1、典型机械的振动监测与诊断典型机械的振动监测与诊断（以钢铁工业为例）典型机械的振动监测与诊断典型机械的振动监测与诊断一、一、返回返回二、转子系统二、转子系统测定参数选定测定参数选定 趋势分析是把所测得的特征数据值和预报值按一定的时间顺序排列起来进行分析。这些特征数据可以是通频振动、1X振幅、2X振幅、0.5X振幅、轴心位置等，时间顺序可以按前后各次采样、按小时、按天等。4008012016020024028012345678910日期 d振动峰峰值 m停机门限值报警门限值趋势分析趋势分析0501001502002503000123450 50100150200250300350频率转速X103r
2、pmm谱幅值Hz 利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小 瀑布图瀑布图返回返回测定点的选定测定点的选定旋转机械振动分析征兆变化一般规律旋转机械振动分析征兆变化一般规律返回返回测定周期的确定测定周期的确定与设备劣化速度有关：与设备劣化速度有关：劣化缓慢劣化缓慢-采用较长周期采用较长周期 劣化变快劣化变快-缩短测定周期缩短测定周期 劣化加剧劣化加剧-连续实时测定连续实时测定高速旋转机械：高速旋转机械：汽轮压缩机、汽轮机汽轮压缩机、汽轮机-每日测定每日测定一般旋转机械：一般旋转机械：水泵、风扇、鼓风机水泵、风扇、鼓风机-每周测定每周测定返回返回判断标准的确定判断标准的确定绝对判断标准：
3、绝对判断标准：是根据对某类机械长期使用、观察、维修与测试后的经验总结，并由企业、行业协会或国家颁布，作为一标准供工程实践使用。 相对判断标准：相对判断标准：是对机器的同一部位定期测定，并按时间先进行比较，以正常情况下的值为初始值，根据实测值与该值的比值来判断的方法。 类比判断标准：类比判断标准：是指数台同样规格的机械在相同条件下运行时，通过各台机械的同一部位进行测定和互相比较来掌握其劣化程度的方法。 大大型型旋旋转转机机械械振振动动标标准准q 以轴承振动位移峰峰值作评定标准以轴承振动位移峰峰值作评定标准 转速/rpm 标准/m优良合格15003050 703000203050 水电部汽轮机组振
4、动标准(双振峰) 机械部离心鼓风机和压缩机振动标准标准转速 ( r/min)m300065001000010000-16000主轴轴承50403020齿轮轴承 404030IECIEC汽轮机振动标准标准（m）转速( r/min)10001500300036006000轴承上7550252112轴上(靠近轴承)150100504420汽轮机组轴振动最大位移限定值工业透平机轴振动最大位移限定值相对判断标准相对判断标准返回返回类比判断标准类比判断标准简简易易诊诊断断实实例例返回返回简简易易诊诊断断实实例例三、三、q 不平衡不平衡 旋转机械最常见的故障旋转机械最常见的故障 由于设计、制造、安装中转子材
5、质不均匀、结构不对称、加工和装配误差等原因和由于机器运行时结垢、热弯曲、零部件脱落、电磁干扰力等原因而产生质量偏心。 转子旋转时，质量不平衡将激起转子的振动。不平衡的分类：不平衡的分类： 固有不平衡 转子弯曲：初始弯曲、热弯曲 转子部件脱落 联轴节精度不良 DDDDDDDDb) a)联轴节精度不良引起的初始弯曲联轴节精度不良引起的初始弯曲a) 端面偏摆 b) 径向偏摆 DDDDDDDD静不平衡静不平衡动不平衡动不平衡静不平衡静不平衡偶不平衡偶不平衡综合不平衡综合不平衡不平衡的特征：不平衡的特征： 振动频率和转速频率一致，转速频率的高次 谐波幅值很低，时域波形接近正弦波； 刚性转子不平衡产生的离
