振動(dòng)及頻譜分析基礎(chǔ)培訓(xùn)

振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)及振動(dòng)測(cè)量

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷概述簡(jiǎn)諧振動(dòng)三要素振動(dòng)波形頻率分析和頻譜圖旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量框圖傳感器及其選用基頻分量幅值和相位的測(cè)量旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)圖示定轉(zhuǎn)速：波形圖、頻譜圖、軸心軌跡變轉(zhuǎn)速：波德圖和極坐標(biāo)圖、三維頻譜圖、坎貝爾圖、軸心位置圖典型機(jī)械故障特征及頻譜圖現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡原理診斷實(shí)例當(dāng)前第1頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷

當(dāng)前第2頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下，通過(guò)各種手段，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)設(shè)備未來(lái)的狀態(tài)。什么是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷？是防止事故和計(jì)劃外停機(jī)的有效手段。是設(shè)備維修的發(fā)展方向。當(dāng)前第3頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)簡(jiǎn)易診斷和精密診斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)（簡(jiǎn)易診斷）內(nèi)容：識(shí)別有無(wú)故障明確故障嚴(yán)重程度作出故障趨勢(shì)分析由設(shè)備維修人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障診斷（精密診斷）

內(nèi)容：確定故障部位確定故障原因提出維修建議由設(shè)備診斷人員在現(xiàn)場(chǎng)或中心進(jìn)行當(dāng)前第4頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的過(guò)程檢測(cè)縮小故障范圍狀態(tài)判別搜集征兆定期檢測(cè)故障定位原因分析維修決策趨勢(shì)分析正常參數(shù)開(kāi)始尚可正常不可異常當(dāng)前第5頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的作用

監(jiān)測(cè)與保護(hù)

監(jiān)測(cè)機(jī)器工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，并隔離故障。分析與診斷

判斷故障性質(zhì)、程度和部位。分析故障原因。處理與預(yù)防

給出消除故障的措施。防止發(fā)生同類(lèi)故障。當(dāng)前第6頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)停產(chǎn)一天的損失有多大？300MW發(fā)電機(jī)組損失電720萬(wàn)kWh，約￥144萬(wàn)元30萬(wàn)噸化肥裝置損失化肥1000t，約￥150萬(wàn)元三峽2號(hào)水輪機(jī)組700MW停機(jī)4小時(shí)損失￥400萬(wàn)元當(dāng)前第7頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)先進(jìn)維修制度的作用保證機(jī)器精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量

減少意外停車(chē)引起的生產(chǎn)損失防止事故，杜絕災(zāi)難性故障減少維修時(shí)間和維修費(fèi)用（人力和財(cái)力）改善環(huán)境，改善企業(yè)形象投資獲得最大和最長(zhǎng)遠(yuǎn)的回報(bào)當(dāng)前第8頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)國(guó)家有關(guān)的條例摘錄

逐步采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)知維修體制。1983年國(guó)家經(jīng)委《國(guó)營(yíng)公交設(shè)備管理試行條例》

企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極采用先進(jìn)的設(shè)備管理方法和維修技術(shù)，采用以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修方法，不斷提高設(shè)備管理和維修技術(shù)的現(xiàn)代化水平。

1987年國(guó)務(wù)院《全民所用制公交設(shè)備管理?xiàng)l例》當(dāng)前第9頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)監(jiān)測(cè)和診斷的各種手段★

振動(dòng)：適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等?！餃囟龋t外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機(jī)械、電機(jī)、電器等?！?/p>

聲發(fā)射：適用于壓力容器、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等。★油液（鐵譜）：適用于齒輪箱、設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)、電力變壓器等?！餆o(wú)損檢測(cè)：采用物理化學(xué)方法，用于關(guān)鍵零部件的故障檢測(cè)?！飰毫Γ哼m用于液壓系統(tǒng)、流體機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)和液力耦合器等。★強(qiáng)度：適用于工程結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械、鍛壓機(jī)械等?！锉砻妫哼m用于設(shè)備關(guān)鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等?！锕r參數(shù)：適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設(shè)備等?！镫姎猓哼m用于電機(jī)、電器、輸變電設(shè)備、電工儀表等。當(dāng)前第10頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振幅A

(Amplitude)

偏離平衡位置的最大值。描述振動(dòng)的規(guī)模。頻率

f

(Frequency)

描述振動(dòng)的快慢。單位為次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。周期

T=1/f

為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位為秒。

圓頻率

=2

f

為每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的角度，單位為弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素當(dāng)前第11頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)？振動(dòng)傳感器安裝在軸承座上，傳感器將拾取振動(dòng)信號(hào)，并將此振動(dòng)信號(hào)通過(guò)電纜線傳入到振動(dòng)分析儀，如上圖所示，這個(gè)在機(jī)器軸承座上測(cè)量振動(dòng)的過(guò)程可模型化為一個(gè)質(zhì)量塊懸掛在彈簧上。在沒(méi)有力的作用之前，它一直保持靜止處于平衡位置處。振動(dòng)就是機(jī)器或機(jī)器零件從其平衡位置所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)有三個(gè)重要的可測(cè)量的參數(shù)：幅值、頻率、相位。圖1質(zhì)量塊位于平衡位置且沒(méi)有任何力的作用當(dāng)前第12頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)當(dāng)有一個(gè)作用力施加在質(zhì)量塊上時(shí)，如向上托起質(zhì)量塊，如圖二所示，質(zhì)量塊向上運(yùn)動(dòng)，彈簧在這個(gè)力的作用下被壓縮。圖2質(zhì)量塊被一個(gè)向上的力激勵(lì)一旦這個(gè)質(zhì)量塊達(dá)到上部極限位置時(shí)，撤除作用力，質(zhì)量塊開(kāi)始下落。質(zhì)量塊將下落通過(guò)平衡位置而繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到它的下部極限位置處如圖三所示。圖3撤除作用力后質(zhì)量塊的響應(yīng)當(dāng)前第13頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)？當(dāng)質(zhì)量塊達(dá)到下部極限位置時(shí)，它將停止向下運(yùn)動(dòng)，而再次改變方向通過(guò)平衡位置處移動(dòng)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(gè)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量塊上，然后將記錄帶靠近它，這時(shí)質(zhì)量塊的振動(dòng)響應(yīng)就會(huì)被記錄下來(lái)。圖4對(duì)施加的激勵(lì)力連續(xù)響應(yīng)圖5在恒速運(yùn)動(dòng)的記錄紙上記錄質(zhì)量塊的振動(dòng)當(dāng)前第14頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)？當(dāng)前第15頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)頻率？考察上圖可見(jiàn)，在記錄紙上畫(huà)出的振動(dòng)軌跡是一條有一定幅值的、比較標(biāo)準(zhǔn)的正弦曲線。由振動(dòng)的周期（T）可以計(jì)算出振動(dòng)的頻率。如下圖所示：頻率的單位是用CPM或用Hz表示（1Hz＝60CPM）。圖6振動(dòng)波形的位移和頻率當(dāng)前第16頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)相位？振動(dòng)相位是一個(gè)振動(dòng)部件相對(duì)于機(jī)器的另一個(gè)振動(dòng)部件在某一固定參考點(diǎn)處的相對(duì)移動(dòng)。也就是說(shuō)振動(dòng)相位是某一位置處的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)相對(duì)于另一位置處的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)所發(fā)生位置變化程度的度量。振動(dòng)相位是一個(gè)很有用的設(shè)備故障診斷工具。如下圖所示，給出了兩個(gè)彼此同相位振動(dòng)的系統(tǒng)，即兩個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)以零度相位差運(yùn)動(dòng)。圖9兩個(gè)同相位振動(dòng)的質(zhì)量塊振動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前第17頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)相位？圖10給出了，兩個(gè)相位差為90度的振動(dòng)系統(tǒng)，即#2質(zhì)量塊超前#1質(zhì)量塊1/4周（或90度）運(yùn)動(dòng)，或#1質(zhì)量塊相對(duì)滯后#2質(zhì)量塊90度。圖11給出了同樣的兩個(gè)質(zhì)量塊，相位差為180度時(shí)的振動(dòng)情況，在任何時(shí)刻，#1質(zhì)量塊向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，#2質(zhì)量塊向上運(yùn)動(dòng)。圖10兩個(gè)相差90度相位角振動(dòng)的質(zhì)量塊系統(tǒng)圖11兩個(gè)相差180度相位角振動(dòng)的質(zhì)量塊系統(tǒng)當(dāng)前第18頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)相位？振動(dòng)相位是以角度為單位，通常是利用頻閃燈或光電頭測(cè)量得到。下圖給出了，振動(dòng)相位與機(jī)器振動(dòng)間的關(guān)系。在左側(cè)圖中，機(jī)器上的軸承1和軸承2之間的振動(dòng)相位差為0度（同相振動(dòng)），而在右側(cè)圖中的機(jī)器，軸承1和軸承2之間的振動(dòng)相位差為180度（反相振動(dòng)）。圖12振動(dòng)相位與機(jī)器振動(dòng)間的關(guān)系當(dāng)前第19頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)位移？位移就是質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)的總的距離，也就是說(shuō)當(dāng)質(zhì)量塊振動(dòng)時(shí)，位移就是質(zhì)量塊上、下運(yùn)動(dòng)有多遠(yuǎn)。位移的單位可以用μm表示。進(jìn)一步可以從振動(dòng)位移的時(shí)間波形推出振動(dòng)的速度和加速度值。圖7從振動(dòng)時(shí)間波形中了解振動(dòng)速度什么是振動(dòng)速度？振動(dòng)速度是質(zhì)量塊在振蕩過(guò)程中運(yùn)動(dòng)快慢的度量。質(zhì)量塊在運(yùn)動(dòng)波形的上部和下部極限位置時(shí)，其速度為0，這是因?yàn)橘|(zhì)量塊在這兩點(diǎn)處，在它改變運(yùn)動(dòng)方向之前，必須停下來(lái)。質(zhì)量塊的振動(dòng)速度在平衡位置處達(dá)到最大值，在此點(diǎn)處質(zhì)量塊已經(jīng)加速到最大值，在此點(diǎn)以后質(zhì)量塊開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)速度的單位是用mm/s來(lái)表示。當(dāng)前第20頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么是振動(dòng)加速度？振動(dòng)加速度被定義為振動(dòng)速度的變化率，其單位是用有多少個(gè)g來(lái)表示。在海平面處1.0g＝9.8m/s2。由下圖可見(jiàn)加速度最大值處是速度值最小值的地方，在這些點(diǎn)處質(zhì)量塊由減速到停止然后再開(kāi)始加速。圖8從振動(dòng)時(shí)間波形中了解振動(dòng)加速度當(dāng)一個(gè)機(jī)器的軸承座振動(dòng)時(shí)，由于它連續(xù)不斷地在前后運(yùn)動(dòng)中改變運(yùn)動(dòng)速度，所以它經(jīng)受著力的加速作用。速度的變化率越大，也就是加速度值越大，施加在機(jī)器上的作用力也就越高。當(dāng)前第21頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系

