设备状态监测与故障诊断技术第5章-旋转机械故障诊断技术（高级课堂）.ppt

2024/8/191第五章第五章 旋转机械故障诊断技术旋转机械故障诊断技术 n旋转机械旋转机械是指齿轮箱、离心风机、离心泵、汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机、离心压缩机、水轮机、航空发动机等机械设备，它们广泛应用于广泛应用于电力、石化、冶金、机械、造纸、船舶、航空以及一些军事工业部门n随着科学技术和现代工业的发展，旋转机械正朝着大型、高速和自动化方向发展，这对提高安全性和可靠性，对发展先进的状态监测与故障诊断技术，提出了迫切的要求n旋转机械故障诊断技术旋转机械故障诊断技术是近些年来国内外开展开展广泛研究，发发展展比较成熟的故障诊断技术，具有具有一定的代表性，因此书的重点部分重点部分，也是难点部分难点部分            1学习课件2024/8/192第五章第五章 旋转机械故障诊断技术旋转机械故障诊断技术 学习目标：学习目标：ü掌握掌握旋转机械典型故障，如如转子不平衡、转子不对中、共振、机械松动、转子摩擦、滑动轴承故障、转轴裂纹、流体动力激振、拍频振动等的机理和特征；ü掌握掌握滚动轴承故障诊断技术、齿轮故障诊断技术；ü了解了解电动机故障诊断技术、皮带驱动故障诊断技术；ü熟悉熟悉利用征兆的故障诊断方法。

2学习课件2024/8/193第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 一、转子不平衡一、转子不平衡 n不平衡是旋转机械最常见最常见的故障引起转子不平衡的原因原因有：结构设计不合理，制造和安装误差，材质不均匀，受热不均匀，运行中转子的腐蚀、磨损、结垢、零部件的松动和脱落等n转子不平衡故障包括包括：①转子质量不平衡、 ②转子偏心、 ③轴弯曲、 ④转子热态不平衡、 ⑤转子部件脱落、 ⑥转子部件结垢、 ⑦ 联轴器不平衡等，不同原因不同原因引起的转子不平衡故障规律相近，但但也各有特点3学习课件2024/8/1941．转子质量不平衡．转子质量不平衡n力不平衡：力不平衡：不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随随转速的平方增大例如例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍在转子重心平面内只用一个平衡修正重量便可修正修正之n力偶不平衡：力偶不平衡：至少需在两个修正平面内放置平衡重量才能修正修正 n动不平衡：动不平衡：动不平衡是不平衡的最普遍最普遍的类型，它是力不平衡和力偶不平衡两者的组合组合n悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡包含力不平衡和力偶不平衡两两者者。

总是必需要必需要在两个修正面内加以修正重量 第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 4学习课件2024/8/1952．转子偏心：皮带轮、齿轮、轴承和电动机框架等旋转中心与几何中心线偏离偏离时出现偏心最大的振动最大的振动出现在两个转子中心连线方向上 3．轴弯曲：弯曲的轴引起大的轴向振动，如果如果弯曲接近轴的中部，占优势的振动出现在转子转速频率，如果如果弯曲接近力偶，则占优势的振动出现在2倍转速频率用千分表可以证实轴的弯曲在汽轮发电机组中，通常是在盘车时和盘车后测量晃动度的大小来判断转子是否存在初始弯曲 4．转子热态不平衡：在机组的启动和停机过程中，由于热交换速度的差异，使转子横截面横截面产生不均匀的温度分布，使转子发生瞬时热弯曲，产生产生较大的不平衡热弯曲引起的振动一般与负荷有关 第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 5学习课件2024/8/1965．转子部件脱落           可以将部件脱落失衡现象看作对工作状态的转子的瞬时阶跃响应，主要特征主要特征是振动会突然发生变化而后趋于稳定，振动振动幅值幅值一般会有较明显的增大，如果有监测系统的话将能捕捉到这一情况。

为了防止防止脱落部件在惯性力作用下飞出飞出使机体发生二次事故，必要时应及时停机检修6．转子部件结垢           由于结垢需要一定长甚至相当长的时间，所以振动是随着年月逐渐增大的7．联轴器不平衡           通常是联轴器两端轴承的振动较大第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 6学习课件2024/8/197Ø 转子不平衡的总体振动特征：转子不平衡的总体振动特征：ü通常是水平方向刚度较小较小，振动幅值较大较大；ü轴心轨迹轴心轨迹成为椭圆形；Aωü稳态振动稳态振动是一个与转速同频的强强迫振动迫振动，振动幅值随转速按振动理论中的共振曲线规律变化，在临界转速处达到最大值最大值因此转子不平衡故障的突出表现为突出表现为一倍频振动幅值大同时会出现出现较小的高次谐波，使整个频谱呈所谓的“纵树形”，如下图所示：第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 图5.1 转子不平衡故障谱图7学习课件2024/8/198实例一：转子不平衡故障的诊断实例一：转子不平衡故障的诊断n波形为简谐波，少毛刺n轴心轨迹为椭圆n1X频率为主n轴向振动不大。