6、心力与转速的平方 成正比，而在轴承座测得的振动随转速增加 而加大，但不一定与转速的平方成正比，这 是由于轴承与转子之间的非线性所致； 在临界转速附近，振幅出现峰值，且相位在 临界转速前后相差近180。不平衡振动的特征不平衡振动的特征不平衡的波形特征：类似正弦波不平衡的波形特征：类似正弦波不平衡的频谱特征：转频能量占主要成分不平衡的频谱特征：转频能量占主要成分不平衡的特征不平衡的特征1X不平衡故障的危害不平衡故障的危害1、加大了设备振动水平；2、加大了设备轴承的负载；3、加速了设备轴承的磨损、失效。n波形为简谐波，少毛刺。波形为简谐波，少毛刺。n轴心轨迹为圆或椭圆。轴心轨迹为圆或椭圆。n1X1X
7、频率为主。频率为主。n轴向振动不大。轴向振动不大。n振幅随转速升高而增大。振幅随转速升高而增大。n过临界转速有共振峰。过临界转速有共振峰。不平衡的故障诊断不平衡的故障诊断1X频率频率(水平水平)1X频率频率(水平水平)1X频率频率(垂直垂直)1X频率频率(垂直垂直)轴向很小轴向很小轴向很小轴向很小返回返回q 转子不对中转子不对中 旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子系统，转子间一般采用刚性或半挠性联轴节联接。由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、管道力作用、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种原因影响，造成转子不对中故障，从而引起机组的振动。 DDDDDDDDDDDD平行不对中平行不对中角度不
8、对中角度不对中组合不对中组合不对中完全对中完全对中 角度不对中角度不对中平行不对中平行不对中n转轴中心线在联轴转轴中心线在联轴器处相交。注意联器处相交。注意联轴器无位移，并且轴器无位移，并且轴承的径向和轴向轴承的径向和轴向位移大。位移大。n转轴中心线在轴承转轴中心线在轴承处相交。处相交。 注意到联注意到联轴器径向位移大，轴器径向位移大，轴承径向位移小，轴承径向位移小，轴向位移大。轴向位移大。角度不对中的特征角度不对中的特征: : 1、1X rpm轴向振动大, 可能在 2X & 3X有谐波. 2、2X rpm 轴向可能和1X 的轴向同样大或更大. 3、径向振动在1X, 2X 和 3X可能比轴向振
9、幅小. 4、径向振动取决于转轴中心线在何处与装配中心线相交。 通过联轴器的轴向相位变化明显 ( 60)。n转轴中心线不相交。转轴中心线不相交。注意到轴承的径向和注意到轴承的径向和轴向位移大。轴向位移大。n转轴中心线不相交。转轴中心线不相交。 注意到轴承的径向和注意到轴承的径向和轴向位移甚至更高。轴向位移甚至更高。平行不对中的特征平行不对中的特征: : 1、1X rpm径向振动大, 2X & 3X处有谐波； 2、2X rpm轴向振幅可能和1x的一样大或更大； 3、在1X、2X 和 3X的径向振动可能比轴向小； 4、联轴器的径向相位变化明显 ( 60)；联轴器的轴向相位变化明显 ( 60)。不对中