振動(dòng)位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同頻率的簡(jiǎn)諧波。三者的幅值相應(yīng)為A、A、A2。相位關(guān)系：加速度領(lǐng)先速度90o;速度領(lǐng)先位移90o。xvaxva當(dāng)前第22頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么時(shí)候使用位移、速度或加速度？當(dāng)對(duì)機(jī)器振動(dòng)進(jìn)行分析時(shí)，重要的一點(diǎn)是盡可能多地收集到有關(guān)該機(jī)器的資料（如軸承類(lèi)型和型號(hào)、每根軸的精確轉(zhuǎn)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(huì)影響振動(dòng)分析的準(zhǔn)確性。振動(dòng)幅值是是振動(dòng)分析中經(jīng)常使用的重要振動(dòng)參數(shù)之一，它于機(jī)器存在的潛在故障問(wèn)題的嚴(yán)重程度成正比，并且它也是顯示機(jī)器狀態(tài)的首選參數(shù)之一。振動(dòng)幅值的測(cè)量類(lèi)型可以是位移、速度或加速度。但總的來(lái)說(shuō)更比較常用的是速度。通常認(rèn)為當(dāng)測(cè)量的頻率范圍在600CPM(10Hz)以下時(shí)，采用位移測(cè)量單位是很有利的。振動(dòng)幅值必須有相應(yīng)的振動(dòng)頻率值做補(bǔ)充說(shuō)明才能正確評(píng)估振動(dòng)的嚴(yán)重程度。而只是簡(jiǎn)單地說(shuō)“1XRPM振動(dòng)是2mils是不夠的，沒(méi)有足夠的信息評(píng)價(jià)機(jī)器的狀態(tài)是好還是不好。例如，在3600CPM轉(zhuǎn)速下振動(dòng)2milspk-pk要比在300CPM轉(zhuǎn)速下振動(dòng)2milspk-pk對(duì)設(shè)備的損壞程度要大得多（見(jiàn)圖22）。所以，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，單獨(dú)使用位移值是不能對(duì)機(jī)器進(jìn)行評(píng)估的。當(dāng)前第23頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么時(shí)候使用位移、速度或加速度？圖20水平安裝轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械振動(dòng)位移/速度等級(jí)圖表當(dāng)前第24頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么時(shí)候使用位移、速度或加速度？加速度也有類(lèi)似于位移的缺點(diǎn)，但它所支持的頻率范圍是高頻。加速度在評(píng)價(jià)機(jī)器振動(dòng)狀態(tài)時(shí)也具有頻率依賴性。例如，在18000CPM時(shí)，2g’s要比在180000CPM（3000Hz）時(shí)的2g’s振動(dòng)程度要嚴(yán)重得多。如圖21所示。加速度一般推薦應(yīng)用在，當(dāng)機(jī)器內(nèi)部所產(chǎn)生的振源頻率超過(guò)300000CPM（5000Hz）以上的場(chǎng)合。這些振源包括齒輪嚙合頻率、電機(jī)籠條通過(guò)頻率、葉片通過(guò)頻率等。不要忘記，這些振源在很多情況下會(huì)產(chǎn)生多階諧頻。而振動(dòng)速度在從600至120000CPM（10~2000Hz）的頻率范圍內(nèi)幾乎不存在對(duì)頻率的依賴關(guān)系。所以當(dāng)機(jī)器的振源頻率范圍是在300到300000CPM（5到5000Hz）時(shí)，一般選擇測(cè)量振動(dòng)速度。振動(dòng)速度的幅值直接與機(jī)器的狀態(tài)有關(guān)，無(wú)論其頻率是在10到1670Hz之內(nèi)何處。也就說(shuō)一臺(tái)轉(zhuǎn)速為1800RPM的機(jī)器，經(jīng)歷了0.30in/sec的振動(dòng)似乎于另一臺(tái)轉(zhuǎn)速為10000RPM，振動(dòng)也為0.30in/sec的機(jī)器，具有同樣的振動(dòng)損壞程度。當(dāng)前第25頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)什么時(shí)候使用位移、速度或加速度？圖21水平安裝轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械振動(dòng)加速度/速度等級(jí)圖表當(dāng)前第26頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)為多大時(shí)認(rèn)為超過(guò)了允許值？圖20是一個(gè)幾年前推出的針對(duì)一般轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的典型的振動(dòng)位移/速度等級(jí)圖表。振動(dòng)等級(jí)被分成“GOOD”,“FAIR”,“ROUGH”等，從這個(gè)圖表可清楚地看出位移對(duì)頻率的依賴程度。例如，一個(gè)2mils的pk-pk振動(dòng)位移值，在相當(dāng)?shù)念l率范圍內(nèi)其振動(dòng)嚴(yán)重程度從優(yōu)秀可以變化到非常嚴(yán)重。從此例中可見(jiàn)，為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)機(jī)器的振動(dòng)程度必須識(shí)別出頻率的大小。（在400CPM時(shí)，2mils的振動(dòng)，機(jī)器的狀態(tài)是優(yōu)秀，而在3600CPM時(shí)，2mils的振動(dòng)，機(jī)器的狀態(tài)就變得很差。而在這張圖中振動(dòng)速度只需要幅值就可以評(píng)定機(jī)器的振動(dòng)程度（如，從0.157到0.314in/sec的振動(dòng)，都是振動(dòng)較差）。圖21是針對(duì)振動(dòng)加速度的振動(dòng)等級(jí)圖。振動(dòng)加速度分級(jí)也是具有頻率依賴性。如例如，在18000CPM時(shí)，2g’s的振動(dòng)是處于較差的范圍內(nèi)，而在180000CPM（3000Hz）時(shí)的2g’s振動(dòng)側(cè)是處于優(yōu)秀的范圍內(nèi)。當(dāng)前第27頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)為多大時(shí)認(rèn)為超過(guò)了允許值？圖22機(jī)械振動(dòng)位移、加速度、速度比較圖22給出了振動(dòng)位移、速度、加速度間的相互關(guān)系，在較寬的頻率范圍內(nèi)振動(dòng)速度是平坦的，而振動(dòng)位移和振動(dòng)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(dòng)級(jí)別的振動(dòng)幅值關(guān)系。當(dāng)前第28頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)為多大時(shí)認(rèn)為超過(guò)了允許值？圖23給出了針對(duì)同一檢測(cè)軸承故障的時(shí)域波形圖，所進(jìn)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(tái)300RPM的風(fēng)機(jī)上測(cè)量振動(dòng)位移、速度、加速度的比較當(dāng)前第29頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)為多大時(shí)認(rèn)為超過(guò)了允許值？注意在每一幅頻譜圖上，頻率為300CPM處的峰值，這是工作轉(zhuǎn)速頻率（通常稱為1XRPM)。然而，三個(gè)頻譜圖，從位移譜到速度譜再到加速度譜變化過(guò)程中，注意到1XRPM峰值變得越來(lái)越小。見(jiàn)圖23A位移譜，顯然1XRPM是占主導(dǎo)地位，而在圖23速度譜中，它只比第2或第3個(gè)峰高一點(diǎn)，在加速度譜中1XRPM峰值幾乎消失。由圖23可見(jiàn)，振動(dòng)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(duì)測(cè)量幅值類(lèi)型的選擇。至于軸承故障頻率4860CPM和9720CPM，你會(huì)注意到這個(gè)頻率在速度和加速度譜圖(圖23B和圖23C）中清楚可見(jiàn)，在4860CPM的左右等距離兩側(cè)存在著頻率邊帶，頻率邊帶的存在,一般說(shuō)明存在軸承嚴(yán)重磨損問(wèn)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(gè)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(qiáng)調(diào)低頻振動(dòng)而壓縮高頻成分（如圖22所示）。另一方面加速度譜強(qiáng)調(diào)的是高頻成分，傾向于壓縮低頻成分。當(dāng)前第30頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)為多大時(shí)認(rèn)為超過(guò)了允許值？見(jiàn)圖22注意到，對(duì)大多數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)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(dòng)強(qiáng)度的直接聯(lián)系，公認(rèn)振動(dòng)速度是最好的振動(dòng)測(cè)量單位（特別是當(dāng)頻率低于2000Hz時(shí)）。圖22機(jī)械振動(dòng)位移、加速度、速度比較當(dāng)前第31頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)域波形名稱波形名稱波形