n振幅随转速升高而增大n过临界转速有共振峰透平风机TOTI齿轮箱1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小图5.00 风机传动示意图8学习课件2024/8/199           某化纤公司聚酯装置一台热媒加热炉燃烧风机，2002年9月26日采集的径向速度频谱图中转速频率占绝对优势转速频率占绝对优势，是典型的转转子（叶轮）不平衡子（叶轮）不平衡信息，此时振动幅值相对不大，无需修理电机风机FIMOMIFO实例二：转子不平衡故障的诊断实例二：转子不平衡故障的诊断图5.2 燃烧风机传动示意图9学习课件2024/8/1910热媒炉燃烧风机振动幅值热媒炉燃烧风机振动幅值——转速对照表转速对照表 监测日期9月26日10月22日10月29日11月25日转速频率(Hz)28.4442.6632.0629.42转速(RPM)1706256019241765振动幅值(MM/S)4.75499.53396.18045.1166Ø 本案例利用状态监测与故障诊断技术指导工艺操作利用状态监测与故障诊断技术指导工艺操作，确保了设备安全稳定运行同时它也充分印证了这一理论：不平衡产生的理论：不平衡产生的振动幅值在转子第一阶临界转速以下随转速的平方增大振动幅值在转子第一阶临界转速以下随转速的平方增大（注：转子产生的离心力F=MEω2，式中，M—转子质量，E—偏心距，ω—旋转角速度）。

10月22日振值出现大幅上升，查频谱图得知转速被调高转速被调高，因此分析这很可能很可能是造成振动增大的直接原因；在满足工艺要求的前提下两次调低转速调低转速，结果振值重又回落实例二：转子不平衡故障的诊断实例二：转子不平衡故障的诊断10学习课件2024/8/1911            在涤纶短纤维生产工艺流程中有这样一台瓶颈设备——喂入机，纤维丝束从喂入轮绕过，由于其结构和用途的特殊性，喂入轮不平衡现象频发它们的共同频谱特征频谱特征是：喂入轮转速频率占喂入轮转速频率占绝对优势绝对优势  电机齿轮箱喂入轮实例三：转子不平衡故障的诊断实例三：转子不平衡故障的诊断图5.4 喂入机传动示意图图5.5 喂入机轮不平衡速度谱图11学习课件2024/8/1912           结合喂入轮实际特点，引起引起其不平衡的诱因主要有：制造误差，锈蚀，表面结垢，磨损引起的喂入轮轴系配合松动等以前在检修时发现，由于操作人员经常用水冲洗喂入轮致其内部进水，其安装螺栓已经产生了大量锈蚀大量锈蚀① ，再加之油剂等产生的工艺杂质附着在喂入轮齿形表面越积越厚(结垢结垢) ② ， 是造成喂入轮不平衡现象频发的主要原因主要原因。

为此，已将其列为工艺处理注意事项，并要求操作人员利用缠辊等停机机会及时对喂入轮表面进行清理清理Ø 如果把上述两个案例放在一起来分析，我们会发现发现这样一个现象，那就是不管是叶轮还是喂入轮，它们都是悬臂转子，而且又都是盘类零件（注：叶轮也可以看作为盘类零件），即即长径比小的零件，这说明悬臂转子和盘类零件可能更易出现不平衡悬臂转子和盘类零件可能更易出现不平衡实例三：转子不平衡故障的诊断实例三：转子不平衡故障的诊断12学习课件2024/8/1913二、不对中二、不对中 n旋转机械单转子系统旋转机械单转子系统通常由两个轴承支承由多个转子串接组成的复杂转子系统，转子与转子间用联轴器联接因此转子不对中具有两种含义两种含义：一是一是指转子与转子间的联接不对中，主要反映主要反映在联轴器的对中性上；二是二是转子轴颈与两端轴承不对中 电机电机水泵水泵POMOMIPIn有资料表明现有企业在役设备30%～50%存在存在不同程度的不对中，严重的不对中会造成造成设备部件的过早损坏，同时会造造成成能源的浪费典型不对中如图所示：第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 图5.6 典型不对中示意图13学习课件2024/8/1914n 后者后者对滑动轴承来说，与轴承是否形成良好的油膜有直接关系直接关系。

滚动轴承的对中（如电动机转子两端的轴承对中），主要主要是由于两端轴承座孔不同轴，以及轴承元件损坏，外圈配合松动，内圈配合松动，两端支座（对电动机来说是前后端盖）变形等，都会引起不对中       有的机器有的机器，如汽轮发电机之类的设备，在冷态（未运转时）情况下转子对中情况是符合要求的，一旦运转中温度升高就可能发生热不对中      此外，地脚螺栓松动，基础下沉（这一点对于新安装的设备尤其需要注意），联轴器销孔磨损等故障的存在也会引发不对中引发不对中 第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 14学习课件2024/8/1915图图5-7 转子不对中的基本形式转子不对中的基本形式a) 联轴器不对中；b) 轴承不对中；c) 带轮不对中第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 15学习课件2024/8/19161．角向不对中n角向不对中的特征特征是轴向振动大典型地出现转速频率和2倍转速频率大的轴向振动还常见常见转速频率、2倍转速频率和3倍转速频率都占优势占优势的情况n如果如果2倍转速频率或3倍转速频率超过超过转速频率的30%到50%，则可认为是存在角不对中。