10、振动的特征不对中振动的特征频谱特征：存在较大的频谱特征：存在较大的2X2X转频的频率分量转频的频率分量波形特征：总体模样类似正弦波波形特征：总体模样类似正弦波2X1X振动值变大振动值变大轴承失效轴承失效密封失效密封失效联轴节磨损联轴节磨损效率降低效率降低能量损失能量损失过热过热不对中的危害不对中的危害减少生产损失减少生产损失延长设备的生产时间延长设备的生产时间减少轴承和密封失效减少轴承和密封失效 减少设备的振动减少设备的振动减少联轴节的磨损减少联轴节的磨损降低维修成本降低维修成本良好的不对中良好的不对中不对中的故障诊断不对中的故障诊断n出现出现2X2X频率成分。频率成分。n轴心轨迹成香蕉形或轴
11、心轨迹成香蕉形或8 8字形。字形。n振动有方向性。振动有方向性。n轴向振动一般较大。轴向振动一般较大。电机电机水泵水泵POPIMOMI1X1X频率频率2X2X频率频率叶片通叶片通过频率过频率返回返回 松动松动不是振动源而是放大器不是振动源而是放大器. . 这意味着当部件松动时这意味着当部件松动时, , 无论产生的力有多大，都会很容易使受影响的部件发生振无论产生的力有多大，都会很容易使受影响的部件发生振动动. . 但是，如果力很小或没有，可能只增大很少的振动量但是，如果力很小或没有，可能只增大很少的振动量. . 为了明白这一点为了明白这一点, , 假设一台假设一台理想的理想的机器机器 没有任何机
12、械没有任何机械故障，没有任何振动故障，没有任何振动. . 现在松动固定地脚的螺钉，现在松动固定地脚的螺钉，. . . . . . 什么也没发生因为没有力会把机器抬高离开基础什么也没发生因为没有力会把机器抬高离开基础. .q 松动松动许多位置会发生影响振动测量的松动许多位置会发生影响振动测量的松动: : 轴承轴承 / / 转轴转轴 ( (轴承松动轴承松动) ) 轴承轴承 / /支架支架 ( (轴承松动轴承松动) ) 轴承的内部裂纹轴承的内部裂纹 ( (轴承松动轴承松动) ) 相邻的加固表面相邻的加固表面 ( (结构松动结构松动) ) 基础面基础面 ( (结构松动结构松动) )n只在松动方向振幅很
13、大（垂直的或水平的）只在松动方向振幅很大（垂直的或水平的）结构松动特征结构松动特征: :1X1X、2X2X径向振动大径向振动大( (经常经常2X2X较大较大) )，也有可能有较小，也有可能有较小3X3X径向振动；径向振动；可能只在松动方向振幅很大可能只在松动方向振幅很大 ( (垂直的或水平的垂直的或水平的) )；很容易发现邻近表面上的背景振动；很容易发现邻近表面上的背景振动；低速运动的研究是诊断此类状态的有效工具。低速运动的研究是诊断此类状态的有效工具。n轴承松动产生更多的方波，多于正弦波，并轴承松动产生更多的方波，多于正弦波，并形成更多的谐波形成更多的谐波轴承松动的特征轴承松动的特征: :1