當(dāng)前第32頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)若干幅值參數(shù)的定義瞬時(shí)值(Instantvalue)

振動(dòng)的任一瞬時(shí)的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)

振動(dòng)離平衡位置的最大偏離。平均絕對(duì)值

(Averageabsolutevalue)均值

(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

xpx=x(t)當(dāng)前第33頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)正峰值負(fù)峰值平均絕對(duì)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(guān)系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對(duì)值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值簡(jiǎn)諧振動(dòng)的幅值參數(shù)當(dāng)前第34頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)復(fù)雜振動(dòng)的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時(shí)間變化，彼此間無(wú)明確定關(guān)系正峰值負(fù)峰值峰峰值xrms當(dāng)前第35頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的特征值位移峰峰值：正、負(fù)兩方向間的最大振動(dòng)距離速度有效值：振動(dòng)速度的均方根值，直接反映振動(dòng)的能量。一臺(tái)設(shè)備上不同位置測(cè)量的速度有效值中最大的一個(gè)稱為該設(shè)備的振動(dòng)烈度加速度峰值：常用于評(píng)價(jià)滾動(dòng)軸承和齒輪的狀態(tài)當(dāng)前第36頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)按頻帶選擇測(cè)量參數(shù)的指南當(dāng)前第37頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)傳感器常用安裝方法及特點(diǎn)磁座使用方便而性能適中，是最常用的方法當(dāng)前第38頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備繪圖儀測(cè)量電路基頻檢測(cè)儀記錄儀數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)汽輪機(jī)齒輪增速箱壓縮機(jī)渦流傳感器速度傳感器加速度傳感器鍵相傳感器旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量框圖當(dāng)前第39頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應(yīng)典型頻率范圍：10Hz~1000Hz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：20mV/mm/s測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的速度。不適于測(cè)量瞬態(tài)振動(dòng)和很快的變速過(guò)程。輸出阻抗低，抗干擾力強(qiáng)。傳感器質(zhì)量較大，對(duì)小型對(duì)象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。當(dāng)前第40頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)典型的磁電速度傳感器及其特性當(dāng)前第41頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)典型頻率范圍：0.2Hz~10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號(hào)可在很大范圍內(nèi)變化。測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的加速度。適應(yīng)高頻振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)的測(cè)量。傳感器質(zhì)量小，可測(cè)很高振級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要注意電磁場(chǎng)、聲場(chǎng)和接地回路的干擾。當(dāng)前第42頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)壓電加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預(yù)緊環(huán)出線口底座出線口三角剪切型中心壓縮型預(yù)壓簧片三角柱當(dāng)前第43頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)壓電加速度傳感器的典型特性預(yù)緊環(huán)底座質(zhì)量塊出線口晶體片當(dāng)前第44頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)渦流位移傳感器不接觸測(cè)量，特別適合測(cè)量轉(zhuǎn)軸和其他小型對(duì)象的相對(duì)位移。有零頻率響應(yīng)，可測(cè)靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。靈敏度與被測(cè)對(duì)象的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率有關(guān)。相移很小。接收形式：相對(duì)式變換形式：電渦流典型頻率范圍：0~20kHz典型線性范圍：0~5mm典型靈敏度：8.0V/mm(對(duì)象為鋼)當(dāng)前第45頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)渦流位移傳感器及前置器當(dāng)前第46頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)渦流傳感器的工作原理輸出電壓u

正比于間隙d且與測(cè)量對(duì)象的材質(zhì)有關(guān)當(dāng)前第47頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)渦流位移傳感器的典型特性傳感器與轉(zhuǎn)軸之間的間隙前置器輸出電壓（直流伏）當(dāng)前第48頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸承振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)布置當(dāng)前第49頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)布置當(dāng)前第50頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸承振動(dòng)與軸振動(dòng)的比較當(dāng)前第51頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)基頻是轉(zhuǎn)速頻率?；l分量的幅值和轉(zhuǎn)子的不平衡大小有關(guān)?；l分量的相位和不平衡在轉(zhuǎn)子上的方位有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的

基頻分量的幅值和相位的測(cè)量

當(dāng)前第52頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)鍵相與相位參考脈沖在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標(biāo)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。參考脈沖是測(cè)量相位的基準(zhǔn)。參考脈沖也可用于測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。K’K1轉(zhuǎn)t參考脈沖當(dāng)前第53頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系從參考脈沖到第一個(gè)正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動(dòng)相位。振動(dòng)相位與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度一一對(duì)應(yīng)。在平衡和故障診斷中有重要作用。振動(dòng)信號(hào)參考脈沖當(dāng)前第54頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)波形圖(Wave)時(shí)間域內(nèi)的振動(dòng)波形頻譜圖(Spectrum)組成振動(dòng)的各諧波成分軸心軌跡(Orbit)轉(zhuǎn)軸中心的振動(dòng)軌跡，由水平和鉛垂兩方向波形合成旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)圖示(定轉(zhuǎn)速)當(dāng)前第55頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)波形圖、頻譜圖及軸心軌跡當(dāng)前第56頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸心軌跡的測(cè)定軸心軌跡(Orbit)是診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的有力工具。軸心軌跡可用基頻檢測(cè)儀和示波器得到，也可以用計(jì)算機(jī)完成。當(dāng)前第57頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸心軌跡陣波德圖與極坐標(biāo)圖(Bode&PolarPlot)

