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齿轮故障频谱和波形特征齿轮故障频谱和波形特征 1）故障齿轮在啮合频率及其谐波频率上有较大的振动分量 2）在啮合频率及其谐波分量附近调制作用的边频带 ★由边频间距代表的调制频率可以是 a)各轴转速（输入轴、输出轴、中间轴）； b)外部转速或负荷的波动频率； c)波动啮合频率即（啮合频率）/（主动齿轮与被动齿轮转速的最小公倍数） d)如果同时存在两种以上故障，则故障频率之和或差也可以成为调制频率，称为中间 频率 3）对于螺线齿轮、斜齿轮和人字齿轮，轴向振动大，频谱特征与径向振动相同 提示：由于齿轮箱频谱分析比较复杂，辨认比较困难有效可行的方法是，针对每个 齿轮箱，在其工作状态良好的情况下，采集得到基准的频谱，在状态监测和故障诊断 中通过与基准频谱进行对比，来发现问题 转子或轴裂纹的诊断要点转子或轴裂纹的诊断要点 1）转子或轴裂纹日渐扩展和加深，其 1、2 倍频分量的幅值随时间而稳定地增长，这 是存在裂纹与其他产生 1、2 倍频分量的故障之间的最大区别所以，应对转子 1、2 倍频分量进行长期状态监测的基础上进行趋势分析，当能够确认上述二个频率分量的 幅值随时间呈稳定增长趋势时，可能存在转子或轴裂纹。

2）在升速或降速过程中，当转速通过 1/2 倍一阶临界转速时，2 倍频分量由于共振而 对裂纹非常敏感，其幅值会发生显著变化同理 3 倍频分量也有同样的表现 叶轮叶轮/叶片和旋翼故障诊断要点叶片和旋翼故障诊断要点 1）确认 1、2、3 倍叶片通过频率分量大； 2）确认叶片通过频率及其谐波有显著的边带成分，测量其频率间隔，有调制频率确定 故障部位 3）确认 1 倍叶轮转速有较大峰值及存在边频带，表明叶片损伤、摩擦、污物附着或可 能是入口或出口压力波动 4）确认 1/2 谐波分量及 3/2、5/2 谐波分量，表明转子与机壳间有摩擦 5）叶片通过频率=轴转速·叶片数 6）如果流场中有静叶片，可激发较高频振动，其频率是：叶片通过频率·静叶片数 动压滑动轴承油膜涡动诊断要点动压滑动轴承油膜涡动诊断要点 诊断 a)确认径向振动频谱中有显著而稳定的（0.42-0.48）倍频分量（有时看起来很象 1/2 倍频，要仔细辨别）可能有较大的高次谐波分量最近研究报道倍频范围可以达到 0.42-0.8 倍频，甚至在实验室测试观察到了 1 倍频 b)确认轴向振动在涡动频率处分量较小。

c)轴心轨迹呈双椭圆或紊乱不重合，模拟轴心轨迹呈内“8”字形 d)确认时域波形中稳定的周期信号占优势，每转一周少于一个峰值，没有大的加速度 冲击 提示：为区分涡动频率(0.42-0.48) 倍频分量与机械松动或轴承摩擦产生的 1/2 倍 频分量，必须使用高分辨率频谱和峰值标记为此，要设置足够大的谱线数、使频率分辨率达到转速的（2-5）% 电机转子故障诊断要点电机转子故障诊断要点 1）确认 1、2、3 倍频振动分量大且有边频带，若边频带间隔为 p· s·f，表明有转子断 条或裂纹 2）出现电源频率振动分量表明转子弯曲或转子偏离磁场中心 3）确认时域波形有强烈的调制，周期为 1/（p·s·f），表明有转子断条问题 4）检查轴向振动，轴向振动应很小若轴向振动有较大的 1 倍频分量，而径向振动 1 倍频分量没有明显的边频带，，则可能是轴承倾斜或不对中，转子弯曲，或转子偏离 磁场中心 交流感应电机故障诊断几个术语 • Line Frequency (线频率)= 50 Hz (in China) • Pole Pass Frequency(电极通过频率) = Number of Poles x Slip Frequency 电极数 转差频率 • Rotor Bar Pass Frequency(转子条通过频率) = Number of bars x RPM 转子条数 实际转速 电机同步转速= 6000/电极数 A. 定子偏心和绝缘问题 A. 定子偏心和绝缘问题 • 定子问题产生较高的两倍线频率振动 • 定子偏心致使气隙不均产生方向性很强的振动 • 机器软脚或基础歪斜会导致定子偏心 • 定子绝缘不良会导致局部发热，使定子变形。