14、X1X的径向振动谐波大；的径向振动谐波大；当松动严重时，产生更多的方波，多于正弦波，并形成更多的当松动严重时，产生更多的方波，多于正弦波，并形成更多的谐波，甚至在极端情况下会产生半谐波谐波，甚至在极端情况下会产生半谐波(1.5(1.5，2.52.5，3.53.5等等) )。松动的故障诊断松动的故障诊断电机电机水泵水泵POPI转速的精确转速的精确倍频成分倍频成分最高可出现最高可出现16X16X成分成分噪声水平高噪声水平高返回返回一、损伤的轴承表面疲劳剥落（点蚀）疲劳剥落（点蚀） 滚动体在滚道上由于反滚动体在滚道上由于反复承受载荷，工作到一定时间后，首先在接触复承受载荷，工作到一定时间后，首先在接
15、触表面一定深度处形成裂纹（该处的剪应力最表面一定深度处形成裂纹（该处的剪应力最大），然后逐渐发展到接触表面，使表层金属大），然后逐渐发展到接触表面，使表层金属呈片状剥落下来，形成剥落凹坑，这种现象称呈片状剥落下来，形成剥落凹坑，这种现象称为疲劳剥落。疲劳剥落使轴承在工作时发生冲为疲劳剥落。疲劳剥落使轴承在工作时发生冲击性振动。在正常工作条件下，疲劳剥落是轴击性振动。在正常工作条件下，疲劳剥落是轴承失效的主要原因。承失效的主要原因。 磨损或擦伤磨损或擦伤 滚动体与滚道之间的相对运动滚动体与滚道之间的相对运动以及外界污物的侵入，是轴承工作面产生磨损以及外界污物的侵入，是轴承工作面产生磨损的直接原因
16、。润滑不良，装配不正确均会加剧的直接原因。润滑不良，装配不正确均会加剧磨损或擦伤。磨损量较大时，轴承游隙增大，磨损或擦伤。磨损量较大时，轴承游隙增大，不仅降低了轴承的运转精度，也会带来机器的不仅降低了轴承的运转精度，也会带来机器的振动和噪声，对于精密机械用的轴承，磨损量振动和噪声，对于精密机械用的轴承，磨损量就成为限定轴承使用寿命的主要因素。就成为限定轴承使用寿命的主要因素。 锈蚀和电蚀锈蚀和电蚀 锈蚀锈蚀是由于空气中或外界的水分是由于空气中或外界的水分带入轴承中，或者机器在腐蚀性介质中工作，轴带入轴承中，或者机器在腐蚀性介质中工作，轴承密封不严，从而引起化学腐蚀。锈蚀产生的锈承密封不严，从而
17、引起化学腐蚀。锈蚀产生的锈斑使轴承工作表面产生早期剥落，而端面生锈则斑使轴承工作表面产生早期剥落，而端面生锈则会引起保持架磨损。会引起保持架磨损。电蚀电蚀主要是转子带电，在一主要是转子带电，在一定条件下，电流击穿油膜而形成电火花放电，使定条件下，电流击穿油膜而形成电火花放电，使轴承工作表面形成密集的电流凹坑。轴承工作表面形成密集的电流凹坑。 断裂断裂 轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种损坏形式，这主要是由于轴承超负荷运行、金损坏形式，这主要是由于轴承超负荷运行、金属材料有缺陷和热处理不良所引起的。转速过属材料有缺陷和热处理不良所引起的。转速过高，润滑不良，轴承
18、在轴上压配过盈量太大以高，润滑不良，轴承在轴上压配过盈量太大以及过大的热应力会引起裂纹和断裂。及过大的热应力会引起裂纹和断裂。 故障形式故故 障障 现现 象象故故 障障 原原 因因磨磨粒粒磨磨损损1.滚道表面无光泽润滑不良，轴承中有粗糙研磨物2.滚道表面有光亮带轴承中有细小研磨物3.滚动体磨损痕迹不规则研磨引起振动4.滚道、滚动体与保持架接触部位磨损润滑不良；有异物落入；生锈5.滚道与滚动体松动润滑不良，过滤不良，研磨颗粒进入，由磨损引起松动。疲疲劳劳剥剥落落和和点点蚀蚀1.整个滚道剥落过载，内圈膨胀或外圈收缩，使间隙过小，产生扩展型疲劳剥落2.向心轴承滚道一侧表面剥落轴承载荷过大，轴向力过大