n这些征兆征兆也指示联轴器故障严重的角向不对中可激起转速频率的许多阶谐波频率第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 16学习课件2024/8/19172．平行不对中n平行不对中的振动征兆类似类似于角向不对中，但是，径向方向振动大2倍转速频率振动往往往往大于转速频率振动，联轴器的类型和结构决定2倍转速频率振动相对相对于转速频率振动的高度n角向不对中或平行不对中严重严重时，可在较高较高谐振波频率4倍到8倍转速频率谐波处出现大的振动，甚至甚至出现类似于机械松动时出现的完整系列的高频谐波3．滚动轴承偏斜地固定在轴上n 不对中的滚动轴承卡在轴上时，将产生明显的轴向振动通常，必须卸下轴承并重新正确安装第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 17学习课件2024/8/1918Ø 不对中的总体振动特征：不对中的总体振动特征： ü联轴器联轴器不对中时轴向振动较大，振动幅值和相位稳定；ü轴承轴承不对中时径向振动较大，有可能有可能出现高次谐波，振动不稳定；ü振动对负荷变化敏感当负荷改变时，由联轴器传递的扭矩立即发生改变，如果联轴器不对中，则转子的振动状态也立即发生变化。

由于温度分布的变化，轴承座的热膨胀不均匀而引起轴承不对中，使转子的振动也要发生变化但由于热传导的惯性惯性，振动的变化在时间上要比负荷的改变滞后一段时间ü转子径向振动出现二倍频，以一倍频和二倍频分量为主分量为主，不对中越严重越严重，二倍频所占比例越大越大；ü相邻两轴承的油膜压力反方向变化反方向变化，一个油膜压力变大变大，另一个则变小变小；ü典型的轴心轨迹为香蕉形香蕉形，正进动；第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 18学习课件2024/8/1919图5.8 典型不对中谱图第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 19学习课件2024/8/1920实例四：转子不对中故障的诊断实例四：转子不对中故障的诊断 n出现2×频率成分n轴心轨迹成香蕉形或8字形n振动有方向性n轴向振动一般较大n本例中，出现叶片通过频率1X频率2X频率叶片通过频率电机水泵POPIMOMI20学习课件2024/8/1921Ø 不对中故障的影响和防治：不对中故障的影响和防治：           当转子存在不对中时，将产生一种附加弯矩，给轴承增加一种附加载荷，致使轴承间的负荷重新分配，形成附加激励附加激励，引起机组强烈振动强烈振动，严重时严重时导致轴承和联轴器损坏、地脚螺栓断裂或扭弯、油膜失稳、转轴弯曲、转子与定子间产生碰磨等严重后果，所以及时预测处理不对中故障对确保设备正常运行，减少减少事故损失十分重要。

            由于不对中故障给设备使用与维修带来了诸多问题，多年来工程研究人员一直在致力于致力于追求更加科学合理的联轴器找正技术目前，激光对中仪激光对中仪已在一些大型设备的安装、检修过程中得到了广泛应用，并取得了显著的经济效益第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 21学习课件2024/8/1922三、共振三、共振 n强迫振动频率与系统的自然频率强迫振动频率与系统的自然频率一致时一致时出现共振，使振动幅值急出现共振，使振动幅值急剧放大，导致过早损坏或灾难性破坏剧放大，导致过早损坏或灾难性破坏这可能是转子的自然频率，也常常起源于支承框架、基础、齿轮箱甚至传动皮带n如果转子处在或接近共振，由于很大的相位漂移，几乎不可能不可能平衡掉共振时相位漂移为90度，通过共振时相位漂移接近180度n这往往需要提高或降低自然频率来改变自然频率这往往需要提高或降低自然频率来改变自然频率自然频率通常不随转速变化，这一点有助于识别自然频率，除非除非在大型平面轴颈轴承机器或在有明显悬臂的转子上第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 22学习课件2024/8/1923设备共振案例一设备共振案例一——某聚酯圆盘反应器升负荷试验某聚酯圆盘反应器升负荷试验 n从图中可以看到，特征频率均为电机输出轴工频，这一般为电机转子不平衡信息（后进行修理），从转速调升后出现的振值上升情况也基本可以验证这一判断。

 升速测试结果如表 5-3所示：图5.9 圆盘反应器电机径向速度谱图图5.10 圆盘反应器电机径向位移谱图23学习课件2024/8/1924设备共振案例一设备共振案例一——某聚酯圆盘反应器升负荷试验某聚酯圆盘反应器升负荷试验 n主轴转速调至4.95rpm时，振动值非常大；但调至5rpm时，振动值复又下降这说明，4.95rpm时的特征频率17.82Hz为机台一共振频率共振频率n后来通过对电机基础支架进行改造的方法来改变自然频率通过对电机基础支架进行改造的方法来改变自然频率，最终解决解决了共振的问题 电机转速电机 特征频率主轴转速Rpmμmmm/sHzRpm1035163.3513.56717.254.81069.22802217.824.951080.6208.0916.41618.015表5-3 圆盘反应器电机测试数据24学习课件2024/8/1925设备共振案例二设备共振案例二——某第二酯化反应器变速试某第二酯化反应器变速试验验 测点位置 减速箱高速部低速部监测日期电机转速（rpm）特征频率（Hz ）振动幅值（mm/s）振动幅值（mm/s）7月24日81113.521.54411.89038月27日106017.664.24313.66839月18日94115.697.47026.80559月23日102617.104.96924.54879月25日111218.534.14093.989510月15日111218.533.89503.609011月4日111218.544.00983.5443           测试结果如下表所示，表明电机转速为941rpm时，存在一共振频率共振频率15.69Hz。