升（降）速時(shí)，基頻幅值和相位的變化三維頻譜圖(Cascade)坎貝爾圖(Campber)各轉(zhuǎn)速下的頻譜圖的另一種表示軸心位置

判定軸頸靜態(tài)工作點(diǎn)和油膜厚度旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)圖示(變轉(zhuǎn)速)當(dāng)前第58頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸心軌跡陣圖汽輪發(fā)電機(jī)組一個(gè)軸承在不同轉(zhuǎn)速下的軸心軌跡陣當(dāng)前第59頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)波德圖和極坐標(biāo)圖波德圖(BodePlot)和極坐標(biāo)圖(PolarPlot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動(dòng)的幅值和相位隨機(jī)器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。當(dāng)前第60頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)三維頻譜圖是頻譜的集合。本圖的第三個(gè)坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速。本圖表明在升、降速過(guò)程中振動(dòng)頻譜的變化。第三坐標(biāo)也可是時(shí)間、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜陣圖）當(dāng)前第61頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)本圖的第三個(gè)坐標(biāo)是時(shí)間(日期)，反映頻譜的趨勢(shì)。三維頻譜圖（譜陣圖）當(dāng)前第62頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)機(jī)器轉(zhuǎn)速振動(dòng)頻率坎貝爾(Campber)圖注：圓圈直徑代表振動(dòng)的大??；斜線代表諧波次數(shù)。當(dāng)前第63頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸心位置的測(cè)定軸心位置可以用計(jì)算機(jī)及其外設(shè)來(lái)繪制。渦流傳感器的輸出信號(hào)動(dòng)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當(dāng)前第64頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)軸心位置的變化汽輪發(fā)電機(jī)中壓缸軸承升速時(shí)軸心位置逐漸升高。到工作轉(zhuǎn)速時(shí)，偏心率為0.66；偏位角32o。屬正常。以后數(shù)月，軸承基礎(chǔ)下沉，導(dǎo)致軸心上浮，偏心率減少，偏位角接近90o。發(fā)生了油膜振蕩。監(jiān)測(cè)軸心位置有助于發(fā)現(xiàn)機(jī)器的故障。當(dāng)前第65頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)故障診斷的方法及

典型故障特征分析當(dāng)前第66頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)精密診斷的方法頻譜分析法趨勢(shì)分析法通頻值趨勢(shì)分析、頻譜趨勢(shì)分析時(shí)域分析法波形分析、相關(guān)函數(shù)分析倒頻譜分析法模態(tài)分析法隨機(jī)減量法其他數(shù)學(xué)方法模式識(shí)別法模糊診斷法故障樹(shù)診斷法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法小波分析法灰色系統(tǒng)法分形幾何法當(dāng)前第67頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)精密診斷最常用的方法頻譜分析法

每種故障有其對(duì)應(yīng)的特征頻率。據(jù)此確定機(jī)器的故障性質(zhì)和嚴(yán)重程度。趨勢(shì)分析法、頻譜趨勢(shì)分析法

根據(jù)劣化曲線，振動(dòng)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(jī)器的健康狀態(tài)，并推測(cè)其壽命。當(dāng)前第68頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)的頻率分析把振動(dòng)信號(hào)中所包含的各種頻率成分分別分解出來(lái)的方法。頻率分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。頻率分析可用頻率分析儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可在計(jì)算機(jī)上用軟件來(lái)完成。頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。當(dāng)前第69頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)各種振動(dòng)的頻譜圖名稱波形頻譜名稱波形頻譜當(dāng)前第70頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)時(shí)間域頻率域FFTIFFT當(dāng)前第71頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械常見(jiàn)故障的頻率特征強(qiáng)迫振動(dòng)類(lèi)故障自激振動(dòng)類(lèi)故障R:

轉(zhuǎn)動(dòng)頻率當(dāng)前第72頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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(guò)臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風(fēng)機(jī)TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小當(dāng)前第73頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)轉(zhuǎn)子不平衡的類(lèi)型當(dāng)前第74頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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(guò)頻率。電機(jī)水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過(guò)頻率當(dāng)前第75頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)轉(zhuǎn)子不對(duì)中的類(lèi)型正確對(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

e0,0當(dāng)前第76頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)不同聯(lián)軸節(jié)的情況聯(lián)軸節(jié)類(lèi)型不對(duì)中形式振動(dòng)特征剛性聯(lián)軸節(jié)平行不對(duì)中有2X成分角度不對(duì)中軸向振動(dòng)1X成分大軸向振動(dòng)大，有2X及高次諧波齒式聯(lián)軸節(jié)徑向振動(dòng)可能有2X、3X、4X…聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)振動(dòng)的相位常相反膜片聯(lián)軸節(jié)有nX成分（n為螺釘數(shù)）當(dāng)前第77頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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成分噪聲水平高當(dāng)前第78頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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...等頻率成分當(dāng)前第79頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)D

—節(jié)圓直徑d—滾珠直徑—接觸角z—滾珠數(shù)R—軸的轉(zhuǎn)速頻率滾動(dòng)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)當(dāng)前第80頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)典型的軸承故障發(fā)展過(guò)程DetectionbyLubricantAnalysisDetectionbyListenandFeelDetectionbyVibrationDetectionbyAcousticEmissions當(dāng)前第81頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)

滾動(dòng)軸承故障發(fā)展過(guò)程的四階段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(shí)至軸承剩余壽命的百分之一災(zāi)難性破壞累積的損傷時(shí)間滾動(dòng)軸承四種類(lèi)型故障頻率1.隨機(jī)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(zhuǎn)速無(wú)關(guān)；3.旋轉(zhuǎn)的故障頻率-內(nèi)環(huán)BPFI，外環(huán)BPFO，滾動(dòng)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當(dāng)前第82頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)滾動(dòng)軸承故障發(fā)展過(guò)程四階段典型特征第一階段：1.噪聲正常；2.溫度正常；3.可用超聲，振動(dòng)解調(diào)譜、聲發(fā)射測(cè)量出來(lái)，軸承外環(huán)有缺陷；4.振動(dòng)總量較小，無(wú)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。第二階段：1.噪聲略增大；2.溫度正常；3.超聲，聲發(fā)射，振動(dòng)解調(diào)譜通頻值明顯增大，軸承外環(huán)有缺陷；4.振動(dòng)總量略增大(振動(dòng)加速度總量和振動(dòng)速度總量)；5.在對(duì)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。第三階段：1.可以聽(tīng)到噪聲；2.溫度略升高；3.非常高的超聲，聲發(fā)射，解調(diào)譜通頻值，軸承外環(huán)有故障；4.振動(dòng)加速度總量和振動(dòng)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(dòng)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。第四階段：1.噪聲的強(qiáng)度改變；2.溫度明顯升高；3.超聲，聲發(fā)射，振動(dòng)解調(diào)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(dòng)速度總量和振動(dòng)位移總量明顯增大，振動(dòng)加速度總量減小；5.頻率較低的軸承故障頻率尖峰占優(yōu)勢(shì)，振動(dòng)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(diǎn)二。當(dāng)前第83頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)

滾動(dòng)軸承故障發(fā)展的四個(gè)階段第一階段第二階段第三階段第四階段A.僅出現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障頻率(沒(méi)有1X邊帶頻率)B.滾動(dòng)軸承跑道圓周上出現(xiàn)輕微磨損時(shí)，便出現(xiàn)軸承故障頻率的諧波頻率C.磨損明顯時(shí)軸承故障頻率兩側(cè)出現(xiàn)1X轉(zhuǎn)速邊帶頻率，還可出現(xiàn)其它的軸承故障頻率只是解調(diào)demo值有明顯指示解調(diào)demo值明顯增大，開(kāi)始出現(xiàn)軸承零件共振頻率并伴有1X轉(zhuǎn)速頻率邊帶

解調(diào)demo值開(kāi)始時(shí)減小，卡死前可能劇增。出現(xiàn)高頻隨機(jī)譜，軸承壽命成問(wèn)題。當(dāng)前第84頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)滾動(dòng)軸承故障發(fā)展的四個(gè)階段Stage1Stage2Stage3Stage4noapparentchangeontypicalvelocityspectrumdefect’sharmonicfrequenciesappeardefect’sfundamentalfrequenciesalsoappearandmayexhibitsidebandsdefect’sharmonicfrequenciesdevelopmultiplesidebands(haystack),fundamentalfreqs.growandalsodevelopsidebandsdefect’s“fund.”frequencyrangedefect’s“harmonic”frequencyrange當(dāng)前第85頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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)諧波當(dāng)前第86頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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/spk當(dāng)前第87頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50當(dāng)前第88頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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。可用倒頻譜作進(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2X當(dāng)前第89頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪振動(dòng)的特點(diǎn)