19、3.滚道圆周方向对称位置剥落轴承座孔不圆，内圈与轴颈配合处不圆，使内外圈呈椭圆形。4.滚道上斜向表面剥落轴承不对中，内、外圈安装不正，轴弯曲。5.滚道上出现与滚动体等距离的剥落如伴有光滑压痕，则是由于过载所致，或安装时承受较大冲击载荷，或过大的过盈量；如伴有粗糙压痕，则是微动磨损所致。6.滚动体表面剥落强力安装，过载或润滑不足，间隙过小，生锈。7.推力轴承滚道上有偏心分布的点蚀凹坑装配偏心或加载偏心故障形式故故 障障 现现 象象故故 障障 原原 因因裂裂纹纹和和断断裂裂1.内、外圈上有贯穿裂纹冲击载荷过大；配合太紧；装配不匀称；轴承座不圆；轴圆度误差大；热裂纹发展，旋转爬行；微动磨损和胶着现象
20、的发展。2.内、外圈内表面有轴向裂纹发生旋转爬行或微动磨损3.内、外圈上有周向裂纹轴承座变形；装配不均匀；过载4.动圈（内圈或外圈）端面上有径向裂纹动圈运转期间与轴承座或轴肩发生碰撞或摩擦5.滚子轴承座圈上挡边断裂挡边上装配压力分布不均匀；装配时锤击力过大6.保持架开裂或断裂对向心轴承，可能原因有：润滑剂供给不充分；速度或惯性力过大；胶合；滚动体断裂和不对中等对推力轴承，可能原因有：座圈安装偏心或不正；有一列滚珠不承受载荷。7.滚动体裂纹负荷过大；过盈量大；疲劳剥落和胶着现象的发展。压压痕痕1.滚道与滚动体相应位置上有光滑压痕静载荷过大；锤击组装力大或装配时承受冲击载荷；装配程序错误。2.滚道
21、与滚动体相应位置上有粗糙压痕轴承静止时有振动；有金属粉末和异物落入。3.整个滚动体上有不规则压痕有研磨物或外来异物落入烧损烧损滚道、滚动体、凸缘面变色、软化、熔化间隙过小，润滑不良，装配不良，速度太高。故障形式故故 障障 现现 象象故故 障障 原原 因因腐腐蚀蚀1.滚道与滚动体相应位置上有局部腐蚀斑点或麻点静止时间较长，轴承内有湿气或酸液侵入2.轴承表面上有腐蚀斑点或麻点有腐蚀性介质侵入，表面未防护，润滑剂带水或带有酸性介质。电电蚀蚀1.滚珠磨损轨迹上均匀地分布着许多微小凹坑电流连续通过，发生电火花放电2.滚珠磨损轨迹上出现随机的或带状分布的微小凹坑电流间断通过，发生电火花放电胶胶合合粘粘着着
22、1.保持架金属粘着在滚动体上滚动体滚动受阻；速度太高；润滑不良；惯性力大。2.内圈内孔或外圈圆柱面有粘着条痕与内、外圈相配合的圆柱面松动，产生旋转爬行。3.座圈端面有粘着条痕轴承两端与轴肩或端盖挡肩接触处发生旋转爬行。4.滚道和滚动体上有轴向粘着痕迹润滑不良，内、外圈在强力装配下相互脱位；带载装配；受载情况下内外圈之间有轴向位移；轴向推力过大。5.调心推力轴承球面滚道上有轴向粘着痕迹不适当的装配；润滑不良；在空载时轴承产生径向位移；与轴承毗邻零件存在加工误差6.滚道或滚动体上出现边缘条痕润滑不当；载荷小而速度高滚动轴承的损伤现象和检测方法滚动轴承的损伤现象和检测方法 检测方法检测方法损伤现象损
23、伤现象振动和振动和声声 音音温度温度磨损颗粒磨损颗粒轴承间隙轴承间隙油膜电阻油膜电阻剥剥 落落裂裂 纹纹压压 痕痕磨磨 损损腐腐 蚀蚀污污 斑斑烧烧 伤伤生生 锈锈可否在转动中测定可以可以不可以不可以可以*检测方法的适用性：有效；有可能性；不适用。 表面损伤表面损伤 其其产生的冲击振动从性质上可分为两类：产生的冲击振动从性质上可分为两类： 轴承元件工作表面损伤点在运行中反复撞击与之轴承元件工作表面损伤点在运行中反复撞击与之相接触的其它元件表面而产生的低频振动成分，其相接触的其它元件表面而产生的低频振动成分，其频率与转速和轴承的几何尺寸有关，这一频率称为频率与转速和轴承的几何尺寸有关，这一频率称