电机转速为1112rpm时，振动值在受控范围内，已避开共振点，故在此状况下使用 25学习课件2024/8/1926四、机械松动四、机械松动 1．A型机械松动n这种频谱是机器底脚、底板或基础的结构松动减弱松动减弱引起的，或或者者由基础上恶化的水泥浆、松动的地脚螺栓，或者或者框架，或者或者基础变形变形，即即软脚软脚引起的A型机械松动型机械松动 第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 26学习课件2024/8/1927B型机械松动型机械松动 2．B型机械松动n这种频谱通常是由螺栓松动松动，框架结构或轴承座裂纹裂纹引起的n主要主要以2倍转速频率为特征，幅值有时不稳定振动只有伴随只有伴随其它故障如不平衡或不对中时才有表现，此时要消除平衡或对中将很困难n在间隙达到间隙达到出现碰撞前，振动主要振动主要是1倍转速频率和2倍转速频率；出现碰撞后，振动将出现大量谐频第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 27学习课件2024/8/19283．C型机械松动n这种频谱通常是通常是由零部件之间配合不良引起的将产生许多谐波频率，而且往往引起精确的0.5倍或1.5倍转速频率等亚亚谐波频率谐波频率。

nC型松动往往是由轴承衬套在其盖内松动松动，轴承松动和在轴上旋转，滑动轴承或滚动轴承间隙过大间隙过大，叶轮在轴上松动叶轮在轴上松动等引起的C型机械松动型机械松动 第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 28学习课件2024/8/1929C型机械松动实例型机械松动实例——转子系统松动故障的诊断转子系统松动故障的诊断 n波形出现许多毛刺n谱图中噪声水平高n出现精确2X，3X…等成分，最高最高可达16Xn松动结合面两边，振幅有明显差别电机水泵POPI转速的精确倍频成分最高可出现16X成分噪声水平高29学习课件2024/8/1930五、转子摩擦五、转子摩擦 n当旋转件与静止件相接触时，转子摩擦产生类似于类似于机械松动产生的频谱摩擦可能是局部的，也可能也可能是整个转子一周都摩擦通常，产生一系列频率，往往往往激起一个或多个共振n根据转子自然频率的位置，常常激起转速的整分数倍亚谐波频率0.5，1，1.5，2，…，4.5倍等n转子摩擦可激起许多高频类似于粉笔在黑板上拖动产生的宽带噪粉笔在黑板上拖动产生的宽带噪声声，如果轴与巴氏合金相接触引起摩擦时，它可能非常严重，非常短促。

整个轴圆周全部角度摩擦可产生“反进动”，即即转子以临界转速频率回转，但是但是，方向与轴的旋转方向相反，这是一种可导致灾难性破坏导致灾难性破坏的不稳定的振动第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 30学习课件2024/8/1931典型的碰磨故障的波形和频谱如图5.15所示 A G（f） O t f （a）波形 （b）频谱图图5-15 转子碰摩的波形和频谱图转子碰摩的波形和频谱图第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 31学习课件2024/8/1932Ø转子摩擦的总体振动特征转子摩擦的总体振动特征 ü转子失稳前失稳前频谱丰富，波形畸变，轴心轨迹不规则变化，正进动；ü转子失稳后失稳后波形严重畸变或削波，轴心轨迹发散，反进动；ü轻微摩擦轻微摩擦时同频幅值波动，轴心轨迹带有小圆环；ü碰摩严重碰摩严重时，各频率成分幅值迅速增大；ü系统的刚度增加刚度增加，临界转速区展宽，各阶振动的相位发生变化；ü工作转速工作转速下发生的轻微摩擦振动轻微摩擦振动，其振幅随时间缓慢变化，相位逆转动方向旋转。

第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 32学习课件2024/8/1933六、滑动轴承故障六、滑动轴承故障1．磨损或间隙等故障          如图5.16所示 滑动轴承磨损后期的证据通常是出现一个完整完整的系列的转速频率谐波直到10阶～20阶，破碎的滑动轴承常产生比水平方向振动大的垂直方向的振动，也可能只有转速频率一个明显的尖峰间隙过大的滑动轴承可让小的不平衡、不对中引起引起大的振动，如果轴承间隙调整达到规定的要求，则振动很小 滑动轴承松动会产生1/2倍、1/3倍等成分，并且随负荷变化较大乌金脱落会产生1/2倍及其谐频，幅值小于松动谱瓦块损坏会产生1/3倍涡动，调节油温有预防效果图5.16  滑动轴承磨损/间隙过大频谱     （噪声水平说明间隙过大/松动）第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 33学习课件2024/8/19342．油膜涡动和油膜振荡 n当转子在滑动轴承轴瓦中转动时，在转子与轴瓦之间的间隙中形成油膜，不但避免不但避免了转子表面与轴瓦表面之间的直接接触，减少减少了两表面间的摩擦和动耗，而且而且同时油膜的流体动压力又使油膜具有承载能力。

