(shù)不等于零，油膜彈性力有使軸頸失穩(wěn)的因素。在不同的工作轉(zhuǎn)速下，軸頸中心位置如圖所示，其位置還隨載荷大小而變，軌跡近似為一個(gè)半圓弧，稱(chēng)為平衡半圓，即軸承中軸頸中心的位置并不是沿著載荷作用方向移動(dòng)，其位置與工作轉(zhuǎn)速及載荷大小有關(guān)。圖25軸頸中心軌跡圖滑動(dòng)軸承工作狀態(tài)對(duì)于受載荷條件一定的滑動(dòng)軸承，當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)速不太高時(shí)，即使受到一個(gè)偶然的外部干擾力的作用，軸頸仍能回到平衡位置。軸頸轉(zhuǎn)速升高達(dá)到一定數(shù)值后，一旦受外部干擾力作用，軸頸便不能回到初始位置，而沿一近似橢圓的封閉軌跡渦動(dòng)，或者沿某一極不規(guī)則的擴(kuò)散曲線振蕩，這就形成了軸承的失穩(wěn)狀態(tài)。2.油膜渦動(dòng)的診斷方法表9油膜渦動(dòng)的振動(dòng)特征1234567特征頻率常伴頻率振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)方向相位特征軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向≤0.5×1×較穩(wěn)定徑向穩(wěn)定雙環(huán)橢圓正進(jìn)動(dòng)表10油膜渦動(dòng)的敏感參數(shù)133456振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)隨負(fù)荷變化振動(dòng)隨油溫變化振動(dòng)隨流量變化振動(dòng)隨壓力變化其它識(shí)別方法明顯不明顯明顯不變不變渦動(dòng)頻率隨工作角頻率升降，保持≤0.5×3.油膜振蕩的診斷方法表11油膜振蕩的振動(dòng)特征1234567特征頻率常伴頻率振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)方向相位特征軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向＜0.5×組合不穩(wěn)定徑向不穩(wěn)定（突變）擴(kuò)散不規(guī)則正進(jìn)動(dòng)表12油膜振蕩的敏感參數(shù)133456振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)隨負(fù)荷變化振動(dòng)隨油溫變化振動(dòng)隨流量變化振動(dòng)隨壓力變化其它識(shí)別方法振動(dòng)發(fā)生后，升高轉(zhuǎn)速，振動(dòng)不變不明顯明顯不變不變工作角頻率≥時(shí)突然發(fā)生；振動(dòng)強(qiáng)烈，有低沉吼叫聲；振蕩發(fā)生前發(fā)生油膜渦動(dòng)；異常振動(dòng)有非線性特征五、轉(zhuǎn)子彎曲的故障機(jī)理及診斷方法轉(zhuǎn)子彎曲包括轉(zhuǎn)子弓形彎曲和臨時(shí)性彎曲兩種故障。轉(zhuǎn)子弓形彎曲是指轉(zhuǎn)子軸呈弓形，它是由于轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)不合理、制造誤差大、材質(zhì)不均勻、轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期存放不當(dāng)?shù)龋l(fā)生永久彎曲變形或是由于熱態(tài)停機(jī)時(shí)未及時(shí)盤(pán)車(chē)、熱穩(wěn)定性差、長(zhǎng)期運(yùn)行后轉(zhuǎn)軸自然彎曲加大等原因造成的。轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸有較大預(yù)負(fù)荷、開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不足、升速過(guò)快、加載太大、轉(zhuǎn)軸熱變形不均勻等原因造成的。轉(zhuǎn)子弓形彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同。1.振動(dòng)機(jī)理旋轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲所產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的力相位不同，兩者之間相互作用有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅將在某個(gè)速度下減小。當(dāng)彎曲的作用小于不平衡時(shí)，振幅的減小發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下:當(dāng)彎曲的作用大于不平衡時(shí)，振幅的減小就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。