24、为故障特征频率故障特征频率； 由于损伤冲击作用而诱发的轴承系统的由于损伤冲击作用而诱发的轴承系统的高频固高频固有振动有振动成分，如轴承内、外圈的径向弯曲固有振成分，如轴承内、外圈的径向弯曲固有振动，滚动体的固有振动，或者是测振传感器的固有动，滚动体的固有振动，或者是测振传感器的固有振动。振动。特点：特点：频率成分丰富，频带很宽。频率成分丰富，频带很宽。 低频带低频带(1kHz(1kHz以下以下) )：主要包含有主要包含有轴承故障特轴承故障特征频率征频率和加工装配误差引起的振动特征频率。和加工装配误差引起的振动特征频率。这一频带易受机械中其它零件及结构的影响，这一频带易受机械中其它零件及结构的影
25、响，并且在故障初期反映损伤类故障冲击的特征频并且在故障初期反映损伤类故障冲击的特征频率成分信息的能量很小，信噪比较低。率成分信息的能量很小，信噪比较低。返回返回 中高频带（中高频带（1kHz1kHz20kHz20kHz）：）：包含有轴承元包含有轴承元件表面损伤引起的轴承外圈的件表面损伤引起的轴承外圈的固有振动频率固有振动频率等。等。通过分析这一频带内的振动信号，可以较好地诊通过分析这一频带内的振动信号，可以较好地诊断出轴承的损伤类故障。如果测量用的传感器谐断出轴承的损伤类故障。如果测量用的传感器谐振频率较高，那么由于轴承损伤引起的冲击在高振频率较高，那么由于轴承损伤引起的冲击在高频带（频带（2
26、0kHz以上），对此频带分析也可以诊断以上），对此频带分析也可以诊断出轴承的故障。出轴承的故障。二、二、假设：假设： 1、轴承的各部件都为刚性体、轴承的各部件都为刚性体 2、轴承内圈、外圈、滚动体之间没有间隙、轴承内圈、外圈、滚动体之间没有间隙 3、滚动体在滚道内只转动不滑动、滚动体在滚道内只转动不滑动D 节圆直径节圆直径d 滚珠直径滚珠直径 接触角接触角z 滚珠数滚珠数n 轴的转速轴的转速dD滚动轴承故障的特征（接触或间隔）频率滚动轴承故障的特征（接触或间隔）频率1、外圈存在缺陷时，周期为外圈间隔频率的倒数、外圈存在缺陷时，周期为外圈间隔频率的倒数1/fo；2、内圈存在缺陷时，周期为内圈间隔
27、频率的倒数、内圈存在缺陷时，周期为内圈间隔频率的倒数1/fi，并出现了对并出现了对fi的幅值调制，调制频率为滚动体的公转频的幅值调制，调制频率为滚动体的公转频率（即保持架旋转频率）率（即保持架旋转频率）fc或转速频率或转速频率f；3、滚动体存在缺陷时，周期为滚动体间隔频率的倒数、滚动体存在缺陷时，周期为滚动体间隔频率的倒数1/ fb，调制频率为，调制频率为fc。 滚动轴承的特征频率滚动轴承的特征频率：外圈：外圈：nfnfo o；内圈：内圈：nfnfi if fc c（或（或f f）；）；滚动体：滚动体：nfnfb bf fc c n n为正整数（为正整数（n n1 1，2 2，3 3，）轴承的