n当当油膜的承载力与外载荷平衡平衡时，转子处于平衡位置；当当转子受到受到某种外来扰动时，转子中心就会在静平衡位置附近发生涡动涡动第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 34学习课件2024/8/1935          对于转子在外界偶然扰动下所发生的任一偏移，轴承油膜除了除了产生沿偏移方向的弹性恢复力以保持和外载荷平衡外，还要还要产生一垂直于偏移方向的切向失稳分力，这个失稳分力会驱动转子作涡动运动:Ø当阻尼力大于大于切向失稳分力时，这种涡动是收敛的，即转子在轴承内的转动是稳定的Ø当切向分力大于大于阻尼力时，涡动是发散的，转子的运动是不稳定的，产生产生油膜振荡Ø介于介于两者之间的是涡动轨迹为封闭曲线，油膜涡动就是这种情况           油膜涡动是转子中心绕轴承中心转动的亚同步现象，其回转频率即振动频率约为转子回转频率的一半一半，所以常称为半速涡动或半频涡动产生原因：第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 35学习课件2024/8/1936Ø 由于由于在大多数情况下，轴瓦不旋转，轴瓦表面轴瓦表面的油膜速度为零零，转子轴颈表面轴颈表面的油膜速度与轴颈表面的速度相同相同。

因此，在层流假设下，油膜的平均周向速度平均周向速度为轴颈表面速度的一半一半，即转子旋转时，油膜将以轴颈表面速度之半的平均速度半的平均速度环绕运动n实际上，由于轴颈表面比比轴瓦表面光滑及轴瓦与轴颈之间润滑油的端泄等因素的影响，一般涡动频率略小于转速的一半，约为转速的0.40~0.48倍（编者按：有些文献记载为0.42~0.46倍），如下图所示 图5.17 油膜涡动不稳定第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 36学习课件2024/8/1937n实际产生涡动频率约为 ：n 流入B侧的流量分 成3部分：l A侧流出部分l 轴承两端泄露部分l 油膜下不由于涡动 增加部分——半速涡动 第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 37学习课件2024/8/1938n一般说，转子的转速在失稳转速以前前转动是平稳的，当达到失稳转速后后即发生油膜涡动随着转子转速的提高，油膜涡动的频率也提高，两者保持一个近乎不变的恒定比，即约为2n但是，当转子回转频率约为其一阶临界转速的两倍时，由于此时油膜涡动的涡动速度与转子的一阶临界转速相重合即产生共共振振，表现为强烈的振动现象，油膜可能不再具有支承能力，称为油膜振荡油膜振荡。

n油膜振荡一旦发生之后，随着转子转速的提高，涡动频率就将保持不变保持不变，而且等于等于该转子一阶临界转速，产生产生以转子临界转速频率的横向正进动亚谐波振动这是一种可导致灾难性破坏的固有的不稳定的振动第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 38学习课件2024/8/1939油膜振荡的转速特性如图5.18所示a）图表示失稳转速在一阶临界转速之前前b）图表示失稳转速在一阶临界转速之后后，这两种情形的油膜振荡都在稍高于稍高于二倍临界转速的某一转速时发生c）图表示失稳转速在二倍临界转速之后后，转速在稍高于稍高于二倍临界转速时，转子并没有失稳，直到比二倍临界转速高出较多较多时，转子才失稳；而降速时油膜振荡消失的转速要比升速时发生油膜振荡的转速低低，表现出油膜振荡的一种“惯性”现象   图图5.18 油膜振荡的转速特性油膜振荡的转速特性 第一节第一节 旋转机械典型故障旋转机械典型故障 的机理和特征的机理和特征 39学习课件2024/8/1940Ø油膜振荡的振动特征：油膜振荡的振动特征： ü油膜振荡总是发生在转速高于高于转子系统一阶临界转速的2倍倍以上；ü油膜振荡的频率接近接近转子的一阶临界转速，即使即使转速再升高，其频率基本不变；ü油膜振荡时，转子的挠曲呈一阶振型；ü油膜振荡时，振动的波形发生畸变，在工频的基波上叠加叠加了低频成分，有时低频分量占主导地位，低频振动的幅值，轴承座振动可达40μm以上，轴振动可达100—150μm以上，且振幅不稳，轴心轨迹发散；ü油膜振荡时，转子涡动方向与转子转动方向相同相同，轴心轨迹呈花瓣形，正进动；第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 40学习课件2024/8/1941ü油膜振荡的发生和消失具有突然性突然性，并具有惯性效应，即升升速时速时产生振荡的转速比降速时降速时振荡消失的转速要大大；ü油膜振荡剧烈时，随着油膜的破坏，振荡停止，油膜恢复后，振荡再次再次发生，这样持续下去，轴颈与轴承不断碰摩不断碰摩，产生撞击声，轴瓦内油膜压力有较大较大波动；ü油膜振荡对转速和油温的变化较敏感较敏感，一般当机组发生油膜振荡时，随着转速的增加增加，振动不下降，随着转速的降低，振动也不立即消失，称为滞后现象；提高提高进油温度，振动一般有所降低降低；ü轴承载荷越小越小或偏心率越小越小，越易越易发生油膜振荡。