轉(zhuǎn)子無(wú)論發(fā)生弓形彎曲還是臨時(shí)性彎曲，它都要產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類(lèi)似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力.同時(shí)在軸向發(fā)生與角頻率相等的振動(dòng)。這兩種故障的機(jī)理與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心相同。2.診斷方法轉(zhuǎn)子弓形彎曲和轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲的故障診斷，與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的診斷方法基本相同。其不同之處是，具有轉(zhuǎn)子弓形彎曲故障的機(jī)器，開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)就較大；而轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲的機(jī)器，是隨著開(kāi)機(jī)升速過(guò)程振幅增大到某一值后振幅有所減小；轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的機(jī)器是低速時(shí)振幅趨于零。六、轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動(dòng)的故障機(jī)理及診斷方法軸承松動(dòng)是指機(jī)器的轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)配合間隙誤差過(guò)大或配合過(guò)盈量不足，或是配合面的聯(lián)接螺栓緊固不牢發(fā)生的異常振動(dòng)。1.振動(dòng)機(jī)理當(dāng)軸承套與殼體配合具有較大間隙或配合過(guò)盈量不足時(shí)，軸承套受轉(zhuǎn)子離心力的作用沿圓周方向發(fā)生周期性變形，從而改變了軸承的幾何參數(shù)而影響油膜的穩(wěn)定性;當(dāng)軸承座螺栓緊固不牢時(shí)，由于結(jié)合面上有間隙，系統(tǒng)將發(fā)生不連續(xù)的位移。2.診斷方法轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的聯(lián)接狀態(tài)對(duì)轉(zhuǎn)子的偏心率和轉(zhuǎn)速比的變化敏感，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)接松動(dòng)的振動(dòng)響應(yīng)較大；當(dāng)轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，在一定條件下將發(fā)生分?jǐn)?shù)諧波共振。表13轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動(dòng)的振動(dòng)特征1234567特征頻率常伴頻率振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)方向相位特征軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向基頻及分?jǐn)?shù)諧波2×、3×不穩(wěn)定。工作轉(zhuǎn)速達(dá)到某閾值時(shí)，振幅突然增大或減小松動(dòng)方向振動(dòng)大不穩(wěn)定紊亂正進(jìn)動(dòng)表14轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動(dòng)的敏感參數(shù)133456振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)隨負(fù)荷變化振動(dòng)隨油溫變化振動(dòng)隨流量變化振動(dòng)隨壓力變化其它識(shí)別方法很敏感敏感不變不變不變非線性振動(dòng)特征七、轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的故障機(jī)理及診斷方法轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸上出現(xiàn)橫向疲勞裂紋，會(huì)發(fā)生斷軸的嚴(yán)重事故，危害很大。對(duì)轉(zhuǎn)軸裂紋的診斷目前常用的方法是監(jiān)測(cè)機(jī)器開(kāi)機(jī)或停機(jī)過(guò)程的工作轉(zhuǎn)速通過(guò)“半臨界轉(zhuǎn)速”的振幅變化，以及監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子運(yùn)行中振幅和相位的變化。1.振動(dòng)機(jī)理轉(zhuǎn)軸的橫向疲勞裂紋為貝殼狀的弧形裂紋，由于裂紋區(qū)所受的盈利狀態(tài)不同，轉(zhuǎn)軸的橫向裂紋呈現(xiàn)張開(kāi)、閉合、時(shí)張時(shí)閉三種情況。