28、故障诊断轴承的故障诊断不平衡不对中松动滚动轴承故障频率刚刚返回返回三、三、滚动轴承发生剥落故障时概率密度函数曲线会“变胖”a) 时域波形，采样频率25.6KHz 00.10.20.3-20020t/sAM/m/s*s离心泵，故障特征：轴承滚动体表面点蚀 050001000000.51f/HzAM/m/s*sb) 幅频谱图0100200300400500012f/HzAM/m/s*s53153c) 0500Hz频段解调后幅频谱图转子工频滚动体接触频率返回返回一、q 齿断裂（折断）齿断裂（折断） 疲劳断裂疲劳断裂或或过负荷断裂过负荷断裂。最常见的是疲劳断裂，通常。最常见的是疲劳断裂，通常先从受力侧
29、齿根产生龟裂、逐渐向齿端发展而致折断。过负先从受力侧齿根产生龟裂、逐渐向齿端发展而致折断。过负荷断裂是由于机械系统速度的急剧变化、轴系共振、轴承破荷断裂是由于机械系统速度的急剧变化、轴系共振、轴承破损、轴弯曲等原因，使齿轮产生不正常的一端接触，载荷集损、轴弯曲等原因，使齿轮产生不正常的一端接触，载荷集中到齿面一端而引起的。中到齿面一端而引起的。 q 齿磨损齿磨损 由于金属微粒、污物、尘埃和沙粒等进入齿轮而导致由于金属微粒、污物、尘埃和沙粒等进入齿轮而导致材料磨损、齿面局部熔焊随之又撕裂的现象。材料磨损、齿面局部熔焊随之又撕裂的现象。 q 齿面疲劳齿面疲劳 由于齿面接触应力超过材料允许的疲劳极限
30、。表面层由于齿面接触应力超过材料允许的疲劳极限。表面层先是产生细微裂纹，然后是小块剥落，直至严重时整个齿先是产生细微裂纹，然后是小块剥落，直至严重时整个齿断裂。断裂。 q 齿面塑性变形齿面塑性变形 如压碎、应变硬化、起皱、隆起如压碎、应变硬化、起皱、隆起。齿轮箱失效原因及失效比重齿轮箱失效原因及失效比重 齿轮箱的失效零件及失效比重齿轮箱的失效零件及失效比重 返回返回二、二、 齿轮振动特征频率的计算)( 60Hznfrznfm60转动频率转动频率啮合频率啮合频率定轴转动齿轮： 在生产条件下很难直接检测某一个齿轮的故障信号，一在生产条件下很难直接检测某一个齿轮的故障信号，一般是在轴承、箱体有关部位
31、测量。当齿轮旋转时，无论齿轮般是在轴承、箱体有关部位测量。当齿轮旋转时，无论齿轮发生了异常与否，齿的啮合都会发生冲击啮合振动，其振动发生了异常与否，齿的啮合都会发生冲击啮合振动，其振动波形表现出振幅受到调制的特点，甚至既调幅又调频。波形表现出振幅受到调制的特点，甚至既调幅又调频。 齿轮均匀磨损（齿隙增大）齿轮均匀磨损（齿隙增大）：啮合频率及其谐波啮合频率及其谐波分量保持不变，但幅值大小改变，高次谐波幅值增大较多；分量保持不变，但幅值大小改变，高次谐波幅值增大较多； 调幅振动：调幅振动：由于由于齿面载荷波动齿面载荷波动对幅值的影响造成的，对幅值的影响造成的，调幅的一个原因是调幅的一个原因是齿轮偏
32、心齿轮偏心，此时的调制频率为齿轮的回转，此时的调制频率为齿轮的回转频率。当在齿轮上有一个齿存在频率。当在齿轮上有一个齿存在局部缺陷、点蚀、剥落局部缺陷、点蚀、剥落时，时，相当于齿轮的振动受到一个短脉冲的调制，脉冲的长度等于齿相当于齿轮的振动受到一个短脉冲的调制，脉冲的长度等于齿的啮合周期；的啮合周期；齿轮故障在频域中的特征：频率成分：频率成分：除了原有的除了原有的啮合频率啮合频率fm之外，之外，在其两侧还增加了在其两侧还增加了一对边频：一对边频：啮合频率与旋转频率的和频啮合频率与旋转频率的和频（ fm +fr）与差频与差频（fm-f fr r）。 t0y载波t0 x调制信号t0 xm调幅波xm