評(píng)定齒輪狀態(tài)的關(guān)鍵頻率之一是齒輪的嚙合頻率(齒輪的齒數(shù)X轉(zhuǎn)速)。然而，應(yīng)該指出，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(duì)齒輪的或每個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速的邊帶。然而，如果齒輪狀態(tài)良好，并且彼此恰當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)(沒(méi)有明顯的不對(duì)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(yīng)該很小，尤其是那些邊帶。當(dāng)前第90頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)用振動(dòng)分析可以檢測(cè)齒輪的故障

1．齒輪的齒的磨損

2．齒輪的齒承受過(guò)大的負(fù)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(wèn)題

6.齒輪的齒擺動(dòng)故障當(dāng)前第91頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)對(duì)于齒輪振動(dòng)分析的若干說(shuō)明1．應(yīng)該在每個(gè)可達(dá)的軸承座上進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。圖表示在位置3處雙列軸承及位置4到位置7的四個(gè)錐形滾棒軸承上進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。重要之點(diǎn)是，振動(dòng)傳感器應(yīng)該盡可能固定在靠近支承本身的地方。往往會(huì)遇到，在距軸承有一定距離的地方測(cè)量振動(dòng)。然而，這種情況下，應(yīng)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(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。2．應(yīng)該在三個(gè)方向．(水平，垂直和軸向方向)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，尤其是當(dāng)某些齒輪主要在一個(gè)方向產(chǎn)生力，或者根據(jù)負(fù)載，一次監(jiān)測(cè)與下一次監(jiān)測(cè)可能不一樣的其他情況下。傘齒輪，兩級(jí)減速齒輪箱分析的典型設(shè)置

當(dāng)前第92頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)對(duì)于齒輪振動(dòng)分析的若干說(shuō)明3．通常，遇到螺旋，斜齒和傘齒輪時(shí)，在軸向方向產(chǎn)生明顯的振動(dòng)。這些類(lèi)型齒輪最佳的狀態(tài)監(jiān)測(cè)往往在軸向方向。4．通常，對(duì)直齒圓柱齒輪，在徑向方向評(píng)定最好，但有時(shí)可能會(huì)存在明顯的軸向振動(dòng)，尤其是如果齒的對(duì)準(zhǔn)有問(wèn)題時(shí)。為了評(píng)定齒輪的狀態(tài)，往往必須測(cè)量非常高頻率的振動(dòng)。至少要評(píng)定3X嚙合頻率的頻率范圍Fmax=3.25XGMF，經(jīng)常遇到在齒嚙合頻率基頻(GMF)處沒(méi)有什么振動(dòng)，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(dòng)10倍大得多的振動(dòng)。因此，如果不測(cè)量這些高頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，必將忽略了潛在的，明顯的故障。5．在大多數(shù)利用計(jì)算機(jī)軟件的預(yù)測(cè)維修程序中，因?yàn)樵诘退僦C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(gè)齒輪位置必須進(jìn)行兩個(gè)頻率范圍的兩種測(cè)量。這些情況下，用低的頻率范圍評(píng)定諸如不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)和電氣故障等，用另一高頻率范圍評(píng)定齒輪的狀態(tài)。當(dāng)前第93頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪振動(dòng)頻譜分量的識(shí)別當(dāng)前第94頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪正常時(shí)的頻譜

正常齒輪的頻譜表示高速齒輪和低速齒輪的轉(zhuǎn)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(cè)有高、低速齒輪的轉(zhuǎn)速頻率邊帶。所有尖峰的幅值都很小，沒(méi)有激起齒輪的自然頻率。已知齒輪的齒數(shù)時(shí)，建議頻率范圍Fmax設(shè)定為3.25XGMF(最低)，如果不知道齒輪的齒數(shù)，把頻率范圍Fmax設(shè)定為每根軸的轉(zhuǎn)速的200倍。

當(dāng)前第95頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪磨損故障齒磨損的關(guān)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(cè)伴有磨損的齒的轉(zhuǎn)速頻率邊帶。當(dāng)齒磨損明顯時(shí)，雖然邊帶的幅值高并且在齒輪嚙合頻率(GMF)兩側(cè)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2×GMF或3×GMF(尤其是3×GMF)的幅值經(jīng)常很高。當(dāng)前第96頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪承受大的負(fù)載

齒輪嚙合頻率(GMF)往往對(duì)齒的負(fù)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(méi)有激起齒輪自然頻率的時(shí)候。為了頻譜比較有意義，每次測(cè)量分析都應(yīng)該在系統(tǒng)處于最大負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行。齒輪在大負(fù)載下的作用下振動(dòng)頻譜的特征當(dāng)前第97頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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(cè)產(chǎn)生許多邊帶。

2．如果某齒輪偏心，它將調(diào)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(cè)都有偏心的齒輪1X轉(zhuǎn)速頻率的邊帶。如果偏心齒輪與嚙合的齒輪一起被強(qiáng)制壓向齒底下的話，偏心的齒輪可產(chǎn)生很大的力，應(yīng)力和振動(dòng)。齒輪偏心和齒隙游移的頻譜當(dāng)前第98頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪不對(duì)中齒輪不對(duì)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(zhuǎn)速邊帶。往往只顯示小的齒輪嚙合頻率(GMF)的幅值，但是2x(GMF)或3×(GMF)的幅值較高。設(shè)定足以采集至少3×(GMF)諧波頻率的Fmax最高頻率范圍很重要。而且，2×(GMF)兩側(cè)常伴有2×轉(zhuǎn)速頻率邊帶。請(qǐng)注意，由于齒不對(duì)中，齒輪嚙合頻率(GMF)及其諧波頻率的左側(cè)和右側(cè)的邊帶頻率的幅值不等，引起不均勻磨損。當(dāng)前第99頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪的破碎或斷齒

有一個(gè)裂紋的，破碎或斷的齒輪將產(chǎn)生這個(gè)齒輪1X轉(zhuǎn)速及齒輪自振頻率，并且，在齒輪自振頻率兩側(cè)有齒輪轉(zhuǎn)速的邊帶大的振動(dòng)。這個(gè)特性與有大的、明顯的剝落的齒的齒輪的特性一樣。當(dāng)然，不平衡的齒輪也會(huì)引起1X轉(zhuǎn)速頻率的大振動(dòng)。因此，如下圖所示的時(shí)域波形對(duì)確定主要問(wèn)題是不平衡還是齒輪的斷齒問(wèn)題大有幫助。狀態(tài)良好的齒輪與有一個(gè)裂的或斷齒的齒輪的時(shí)域波形的比較當(dāng)前第100頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)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(méi)有故障)。然而，裂的，破碎的或斷的齒，齒輪每次進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)明顯的尖峰。觀察時(shí)域波形，可以確定故障是齒輪的齒或是像滾動(dòng)軸承故障那樣其他沖擊事件造成的。在滾動(dòng)軸承情況下，如果兩次沖擊之間的時(shí)間間隔相當(dāng)于該齒輪的轉(zhuǎn)速，這就代表了齒故障的強(qiáng)有力證據(jù)。例如，參見(jiàn)圖11.6，如果轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/的齒輪，顯示每O．10秒一個(gè)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(qiáng)有力的證據(jù)。如果在一根裝有一個(gè)以上齒輪的軸上采集頻譜，并且顯示明顯的時(shí)域波形和頻譜中伴有斷齒齒輪轉(zhuǎn)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(wèn)題。這種情況下，對(duì)軸上每個(gè)齒輪進(jìn)行沖擊自振頻率試驗(yàn)，并識(shí)別嚙合的齒輪中哪個(gè)齒輪有故障問(wèn)題。當(dāng)前第101頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪組合狀態(tài)問(wèn)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

因此將產(chǎn)生三種不同的磨損圖象：低速齒輪的齒號(hào)將接觸高速齒輪的齒:1-10-4-13-71-7-42-11-5-14-82-8-53-12-6-15-93-9-6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。

當(dāng)前第102頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪組合狀態(tài)問(wèn)題

這對(duì)齒輪開(kāi)始組裝低速1#齒和高速1#齒嚙合：如果下次重新安裝時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)的嚙合頻率fm很明顯。此外還有1／3嚙合頻率分量。此分量原來(lái)的磨損圖象與新產(chǎn)生的磨損圖象相互作用造成復(fù)雜的嚙合作用結(jié)果。形成許多和頻及差頻幅值和頻率調(diào)制。齒輪組合狀態(tài)通過(guò)頻率fa