第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 41学习课件2024/8/1942Ø油膜振荡的预防和消除油膜振荡的预防和消除           对于石化企业，油膜振荡是空气压缩机空气压缩机等大型机组需要重点防范的问题为了预防和消除油膜振荡，可以根据转子系统的实际情况采取以下若干措施：ü消除油膜振荡的诱发因素消除油膜振荡的诱发因素：◇◇改善改善转子的平衡状态，限制限制振幅放大因子；◇◇消除消除转子不对中故障，限制限制低次谐波分量；◇◇保证保证轴承的结构参数，防止防止轴承工作状态恶化；◇◇消除消除动静间隙不均匀，限制限制非线性激振力ü改变轴承参数改变轴承参数：◇◇提高提高轴承比压；◇◇降低降低润滑油粘度；◇◇使轴承相对间隙处于处于最佳范围ü改变轴承型号改变轴承型号：根据轴承类型和结构尺寸的不同，每种轴承都有其稳定工作的范围ü增加转子系统刚度增加转子系统刚度，提高提高转子系统的临界转速，转子固有频率越越高高，发生油膜振荡的失稳转速也越高越高第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 42学习课件2024/8/1943实例：带滑动轴承的机械的频谱特点实例：带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14FREQUENCY IN ORDER43学习课件2024/8/1944七、转轴裂纹七、转轴裂纹（转轴裂纹的总体振动特征）（转轴裂纹的总体振动特征） ü各阶临界转速较较正常时要小小，尤其尤其在裂纹严重严重时；ü由于裂纹造成造成刚度变化且且不对称，转子的共振转速扩展扩展为一个区；ü裂纹转子轴系在强迫响应时，一次分量的分散度比比无裂纹时大大；ü转速超过超过临界转速后，一般各高阶谐波振幅较较未超过时小小；ü恒定转速下，各阶谐波幅值1倍，2倍和3倍及其相位不稳定，且且尤以2倍突出；ü裂纹引起刚度不对称，使使转子动平衡发生困难，往往多次试重也达不到达不到所要求的平衡精度。

第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 44学习课件2024/8/1945八、流体动力激振八、流体动力激振             泵、风机和压缩机统称为流体动力机械流体动力机械，它们在通用设备中占有重要地位重要地位，因此有必要对其异常的振动形式——流体动力激振作一讨论n在流体动力机械中，叶片通过频率（转子叶片通过频率或或静子叶片通过频率）总是有的，通常不成为故障然而然而，如果泵中旋转叶片和静止的扩压器之间的间隙在圆周方向上不均匀，那么可能产生产生大幅值的叶片通过频率及其谐波频率，如图所示图5.19 流体动力激振第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 45学习课件2024/8/1946   而且而且，有时叶片通过频率或其谐波频率与与系统的某自然频率一致一致，即产生大的振动产生大的振动n如果叶轮摩擦环卡住卡住轴承，或者焊接固定的扩压器叶片损坏损坏，则可能产生可能产生大的叶片通过频率振动n管道的突然弯曲、妨碍流体流动的障碍物、阻尼器或者如果泵或风机转子与其壳体中心不重合都会引起引起叶片通过频率的大的振动图5.19 流体动力激振第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 46学习课件2024/8/19471．紊流（又称旋转失速） 紊流紊流时压缩机叶片受到受到一种周期性的激振力，如紊流的频率与叶片的固有频率相吻合相吻合，则将引起强烈振动，使叶片疲劳损坏造成造成事故。

几种特别的流体动力激振形式：紊流、喘振、气穴、涡动等图5.20  紊流第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 47学习课件2024/8/1948ü旋转失速发生在压气机上；ü振动幅值随随出口压力的增加而而增加；ü振动发生在流量减小时，且随着流量的减小而增大而增大；ü振动频率与工频之比为为小于1的常值；ü转子的轴向振动对对转速和流量十分敏感十分敏感；ü一般排气端的振动较大较大；ü排气压力有波动现象；ü机组的压比有所下降，严重时严重时压比突降Ø 紊流的振动特征：紊流的振动特征：第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 48学习课件2024/8/19492．喘振 n紊流使压气机中的流动情况恶化，压比下降，流量及压力随时间波动n在一定转速下，当入口流量减少到某一值Qmin时，机组会产生强烈的紊流强烈的紊流会进一步引起引起整个压缩机组系统的一种危险性更大的不稳定的气动现象，即即喘振            第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 49学习课件2024/8/1950          压缩机总是和管网联合工作的。

为了保证一定的流量通过管网，必须维持必须维持一定压力，用来克服管网的阻力n机组正常工作时的出口压力是与管网阻力相平衡相平衡的但但当压缩机的流量减少到某一值Qmin时，出口压力会很快下降，然而由于惯性作用，管网中的压力并不马上降低，于是，管网中的气体压力反而大于反而大于压缩机的出口压力，因此，管网中的气体就倒倒流回流回压缩机，一直到管网中的压力下降到下降到低于压缩机出口压力为止n这时，压缩机又开始开始向管网供气，压缩机的流量增大，恢复到恢复到正常的工作状态但但当管网中的压力又回到原来的压力时，压缩机的流量又减少，系统中的流体又倒流如此周而复始产生了气体强烈的低频脉动现象强烈的低频脉动现象——喘振喘振第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 50学习课件2024/8/1951喘喘振振的的振振动动特特征征 ü诊断对象为压气机组或其它带长导管、容器的流体动力机械；ü振动发生时，机组的入口流量小于相应转速下的最小流量；ü振动的频率一般在0-10Hz之内，也可能出现随机的宽带高频振动（见图5-20）；ü机组及与之相连的管道都发生强烈振动；ü有倒流现象；ü出口压力（压力表）呈大幅度的波动；ü机组的功率（表指针）呈周期性的变化；ü振动前有失速现象；ü振动时有周期性的吼叫声；ü机组的工作点在喘振区（或附近）。