33、(t)=x(t)y(t)=x(t)cos2f0tf0fmfr调幅振动的频谱图 调频振动：调频振动： 齿轮转速波动齿轮转速波动（齿形误差齿形误差、周节误差周节误差、偏心偏心），），会引起频率调制。会引起频率调制。)2sin2sin(sin)(0tfmtfEEtxsfm频率成分：频率成分：除了原有的除了原有的啮合频率啮合频率fm之外，在其两侧还增加了之外，在其两侧还增加了两组边频带群：啮合频率与旋转频率的和频两组边频带群：啮合频率与旋转频率的和频（ fm +nfr）与差频与差频（fm-nf fr r）。 调频振动的频谱图t0y载波t0 x调制信号t0 xm调频波f0fmfr 附加脉冲：附加脉冲：附
34、加脉冲是回转频率的低次谐波。附加脉冲是回转频率的低次谐波。平衡不良平衡不良、对中不良对中不良和和机械松动机械松动等，均是回转频率等，均是回转频率的低次谐波振源，但不一定与齿轮缺陷直接有关。的低次谐波振源，但不一定与齿轮缺陷直接有关。附加脉冲的影响一般在啮合频率以下；附加脉冲的影响一般在啮合频率以下； 隐含谱线：隐含谱线：产生的原因为产生的原因为加工误差加工误差使齿轮存在使齿轮存在周期性缺陷。周期性缺陷。fmfrfrOUBSISOL齿轮箱齿轮箱上辊上辊下辊下辊输入输入轴轴啮合频率啮合频率fm上边频带上边频带下边频带下边频带2Xq 倒谱：边频带分析倒谱：边频带分析 齿轮箱不同部件故障的振动特齿轮箱
35、不同部件故障的振动特征征rfDdnZ)cos1 (5 . 0rfDdnZ)cos1 (5 . 0rfDdDdncos)(1 22Z：轴承钢球数；：轴承钢球数；d：钢球直径；：钢球直径；D：轴承平均直径；：轴承平均直径； ：轴承接触角：轴承接触角齿轮箱不同部件故障的振动特征齿轮箱不同部件故障的振动特征（续）（续） 齿轮箱不同部件故障的振动特征（续）齿轮箱不同部件故障的振动特征（续）返回返回三、三、例如：例如：1 1倍转频振动增大有多种原因倍转频振动增大有多种原因n1 1）转子动平衡差（不均匀磨损、不均匀积灰、转子部件脱落）转子动平衡差（不均匀磨损、不均匀积灰、转子部件脱落）；）；n2 2）轴系同
36、轴度变差（角度不对中、平行不对中）；）轴系同轴度变差（角度不对中、平行不对中）；n3 3）联轴器问题（制造、安装偏差；联轴器磨损、不配套的螺母）联轴器问题（制造、安装偏差；联轴器磨损、不配套的螺母/ /螺栓）；螺栓）；n4 4）转子永久弯曲；）转子永久弯曲；n5 5）转子温度梯度影响；）转子温度梯度影响；n6 6）转子存在裂纹使转子挠度变大；）转子存在裂纹使转子挠度变大；n7 7）滑动轴承间隙变大；）滑动轴承间隙变大；n8 8）轴承压盖松动；）轴承压盖松动；n9 9）电机、风机等底座龟裂；）电机、风机等底座龟裂；n1010）润滑油温度改变引起的失稳；）润滑油温度改变引起的失稳；n1111）转子或轴承刚性变化；）转子或轴承刚性变化； n1212）电磁异常；）电磁异常； n1313）齿轮机构中齿轮的累积制造误差；）齿轮机构中齿轮的累积制造误差；n1414）涡轮机中叶片的不均匀腐蚀、烧伤、锈蚀等；）涡轮机中叶片的不均匀腐蚀、烧伤、锈蚀等；n1515）典型机械的振动监测与诊断典型机械的振动监测与诊断