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(duì)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(duì)齒輪的組合狀態(tài)通過(guò)頻率為fa=fm／3。當(dāng)前第103頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪組合狀態(tài)問(wèn)題

齒輪組合狀態(tài)頻率(GAPF)可產(chǎn)生齒輪嚙合頻率的分?jǐn)?shù)倍頻率(如果NA大于1)。這字面上意味著(Tp／NA)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NA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(guò)齒輪嚙合，導(dǎo)致吸入污染顆粒時(shí)嚙合的齒進(jìn)入和退出嚙合中或者重新定位齒輪時(shí)使嚙合的齒損壞，于是在定期監(jiān)測(cè)的頻譜中突然出現(xiàn)齒輪組合狀態(tài)頻率(GAPF)。當(dāng)前第104頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒擺動(dòng)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(shí)進(jìn)入嚙合時(shí)，將對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生最大的影響，這就是齒擺動(dòng)頻率。齒擺動(dòng)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(dòng)傳感器及頻譜分析儀難以檢測(cè)，需要低頻檢測(cè)技術(shù)。當(dāng)前第105頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒擺動(dòng)故障

大齒輪和小齒輪兩者存在故障時(shí)出現(xiàn)齒擺動(dòng)頻率(fHT），大小齒輪的故障可能在制造時(shí)造成的，或由于錯(cuò)誤的處理，或在現(xiàn)場(chǎng)造成的。它可引起十分大的振動(dòng)，但是由于它主要出現(xiàn)在低于600轉(zhuǎn)/分的低頻范圍內(nèi)，所以常被測(cè)量不當(dāng)丟失。有這種齒重復(fù)故障的齒輪裝置通常從松動(dòng)中發(fā)出“轟鳴”聲。有故障的小齒輪和大齒輪的兩者同時(shí)進(jìn)入嚙合時(shí)發(fā)生最大效應(yīng)，(在某些傳動(dòng)中，可能僅每10到20轉(zhuǎn)出現(xiàn)一次，取決于fHT公式)。請(qǐng)注意，T大齒輪和T小齒輪分別指大齒輪和小齒輪的齒數(shù)。NA是以上定義的組合狀態(tài)因子，常常調(diào)制齒輪嚙合頻率(GMF)和齒輪轉(zhuǎn)速頻率尖峰兩者。

當(dāng)前第106頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)兩級(jí)螺桿式空氣壓縮機(jī)測(cè)點(diǎn)分布齒輪故障分析舉例當(dāng)前第107頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪故障分析舉例

1.如上圖所示是一臺(tái)兩級(jí)螺桿式壓縮機(jī)。其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)大齒輪、在低壓級(jí)和高壓級(jí)上的兩個(gè)從動(dòng)齒輪、及兩對(duì)用于齒輪潤(rùn)滑的帶動(dòng)油泵的傳動(dòng)齒輪組成。我們已經(jīng)知道，齒輪已經(jīng)磨損了的特征之一是齒輪嚙合頻率成分的基頻（1XGMF）及其諧頻幅值增大，然而，僅考察齒輪嚙合頻率成分幅值的變化所帶來(lái)的問(wèn)題是，齒輪嚙合頻率成分的幅值有時(shí)隨著負(fù)荷的變化而大幅度變化。齒輪磨損齒輪負(fù)荷增大當(dāng)前第108頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪故障分析舉例2、但是值得關(guān)注的是，當(dāng)齒輪嚙合頻率成分的幅值增加的同時(shí)在齒輪嚙合頻率成分的周?chē)倪咁l帶數(shù)量也增加。這些邊頻帶成分是以與之相互嚙合齒輪的轉(zhuǎn)速頻率相間隔的。請(qǐng)見(jiàn)圖6.11D，這里有3個(gè)齒輪嚙合頻率成分，分別是齒輪油泵的嚙合頻率OPMF及其諧頻2XOPMF和3XOPMF。值得注意的是，只是在2XOPMF兩側(cè)有4個(gè)邊帶頻率成分是存在，其間隔頻率近似為2719RPM，為油泵驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速頻率，見(jiàn)圖6.11CFop。圖6.11D當(dāng)前第109頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪故障分析舉例3、通常，當(dāng)齒輪是處于完好的狀態(tài)，并且相互嚙合的兩齒輪安裝對(duì)中良好，那么，齒輪嚙合頻率的基頻（1XGMF）成分的幅值與其2XGMF和3XGMF的幅值相比是最高的。此外，通常，在齒輪嚙合頻率的基頻（1XGMF）成分兩側(cè)也只有一簇邊帶成分存在，其間隔為每個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速RPM。例如參見(jiàn)圖6.11C，齒數(shù)為55的齒輪工作轉(zhuǎn)速為1780RPM，齒數(shù)為36的齒輪工作轉(zhuǎn)速為2719RPM，為油泵軸的工作轉(zhuǎn)速。此時(shí)該對(duì)齒輪的嚙合頻率為（GMFop）97900CPM（55X1780RPM）。如果這對(duì)齒輪齒形狀態(tài)和對(duì)中狀況良好，那么在該對(duì)齒輪的嚙合頻率為（GMFop）97900CPM及其諧頻處，通常有較低的幅值出現(xiàn)，同時(shí)來(lái)自輸入軸的轉(zhuǎn)速1780RPM和來(lái)自輸出軸的轉(zhuǎn)速2719RPM，在嚙合頻率為（GMFop）97900的兩側(cè)所形成的邊帶幅值也是很低的。

處于完好狀態(tài)的齒輪嚙合當(dāng)前第110頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪故障分析舉例而見(jiàn)圖6.11D，在2X油泵齒輪嚙合頻率（2XOPMF）處，有4個(gè)邊頻帶簇存在，每個(gè)邊頻帶都是以油泵的轉(zhuǎn)速頻率2719RPM相間隔。這個(gè)現(xiàn)象顯示出有潛在問(wèn)題的存在。由圖可見(jiàn)，由于油泵齒輪嚙合頻率的基頻（1XOPMF）成分的幅值和3XOPMF的幅值都較低，又由于在2X油泵齒輪嚙合頻率（2XOPMF）的兩側(cè)存在如此多的2719RPM邊頻帶，由此得出結(jié)論，油泵齒輪相互之間的對(duì)中情況可能出現(xiàn)了問(wèn)題。接下來(lái)的解體檢查發(fā)現(xiàn)，由磨損痕跡可清楚看出，全部油泵的負(fù)荷只是由每個(gè)齒輪全部齒寬的25%到30%傳遞的。檢修修正了齒輪的對(duì)中情況，從而大大增加了油泵的工作壽命。圖6.11D齒輪不對(duì)中

當(dāng)前第111頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪故障分析舉例為了便于比較，見(jiàn)圖6.11E是在就近的另一臺(tái)相同結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)上、相同位置處測(cè)量的頻譜圖，由圖可見(jiàn)其2XOPMF（59565CPM）的幅值是相當(dāng)?shù)偷摹Ｔ趫D6.11E中還可以看到在圖在設(shè)置了窄帶報(bào)警，用于發(fā)現(xiàn)象#3壓縮機(jī)一樣任何振動(dòng)成分的報(bào)警問(wèn)題。圖6.11E當(dāng)前第112頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)齒輪故障分析舉例4、通常，在齒輪磨損初期，通過(guò)嚙合頻率的3X可檢測(cè)得到齒輪的磨損問(wèn)題，這時(shí)，不僅你可以注意到3XGMF幅值的顯著增加，同時(shí)也可以注意到在它周?chē)倪咁l帶的幅值也是大幅度增加的，在接下去的檢測(cè)中，你也會(huì)發(fā)現(xiàn)在3XGMF的周?chē)性絹?lái)越多的邊頻帶出現(xiàn)。5、如果有一個(gè)以上的齒輪對(duì)出現(xiàn)磨損問(wèn)題，那么在嚙合頻率兩側(cè)就會(huì)有邊頻帶出現(xiàn)，其與嚙合頻率的間距是每個(gè)已經(jīng)磨損齒輪的工作轉(zhuǎn)速。例如，參加見(jiàn)圖6.11C，如在高壓級(jí)齒數(shù)為32和齒數(shù)為48的配對(duì)齒輪出現(xiàn)磨損問(wèn)題，那么在高壓級(jí)兩嚙合齒輪的嚙合頻率為366171CPM（GMFhp）及其諧頻的兩側(cè)就會(huì)出現(xiàn)具有32個(gè)齒的11443RPM的邊頻帶和具有48個(gè)齒的7629RPM的邊頻帶。