第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 51学习课件2024/8/19523．气穴 n气穴通常指示进口压力不够、缺乏流体的现象如果不采取措施排除，气穴对泵内部可能十分有害，它可能局部侵蚀叶轮的叶片n存在气穴时，常常发出象“卵石卵石”通过泵时的声音气穴通常是进口流量不够引起的，可能这次测量时出现，下次测量时没有了，如果改变进口阀门的设定的话            气穴通常产生随机的较高频率宽带能量，有时叠加叶片通过频率的谐波频率如图所示： 图5.21  气穴频谱第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 52学习课件2024/8/1953n迷宫密封是一种常见的密封形式当转子因挠曲、偏磨、安装偏心或旋转产生涡动运动时，密封腔内周向的间隙不均匀，即使密封腔内入口处的压力周向分布是均匀的，在该腔的出口处却形成了不均匀的周向压力分布形成了一个作用于转子上的合力，此力在与转子偏心位移相垂直方向上的切向分力相互作用，就将激励转子作进一步的涡动，成为转子一个不稳定的激励力，可能导致转子失稳n失稳时的频率因不同的气体状态及迷宫几何形状而不相同。

4．迷宫密封气流激振（涡动） 第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 53学习课件2024/8/1954Ø 迷宫密封气流涡动的振动特征：迷宫密封气流涡动的振动特征： ü涡动频率一般为0.6～0.9倍工频；ü轴心轨迹呈椭圆形，正进动；ü强振时有可能激发转子的一阶自振频率，表现为自激振动；ü转速存在一个“阀门值”，在其值附近可导致强烈振动；ü负荷也存在一个“阀门值”，在其值附近可导致强烈振动；ü强振时的主频为转子的一阶固有频率，频带较宽；ü振动的再现性强；ü一般在转子不平衡、不对中、偏心时易发生第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 54学习课件2024/8/1955ü振动频率为0.6~0.9倍工频；ü转子有偏心弯曲造成的间隙不均；ü振动对气流压力、流量的改变非常敏感；ü负荷存在一个“阀门值”，在其值附近可导致剧烈振动；ü在一个由多个转子组成的轴系中，气流涡动常发生在气流压力高的转子上，如在汽轮发电机组中，蒸汽振荡主要发生于高压转子5．不均匀气流涡动（不均匀气流涡动的振动特征不均匀气流涡动的振动特征 ））第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 55学习课件2024/8/1956九、拍频振动九、拍频振动             拍频振动简称拍振，是拍频振动简称拍振，是两个频率非常接近、振幅近似、振幅近似相同的相同的简谐波叠加简谐波叠加时，彼此同步进入和退出的结果。

时，彼此同步进入和退出的结果宽带频谱通常将表示为一个尖峰脉冲幅值上下波动n当对这个尖峰进行细化谱分析时，发现实际上有两个很靠近的尖峰，这两个尖峰频率之差就是拍振在平常频率范围的测量中常常看不到这个拍频，因为拍频都是低频的第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 56学习课件2024/8/1957 右图中，两简谐波的合成包络波形即拍振拍振，其振幅随时间作周期性的缓慢变化，在宽带频谱中显示其本身，并且当一个频率的时域波形与另一个频率的时域波形同相位进入时产生最大振动最大振动，而当这两个频率相位差180度时产生最小振动最小振动第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 57学习课件2024/8/1958            扬州某石油化工厂主压缩机组在超负荷20%工作条件下运转时，整体出现较强噪音，噪音体现为低频的低频的“嗡嗡—嗡嗡”声和高频的连续噪音声和高频的连续噪音测点布置如图5.23所示： 实例：拍频振动实例：拍频振动 P1 P4 P6 P9 P12 P15 P18P2 P3 P5 P7 P8 P10 P11 P13 P14 P16 P17 P19 P20 电机 增速器 压缩机图图5-23 扬州某石油化工厂主风机测点布置图扬州某石油化工厂主风机测点布置图58学习课件2024/8/1959         P4测点的时/频域波形如图所示。

从电机机身水平及垂直方向拾取的振动数据分析，“嗡—嗡”噪音的振动频率应为1Hz，其振动是由于电机的电磁力矩频率（99.9Hz）与电机转子旋转频率的二倍频（98.9Hz）之间形成的一种拍频振动拍频振动现象第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 59学习课件2024/8/1960            分析引起拍频的原因原因，一是一是电机转子与定子间气隙不均匀、磁场中心偏移、定子绕组松动、转子断条等造成磁场不平衡，引起引起电磁力矩加大，二是二是转子的不平衡、不对中、弯曲引起引起转子旋转频率的二倍频成分振动增大            解决方案解决方案一是一是对转子做做动平衡、矫直，调整对中，二是二是检查检查定子绕组及转子鼠笼条，调整调整定子、转子同心等第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 60学习课件2024/8/1961十、机器软十、机器软脚脚及与之相关的共振及与之相关的共振 1．软脚            固定螺栓松动到可以用手动拧紧程度，机器的底脚大大翘曲，这时便出现软脚这不总是会引起大的振动增大然而，如果软脚影响了对中或电动机气隙、同心度，则会引起明显的振动增大。