當(dāng)裂紋區(qū)所受拉應(yīng)力大于自重載荷時(shí)，在拉應(yīng)力作用下裂紋總處于張開(kāi)狀態(tài)，軸的撓度大于無(wú)裂紋時(shí)的撓度，在一定工作轉(zhuǎn)速下振幅及相位都發(fā)生變化。當(dāng)裂紋區(qū)受壓應(yīng)力時(shí)，裂紋總是處于閉合狀態(tài)，裂紋對(duì)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性沒(méi)有影響。當(dāng)裂紋周期性時(shí)閉時(shí)開(kāi)，對(duì)振動(dòng)的影響比較復(fù)雜。裂紋所引起的轉(zhuǎn)子剛度非對(duì)稱(chēng)性不僅是裂紋深度的函數(shù)，也是裂紋相對(duì)轉(zhuǎn)軸振型的位置和運(yùn)行時(shí)間的函數(shù)，振動(dòng)是非線性的。2.診斷方法表15轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的振動(dòng)特征1234567特征頻率常伴頻率振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)方向相位特征軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向半臨界點(diǎn)的2×2×、3×等高頻諧波不穩(wěn)定徑向、軸向不規(guī)則變化雙橢圓或不規(guī)則正進(jìn)動(dòng)表16轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的敏感參數(shù)133456振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)隨負(fù)荷變化振動(dòng)隨油溫變化振動(dòng)隨流量變化振動(dòng)隨壓力變化其它識(shí)別方法變化不規(guī)則變化不變不變不變非線性振動(dòng)特征。過(guò)般臨界點(diǎn)2×諧波有共振峰值第四節(jié)東方所旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析軟件介紹旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析軟件包括有頻譜分析、階次分析、時(shí)間三維譜陣、轉(zhuǎn)速三維譜陣、時(shí)間轉(zhuǎn)速曲線和時(shí)間幅值曲線、伯德圖和極坐標(biāo)圖（奈魁斯特圖）、提純軸心軌跡、二維全息譜、三維全息譜和全息瀑布圖分析。此套軟件可以用來(lái)完成旋轉(zhuǎn)機(jī)械的啟停過(guò)程分析，轉(zhuǎn)子的故障診斷，研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械的失穩(wěn)性，確定臨界轉(zhuǎn)速和共振，區(qū)分旋轉(zhuǎn)噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲和振動(dòng)現(xiàn)象，辨別旋轉(zhuǎn)振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。做旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析時(shí)，有離線和在線兩種方式。離線分析，先采集數(shù)據(jù)。再用調(diào)入數(shù)據(jù)命令選擇數(shù)據(jù)路徑，文件名，試驗(yàn)號(hào)，要分析的測(cè)點(diǎn)號(hào)，鍵相測(cè)點(diǎn)號(hào)。然后用分析命令選擇分析的方法，分析的結(jié)果可以存盤(pán)。在線分析，有時(shí)間三維譜陣、時(shí)間轉(zhuǎn)速曲線和時(shí)間幅值曲線、伯德圖和極坐標(biāo)圖（奈魁斯特圖）三種方式，在線實(shí)時(shí)分析，分析結(jié)果可以存盤(pán)。一、數(shù)據(jù)采集采樣前應(yīng)首先設(shè)置采樣參數(shù)，然后用示波命令檢查各測(cè)點(diǎn)是否工作正常，放大器檔位是否合適，放大器檔位確定后，再返回采樣參數(shù)設(shè)置設(shè)定程控放大倍數(shù)，各通道測(cè)點(diǎn)號(hào)、標(biāo)定值、工程單位，設(shè)采樣參數(shù)對(duì)話框如下圖所示。二、調(diào)入數(shù)據(jù)打開(kāi)調(diào)入分析數(shù)據(jù)命令，調(diào)入要分析的數(shù)據(jù)。先設(shè)置數(shù)據(jù)路徑（也可通過(guò)“瀏覽”命令得到），文件名，試驗(yàn)號(hào)，在已有測(cè)點(diǎn)欄中會(huì)自動(dòng)顯示出所有測(cè)點(diǎn)。通過(guò)文件名的瀏覽可以直接得到文件名和試驗(yàn)號(hào)。用鼠標(biāo)左鍵單擊測(cè)點(diǎn)號(hào)可選中測(cè)點(diǎn)，一次可選多個(gè)，用“=>”命令可將選中測(cè)點(diǎn)在“選中測(cè)點(diǎn)”欄中列出，供以后分析時(shí)使用。