當(dāng)前第113頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)趨勢(shì)分析法的理論根據(jù)監(jiān)視機(jī)器的劣化過(guò)程預(yù)測(cè)機(jī)器的失效時(shí)間正常使用期耗損期磨合期故障率時(shí)間“浴盆曲線”停機(jī)日期報(bào)警日期故障征兆時(shí)間劣化曲線報(bào)警值危險(xiǎn)值當(dāng)前第114頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)轉(zhuǎn)子平衡

的

原理和方法當(dāng)前第115頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)轉(zhuǎn)子不平衡的原因和危害轉(zhuǎn)子不平衡的分類(lèi)剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子平衡機(jī)

硬支承平衡機(jī)軟支承平衡機(jī)本章內(nèi)容剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法靜平衡單面動(dòng)平衡雙面動(dòng)平衡當(dāng)前第116頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)轉(zhuǎn)子不平衡的原因和危害

不平衡的原因

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。材質(zhì)不均勻，制造誤差、安裝誤差。運(yùn)行中零部件的變形、移位、結(jié)垢、破損。不平衡的危害

轉(zhuǎn)子振動(dòng)和應(yīng)力大，運(yùn)行不安全。惡化環(huán)境，浪費(fèi)能源。產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量下降。當(dāng)前第117頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)轉(zhuǎn)子平衡的方法和設(shè)備

剛性轉(zhuǎn)子撓性轉(zhuǎn)子

靜平衡影響系數(shù)法。單面平衡

振型平衡法（模態(tài)平衡法）。雙面平衡。其他綜合方法。平衡設(shè)備平衡機(jī)：專用、通用，硬支承、軟支承，臥式、立式，機(jī)電式、計(jì)算機(jī)化，等?，F(xiàn)場(chǎng)平衡：平衡儀其他設(shè)備：平行導(dǎo)軌、滾輪架、平衡搖架等。

當(dāng)前第118頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)剛性轉(zhuǎn)子與撓性轉(zhuǎn)子

n<0.5nc1稱為剛性轉(zhuǎn)子。0.5nc1<n<0.7nc1稱為準(zhǔn)剛性轉(zhuǎn)子。

n>0.7nc1

稱為撓性轉(zhuǎn)子。

其中,

nc1為第一階臨界轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速。剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子有完全不同的平衡方法。如能正確選擇平衡平面和平衡轉(zhuǎn)速，準(zhǔn)剛性轉(zhuǎn)子?？刹捎脛傂赞D(zhuǎn)子的平衡方法。當(dāng)前第119頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)剛性轉(zhuǎn)子不平衡的形式靜不平衡

離心慣性力系有合力動(dòng)不平衡=靜不平衡+偶不平衡離心慣性力系合成為一合力和一合力偶偶不平衡

離心慣性力系有合力偶當(dāng)前第120頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)不平衡向兩個(gè)平面的分解剛性轉(zhuǎn)子的任意不平衡可以向兩個(gè)平面內(nèi)分解。故剛性轉(zhuǎn)子都可以用兩個(gè)校正質(zhì)量來(lái)達(dá)到平衡。當(dāng)前第121頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)oCoWC靜平衡的布置W水平導(dǎo)軌滾輪架水平導(dǎo)軌轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子滾輪架當(dāng)前第122頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)平衡機(jī)的原理幅值I相位II轉(zhuǎn)速擺架A

幅值II相位I解算電路傳感器傳感器驅(qū)動(dòng)電機(jī)擺架B

III當(dāng)前第123頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)硬支承和軟支承平衡機(jī)硬支承平衡機(jī)的擺架軟支承平衡機(jī)的擺架當(dāng)前第124頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)硬支承和軟支承平衡機(jī)的對(duì)比當(dāng)前第125頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的優(yōu)點(diǎn)無(wú)需拆裝轉(zhuǎn)子，平衡快捷方便，省時(shí)省力，可以達(dá)到立竿見(jiàn)影的效果工作轉(zhuǎn)速下平衡，彌補(bǔ)平衡機(jī)低速平衡不足支撐系統(tǒng)不發(fā)生變化，符合實(shí)際工作條件，這也是平衡機(jī)無(wú)法做到的當(dāng)前第126頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)單面平衡的布置和方法1.選擇加重平面、選擇測(cè)點(diǎn)。畫(huà)鍵相標(biāo)記，逆轉(zhuǎn)向畫(huà)360o相位刻度盤(pán)。2.測(cè)得原始振動(dòng)A0(幅值和相位)。3.在平衡平面內(nèi)加試重Q，測(cè)得振動(dòng)A1。4.計(jì)算影響系數(shù)5.按下式求得校正質(zhì)量P。幅值相位轉(zhuǎn)速A

當(dāng)前第127頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)單面平衡的作圖解法

作A0和A1，求其差為A1-

A0。量A1-

A0和A0之間的夾角為。把試重Q按

的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一

角，此即為校正重的正確方位。校正重P的大小為：KoQP相角正A0A1A1-A0o相角正當(dāng)前第128頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)雙面平衡的布置和方法幅值相位轉(zhuǎn)速A

BI

II

A

B

1.測(cè)原始振動(dòng)A0，B0。2.平面I內(nèi)加試重Q1，測(cè)得振動(dòng)A1，B1。3.計(jì)算影響系數(shù)4.平面II內(nèi)加試重Q2，測(cè)得振動(dòng)A2，B2。5.計(jì)算影響系數(shù)6.按下式求得校正質(zhì)量P1，P2。當(dāng)前第129頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)的混淆

平均

動(dòng)態(tài)范圍

窗處理

信號(hào)處理當(dāng)前第130頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題

為了弄懂混淆的問(wèn)題，我們必須先關(guān)注一下采樣過(guò)程，雖然來(lái)自傳感器測(cè)得的信號(hào)是連續(xù)的，但是采樣時(shí)間片段并不是連續(xù)的，它只是一個(gè)數(shù)字序列。我們只是可以將這些數(shù)字序列所代表的點(diǎn)連接起來(lái)，所構(gòu)成的圖形看上去象是一個(gè)波形，然后FFT分析就是利用這些數(shù)字序列樣本進(jìn)行它的計(jì)算。

當(dāng)前第131頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題

在這個(gè)室內(nèi)溫度波動(dòng)的曲線中我們可以看到，每30分鐘波動(dòng)一次。如果我們能夠正確對(duì)這個(gè)溫度波動(dòng)曲線采樣，在頻譜圖的30分鐘處應(yīng)該有一個(gè)峰值存在。但是如果我們只是每30分鐘對(duì)這個(gè)溫度波動(dòng)曲線采樣一次會(huì)有什么發(fā)生呢？此我們只是得到一條平坦的曲線。

如果我們稍微改變一下采樣的方式，每隔15分鐘采樣一次，其結(jié)果又會(huì)怎樣呢？結(jié)果基本是一樣的，是一條平坦的曲線。我們并沒(méi)有進(jìn)行足夠快速的采樣，以至于可以看到真實(shí)的溫度變化。當(dāng)前第132頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題這就是由所謂的混淆現(xiàn)象引起的，見(jiàn)下面的例子，為了能夠得到一組能夠代表如下模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)該如何去做呢？當(dāng)然，你需要以較高的采樣速率進(jìn)行采樣。實(shí)際上我們只需要以大于模擬信號(hào)頻率兩倍以上的采樣頻率就可以做到這一點(diǎn)。我們有一個(gè)周期為30分鐘的模擬信號(hào)，而用15分鐘的采樣速率進(jìn)行采樣是不夠的。