由此产生的振动会随 机器运行时间变长温度上升而变化 B. 转子偏心和气隙不均 B. 转子偏心和气隙不均 • 转子偏心会产生不断旋转着的不均匀气隙; • 转子偏心会产生较高两倍线频率振动，同时伴有间距为电机电极通 过频率的边频带 • 机器软脚或不对中经常导致不稳定的气隙不均 C. 转子条和短路环断裂 C. 转子条和短路环断裂 • 转子条和短路环断裂，转子条与短路环之间连接不好，或转子绝缘 短路，均会产生较高的一倍频振动，并伴有间距为电机电极通过频率的边 频带，此外在电机转速的各阶倍频处也有同样的边频带 D. 转子条松动 D. 转子条松动 • 转子条松动会产生较高的转条通过频率及其倍频的振动，并分别伴 有两倍线频率的边频带通常此类故障会引起较高的两倍转条通过频率的 振动，而一倍转条通过频率的振动较小 • 由于电气原因导致的松动的转子条和短路环之间的弧形变形经常 产生两倍的转条通过频率的振动（伴有两倍线频率的边频带），而一倍转 条通过频率的振动上升很小或根本没有变化 E. 相问题 E. 相问题 • 电气接线松动或断开会导致相问题，产生较高的两倍线频率的振 动，并伴有间距为 1/3 线频率的边频带。

• 这种故障产生的两倍线频率的振动可超过 25mm/s，若电线接触时 好时坏则问题会变得更加严重 皮带传动故障诊断要点皮带传动故障诊断要点 1）检查皮带频率的 2、4、6 倍频处的径向振动如果有较大的峰值，则存在故障 2）检查轴向振动，如果与径向振动一样，也在皮带频率 2 倍频处有较大峰值，则为皮 带轮不对中 3）在时域波形每转一周出现 2 个、4 个、6 个峰值 皮带频率=л·（皮带轮转速·皮带轮直径/皮带长度） 皮带与皮带轮的主要故障有两个皮带轮偏斜，即没有达到四点一线；皮带 张力不够，即皮带松 皮带轮偏斜可以通过皮带特征频率看出来，由于一组皮带经常是多根，常 表现出来的故障频率有 2、4、6、8 倍频中的某一个或几个占主导 皮带松可以通过计算皮带轮的变速比，推算出从主动轮到被动轮的精确转 频，看是否偏低 另一个问题是松动，如果电机表现出很高幅值的皮带振动频率，超出因皮 带轮偏斜产生的力所能达到的振幅，不要轻易下结论说是皮带轮偏斜，当 然有这样的因素在里面，主要的原因可能是底座刚度不足，所引起的强迫 振动或共振 当齿轮发生故障时，一般有以下几种情况： 1）当齿轮的固有频率处振动较大时，一般为齿磨损； 2）一般负载较大时，会出现齿轮很高的啮合频率（齿数与转频的积）及其谐频； 3）齿轮啮合有间隙时，啮合频率周围会出现转轴边频带； 4）当齿轮偏心时，会引起齿轮啮合频率和固有频率振动，同时会产生故障齿轮的边频 带； 5）齿轮不对中时，一般会产生齿轮啮合频率的高次谐波，且一倍频幅值较低，2 倍、 3 倍较高； 6）当齿轮断齿或大块剥落时，会在该齿轮转频处产生较高振动，这时时域上会有明显 的冲击。