如有鍵相測(cè)點(diǎn)存在，可先選到“選中測(cè)點(diǎn)”欄中列出，再?gòu)摹斑x中測(cè)點(diǎn)”選到鍵相測(cè)點(diǎn)。如“選中測(cè)點(diǎn)”欄中有多余的測(cè)點(diǎn)，通過(guò)“<=”命令可將其刪除，一次只可刪除一點(diǎn)。按“完成命令”即可完成選擇，“取消”命令則放棄當(dāng)前的選擇，仍記住上次的選擇。三、鍵相信號(hào)編輯可以對(duì)采集錯(cuò)誤或有干擾的鍵相信號(hào)編輯改正。調(diào)入原鍵相信號(hào)，將鍵相信號(hào)整理成標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，作為測(cè)點(diǎn)號(hào)為“新測(cè)點(diǎn)”的鍵相信號(hào)存盤(pán)。四、數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理可同時(shí)將多道波形進(jìn)行梳狀濾波（可設(shè)低通，高通和帶阻）以及加密重構(gòu)，處理后的波形可以新的試驗(yàn)名存盤(pán)，以備將來(lái)分析。如下圖所示。五、多蹤時(shí)頻分析可同時(shí)進(jìn)行時(shí)域，頻域和1/3倍頻程分析。當(dāng)進(jìn)行頻域分析時(shí)，顯示方式可在線形、對(duì)數(shù)和雙對(duì)數(shù)中選擇一種。六、多蹤轉(zhuǎn)速參量分析可選擇工頻幅值，總有效值，線形聲級(jí)和A記權(quán)聲級(jí)。選擇完成后，得到隨轉(zhuǎn)速變化的各參量曲線?？赏ㄟ^(guò)輸入或拖動(dòng)進(jìn)度條改變起始轉(zhuǎn)速，截止轉(zhuǎn)速以及分析的點(diǎn)數(shù)。七、頻譜分析顯示方式可在線形、對(duì)數(shù)和雙對(duì)數(shù)中選擇一種。如選擇顯示時(shí)域波形，在顯示頻譜時(shí)可同時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的時(shí)域波形。FFT點(diǎn)數(shù)可選512點(diǎn)、1024點(diǎn)或2048點(diǎn)。頻譜形式可在FFT、ARMA和AR譜中選擇一種，本程序的ARMA模型可進(jìn)行迭代計(jì)算，使得模型和實(shí)際的數(shù)據(jù)的吻合程度能幾十倍上百倍的提高，用戶(hù)可選擇最大的迭代次數(shù)。分析過(guò)程中，可提前結(jié)束分析。當(dāng)ARMA模型提前收斂時(shí)，不用分析到最大的迭代次數(shù)，分析即可完成。八、Hilbert-Huang變換經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）可以對(duì)一個(gè)信號(hào)同時(shí)將不同尺度（頻率）的波動(dòng)或趨勢(shì)逐級(jí)分解開(kāi)來(lái)，產(chǎn)生一系列具有不同特征尺度的數(shù)據(jù)序列稱(chēng)為固有模態(tài)函數(shù)（IntrinsicModeFunction,IMF）。對(duì)EMD分解的每一個(gè)IMF進(jìn)行希爾伯特變換，稱(chēng)希爾伯特—黃變換（Hilbert-HuangTransform,HHT），這種變換非常適合于具有非線性和非平穩(wěn)特征的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)時(shí)間序列。顯示方式可在IMF(Intrisicmodefunction內(nèi)稟模態(tài)函數(shù)、邊際譜（MarginalSpectrum，IMF的FFT譜）中選擇一種。如選擇顯示重構(gòu)波形，在顯示各層數(shù)據(jù)時(shí)，最后一層為各層數(shù)據(jù)通過(guò)重構(gòu)系數(shù)加權(quán)得到的合成數(shù)據(jù)，重構(gòu)系數(shù)可以設(shè)定。如每層重構(gòu)系數(shù)都設(shè)為1，重構(gòu)以后的波形即為原始波形。變換點(diǎn)數(shù)可選512點(diǎn)、1024點(diǎn)或2048點(diǎn)。九、階次分析階次分析可通過(guò)階次跟蹤和數(shù)字重采樣分析得到，相當(dāng)于等相位采樣分析。階次分量有著不依賴(lài)于機(jī)器轉(zhuǎn)速的相同分析線，且階次很容易識(shí)別。階次分析時(shí)，要求有較好的鍵相信號(hào)。橫軸為階次，縱軸為轉(zhuǎn)速。改變測(cè)點(diǎn)號(hào)可分析其它的測(cè)點(diǎn)。再按“開(kāi)始計(jì)算”按鈕得到新的階次譜。顯示方式有彩圖、瀑布圖、切片圖和渦動(dòng)比四種。十、時(shí)間三維譜陣橫軸為頻率，縱軸為時(shí)間。顯示方式有彩圖和瀑布圖兩種，當(dāng)分析參數(shù)發(fā)生變化，如換了測(cè)點(diǎn)號(hào)、譜線條數(shù)、FFT點(diǎn)數(shù)、起始或截止的