當(dāng)前第133頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題例如，下面有一個(gè)65Hz的信號(hào)，但我們可處理的頻率范圍只為25Hz（這就意味著我們的采樣速率為每秒64點(diǎn)）。結(jié)果在頻譜圖上這個(gè)信號(hào)是在1Hz處出現(xiàn)一個(gè)峰值。注：我們采4096個(gè)樣，采樣頻率為每秒采64個(gè)樣。所以頻率范圍為：4096/(64*2.56)=25Hz當(dāng)前第134頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)混淆問(wèn)題的解決總之，采樣規(guī)律是：采樣頻率必須大于兩倍以上的最高信號(hào)頻率。這個(gè)規(guī)律也稱為奈奎斯特定律。但當(dāng)我們進(jìn)行測(cè)量時(shí)，我們并不知道被測(cè)信號(hào)中的頻率是多少，實(shí)際上，測(cè)量前我們總是能夠估計(jì)到信號(hào)中所包含能夠在頻譜圖中引起折疊的信號(hào)成份。所以由于這個(gè)原因，所有頻譜分析儀和便攜式的數(shù)采器大都采用了抗混濾波器，這是一個(gè)低通濾波器，它可以將超過(guò)采樣頻率以上的信號(hào)濾掉。 當(dāng)前第135頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題讓我們?cè)賮?lái)看另外一個(gè)例子，確信你已經(jīng)弄懂了這個(gè)道理。我們?cè)倩氐交A(chǔ)知識(shí)一節(jié)中風(fēng)扇的例子，我們?cè)幸粋€(gè)1Hz和一個(gè)8Hz的信號(hào)。顯而易見(jiàn)，如果以1Hz的采樣頻率進(jìn)行采樣，我們會(huì)得到一條平坦的曲線。如果我們一秒鐘內(nèi)采樣兩次，我們?nèi)匀坏玫降氖且粭l平坦的曲線。根據(jù)奈奎斯特原理，如果我們每秒鐘內(nèi)采樣三次，我們就會(huì)有足夠的數(shù)據(jù)分辨率來(lái)識(shí)別1Hz的信號(hào)，但仍然不能采集到8Hz的信號(hào)。當(dāng)前第136頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題如果我們預(yù)測(cè)到這個(gè)8Hz的信號(hào)，并且想測(cè)量它，我們必須以每秒鐘采樣大于16次的頻率進(jìn)行采樣。但是如果我們不知道有這個(gè)8Hz的信號(hào)存在，只是以每秒鐘3次的采樣速率進(jìn)行采樣的話，在頻譜圖上就會(huì)有一個(gè)來(lái)自8Hz信號(hào)的幽靈頻率峰值。所以，唯一的解決辦法是將在有效數(shù)據(jù)范圍以上的頻率成份統(tǒng)統(tǒng)濾掉，如果我們以每秒3次的采樣速率進(jìn)行采樣時(shí)，我們就會(huì)將6Hz（3*2＝6）以上的信號(hào)濾掉。當(dāng)前第137頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題不幸的是，濾波器并不是十分理想，它并不能使低于某一頻率成份的信號(hào)都通過(guò)，而使高于這個(gè)頻率成份的所有信號(hào)全部阻隔（對(duì)于高通濾波器也是一樣）如果我們有一個(gè)理想的濾波器，那么高于采樣頻率以上的所有頻率成份會(huì)被全部清除掉，但在實(shí)際應(yīng)用中，濾波器都達(dá)不到這種理想程度。仍然有一部分高于采樣頻率以上的成份通過(guò)，所以這樣的頻譜圖我們不能使用。當(dāng)前第138頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題在一個(gè)采樣時(shí)間段內(nèi)，如果我們采樣N個(gè)點(diǎn)，那么我們就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)具有N/2條譜線的FFT圖。如，一個(gè)具有2048個(gè)采樣點(diǎn)的采樣時(shí)間段，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)具有1024條譜線的FFT圖。但是由于實(shí)際的抗混濾波器并不是理想的，所以我們?cè)贔FT圖中只有800條譜線，這是一條已被接受的規(guī)則，就是在FFT圖中的譜線數(shù)等于在采樣時(shí)間段內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)除以2.56。當(dāng)前第139頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)信號(hào)混淆問(wèn)題同樣，頻率范圍等于時(shí)間范圍除以2.56。如當(dāng)每秒采樣1024點(diǎn)時(shí)，我們可以得到一個(gè)頻率范圍為400Hz的頻譜。由于有這一規(guī)律的存在，大多數(shù)采器和頻譜分析儀都提供了特定的采樣頻率和與之相對(duì)應(yīng)的抗混濾波器，這樣也就決定了可測(cè)量的頻率范圍。當(dāng)前第140頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)平均問(wèn)題如果振動(dòng)源沒(méi)有噪音干擾，并且振源的振動(dòng)是穩(wěn)定，那么我們就可以直接采集這一振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間采樣片段，由此產(chǎn)生出FFT并將其保存。但不幸的是，通常振動(dòng)總是有隨機(jī)噪聲信號(hào)存在的，并且在大多數(shù)情況下，振源的振動(dòng)也并不是十分穩(wěn)定的，這次測(cè)量和下一次測(cè)量，多少有一定的變化。當(dāng)前第141頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)平均問(wèn)題信號(hào)的處理過(guò)程當(dāng)前第142頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)重疊平均我們使用不多的時(shí)間波形片段，產(chǎn)生成頻譜圖。由下圖可以看出，重疊平均處理后可節(jié)省的時(shí)間是多少，我們可以不必采集由灰色表示的數(shù)據(jù)，這就意味著我們可以在機(jī)器旁不會(huì)太長(zhǎng)的時(shí)間。當(dāng)前第143頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)峰值保持平均

還有另一種使用頻譜對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理的方法，并不是利用一系列頻譜數(shù)據(jù)計(jì)算出振動(dòng)的平均值，這一方法是保持峰值不被刷新，也就是說(shuō)在頻譜圖上顯示的是每條譜線上的最大值。當(dāng)前第144頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)峰值保持的應(yīng)用－啟停車(chē)試驗(yàn)

如果你打算啟動(dòng)機(jī)器（或停止已啟動(dòng)的機(jī)器），以自由運(yùn)轉(zhuǎn)方式開(kāi)始一個(gè)測(cè)量，你會(huì)看到頻譜峰值隨著機(jī)器轉(zhuǎn)速的變化在數(shù)采器上移動(dòng)。振動(dòng)的幅值會(huì)隨著機(jī)器的轉(zhuǎn)速通過(guò)其自振頻譜而發(fā)生變化（當(dāng)自振被激發(fā)起來(lái)以后，在自振頻譜下的振動(dòng)幅值會(huì)增加），因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，做用力也隨著降低。如果你將數(shù)采器設(shè)置成峰值保持方式，在不同頻率下測(cè)量的最大值將被保存下來(lái)，隨著主導(dǎo)頻率成份的峰值（如1X,2X等）移動(dòng)通過(guò)頻率軸時(shí)，你就會(huì)得到一系列小的趨勢(shì)。幅值將隨著頻率接近機(jī)器的自振頻率而增加。

當(dāng)前第145頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)峰值保持的應(yīng)用－轉(zhuǎn)速變化試驗(yàn)

如果在一段擴(kuò)展的時(shí)間內(nèi)，你將數(shù)采器設(shè)置成峰值保持方式，你不僅可以看到幅值是如何變化的，你也可以看到速度是如何變化的。如一臺(tái)機(jī)器開(kāi)始運(yùn)行時(shí)是以1750CPM,逐漸漂移到1740CPM(也許是因?yàn)樨?fù)荷的變化引起)，在頻譜圖上其結(jié)果會(huì)有較寬峰值。它們的寬度指示出速度變化了有多少。當(dāng)前第146頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)峰值保持的應(yīng)用－撞擊試驗(yàn)

我們比較感興趣的是，想知道機(jī)器的自振頻率。如果機(jī)器沒(méi)有運(yùn)行，你可以使用一塊大的木棒或一個(gè)橡膠錘撞擊機(jī)器，這時(shí)機(jī)器就會(huì)以它的自振頻率振動(dòng)起來(lái)。如果你將數(shù)采器設(shè)置成峰值保持方式，然后撞擊機(jī)器，在頻譜圖上就會(huì)出現(xiàn)機(jī)器的自振頻率的峰值，這些峰值代表了機(jī)器的自振頻率。當(dāng)前第147頁(yè)\共有173頁(yè)\編于星期四\0點(diǎn)峰值保持的應(yīng)用－撞擊試驗(yàn)

你可以重復(fù)多次做這個(gè)試驗(yàn)，分別將傳感器以垂直、水平和軸向方向安裝，這樣你可以得到一個(gè)完整的機(jī)器自振頻率特性。注意：因?yàn)镠anning窗、Hamming窗和平頂窗將信