齿轮在传动过程中，轮齿是不断地处在一齿与两齿交替咬合状态，对于斜 齿轮，是不断地处在两齿与三齿交替咬合状态当齿侧有间隙时，此时的 振动体系是时变的非线性系统；轮齿间隙过大时还会出现瞬时脱齿状态因此，齿轮所产生的振动除了和轮齿啮合刚度时变性有关外，还和齿轮的 制造误差（如质量偏心、齿距偏差和齿 形误差）、装配不良（如两个齿轮轴心线不平行）、齿轮正常损伤（如齿 轮正常磨损等）和齿轮非正常损伤（如齿面疲劳点蚀、齿面剥落、齿面烧 伤、塑性变形和胶 合撕伤等）有关人们一般都认为，齿轮在振动时其振动故障频率为齿轮 啮合频率的 n 倍（n=l,2,3，…），但实际情况并不完全如此，如在图 1-1 中，齿 轮振动故障频率为齿轮啮合频率的 1/3、2/3 和 3/3 倍，振动速度的幅值也 较齿轮正常时大一些； 在另外一些场合， 齿轮振动故障频率为 n/m 倍 （n,m 皆 为正整数）因此很有必要对产生分数倍亚谐和超谐振动的原因作深入的 研究工作 旋转机械故障原因分类旋转机械故障原因分类 故障分类 主 要 原 因 ①设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动 ②结构不合理，应力集中 ③设计工作转速接近或落入临界转速区 设计原因 ④热膨胀量计算不准，导致热态对中不良 ①零部件加工制造不良，精度不够 ②零件材质不良，强度不够，制造缺陷 制造原因 ③转子动平衡不符合技术要求 ①机械安装不当，零部件错位，预负荷大 ②轴系对中不良 ③机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当 ④管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度 ⑤转子长期放置不当，改变了动平衡精度 安装、维修 ⑥未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度 ①工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，机器运行工况不正常 ②机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性 ③运行点接近或落入临界转速区 ④润滑或冷却不良 ⑤转子局部损坏或结垢 操作运行 ⑥启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久 ①长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化 ②转子局部损坏、脱落或产生裂纹 ③零部件磨损、点蚀或腐蚀等 ④配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度 机器劣化 ⑤机器基础沉降不均匀，机器壳体变形 离心泵常见故障分析与处理 离心泵常见故障分析与处理 常见故障原因分析及处理 1.泵不能启动或启动负荷大泵不能启动或启动负荷大 原因及处理方法如下： (1)原动机或电源不正常。

处理方法是检查电源和原动机情况 (2)泵卡住处理方法是用手盘动联轴器检查，必要时解体检查，消除动静部分故障3)填料压得太紧处理方法是放松填料 (4)排出阀未关处理方法是关闭排出阀，重新启动 (5)平衡管不通畅处理方法是疏通平衡管 2.泵不排液泵不排液 原因及处理方法如下： (1)灌泵不足（或泵内气体未排完）处理方法是重新灌泵 (2)泵转向不对处理方法是检查旋转方向 (3)泵转速太低处理方法是检查转速，提高转速 (4)滤网堵塞，底阀不灵处理方法是检查滤网，消除杂物 (5)吸上高度太高，或吸液槽出现真空处理方法是减低吸上高度；检查吸液槽压力3.泵排液后中断泵排液后中断 原因及处理方法如下： (1)吸入管路漏气处理方法是检查吸入侧管道连接处及填料函密封情况 (2)灌泵时吸入侧气体未排完处理方法是要求重新灌泵 (3)吸入侧突然被异物堵住处理方法是停泵处理异物 (4)吸入大量气体处理方法是检查吸入口有否旋涡，淹没深度是否太浅 4.流量不足流量不足 原因及处理方法如下： (1)同 2.2，2.3处理方法是采取相应措施 (2)系统静扬程增加处理方法是检查液体高度和系统压力 (3)阻力损失增加处理方法是检查管路及止逆阀等障碍。

(4)壳体和叶轮耐磨环磨损过大处理方法是更换或修理耐磨环及叶轮 (5)其他部位漏液处理方法是检查轴封等部位 (6)泵叶轮堵塞、磨损、腐蚀处理方法是清洗、检查、调换 5.扬程不够扬程不够 原因及处理方法如下： (1)同 2.2 的(1)，(2)，(3)，(4)，2.3 的(1)，2.4 的(6)处理方法是采取相应措施 (2)叶轮装反（双吸轮）处理方法是检查叶轮。