2．弹性脚            弹性脚会引起引起大的框架变形，导致导致振动和力增大，框架中轴承座等应力增大在试图调整底脚水平度时，强制把弹性脚的固定螺栓向下拧紧，会出现这种情况3．相关脚            与把固定螺栓或螺栓组合松开到松开到可手动拧紧程度时相比较，相关脚的共振可以使振动幅值剧烈增大增大五倍到到十倍甚至甚至更大拧紧时，这个固定螺栓可明显改变该底脚或机器框架本身的自然频率自然频率第一节第一节 旋转机械典型故障的机理和特征旋转机械典型故障的机理和特征 61学习课件2024/8/1962第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术            有资料显示仅有10%～20%的轴承达到或接近设计寿命其余部分因为如下各种原因达不到设计寿命达不到设计寿命：润滑不当，使用错误的润滑剂；润滑剂或轴承内混入赃物或杂质；运输或存放不当；选型不当、安装错误等           总体来讲，滚动轴承异常的基本形式基本形式有六种一、滚动轴承异常的基本形式一、滚动轴承异常的基本形式 62学习课件2024/8/19631．疲劳剥落           在滚动轴承中，滚道和滚动体表面既承受载荷，又相对滚动。

由于交变载荷的作用，首先首先在表面一定深度处形成裂纹，继而继而扩展到使表层形成剥落坑，最后最后发展到大片剥落这种疲劳剥落现象造成了运行时的冲击载荷，使振动和噪声加剧 2．磨损            滚道和滚动体间的相对运动及杂质异物的侵入都引起表面磨损，润滑不良加剧了磨损磨损导致轴承游隙增大，表面粗糙，降低了降低了机器运行精度，增大了增大了振动和噪声3．塑性变形            轴承因受到过大的过大的冲击载荷、静载荷、落入硬质异物等在滚道表面上形成凹痕或划痕，而且一旦有了压痕，压痕引起的冲击载荷会进一步使邻近表面剥落由载荷的累积作用或短时超载会引起轴承的塑性变形第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 63学习课件2024/8/19644．腐蚀            润滑油、水或空气中水分引起引起表面锈蚀，轴承内部有较大电流通过造成造成的电腐蚀，以及轴承套圈在座孔中或轴颈上微小相对运动造成造成的微振腐蚀5．断裂            常因载荷过大或疲劳引起轴承零件破裂热处理、装配引起的残余应力，运行时的热应力过大过大也会引起断裂6．胶合            在润滑不良，高速重载下，由于由于摩擦发热，轴承零件可以在极短时间内达到很高的温度，导致导致表面烧伤，或某处表面上的金属粘附到另一表面上。

第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 64学习课件2024/8/1965二、滚动轴承的振动诊断方法二、滚动轴承的振动诊断方法 1．有效值和峰值判别法——有效值适用于适用于磨损这类异常，但不宜用于不宜用于剥落、压痕这类具有瞬变冲击振动的异常，此时峰值比有效值适用2．峰值因数法——优点优点是不受轴承尺寸、转速、负荷的影响，也不受振动信号绝对水平的影响，但这种方法对磨损这类异常几乎无检出能力3．概率密度分析法——轴承由于由于磨损、疲劳、腐蚀、断裂、压痕、胶合等因素会使轴承振幅增大增大，振动谐波增多，高密度区增高，而两旁的低密度区向外扩展扩展此时利用峭度作为诊断特征量将很有效4．低频信号接收法——直接测量因精加工表面形状误差或疲劳剥落而出现的脉冲频率由于很难发现很难发现轴承早期故障，仅在简单机器中采用第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 65学习课件2024/8/19665．中频带通滤波法——设定相应带通滤波频带，检测轴承外环一阶径向固有振动频率，根据其出现与否作出诊断6．谐振动信号接收法——此法以（30—40）kHz作为监测频带，捕捉捕捉轴承其它元件的固有振动信号作为诊断依据。

此法对传感器频响特性要求很高要求很高值得一提的是，合理利用加速度传感器系统的一阶谐振频率作为监测频带，同样可以达到诊断滚动轴承故障的目的7．包络法——美国ENTEK公司开发的g/SE技术即即采用包络法8．高通绝对值频率分析法——将将1kHz高通滤波后的波形作绝对值处理，再再进行频率分析，即可即可判明各种故障原因第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 66学习课件2024/8/1967三、滚动轴承故障发展的四个阶段三、滚动轴承故障发展的四个阶段 1．第一阶段  滚动轴承故障初始阶段            滚动轴承故障的最早的指示最早的指示出现在从约20K到60K赫兹频率范围内的超声频率，后来后来，滚动轴承磨损增大时，通常频率下降到约1K到8K赫兹，这些可以用振动尖峰能量g/SE、高频加速度（HFD）g和冲击脉冲SPM来评定这些频率n例如，在滚动轴承故障第一阶段中，振动尖峰能量值首首先先出现为0.25g/SE，实际的值与测量位置和机器的转速有关采集g/SE谱可揭示和证实滚动轴承是否是否处于滚动轴承故障发展的第一阶段中第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 67学习课件2024/8/19682．第二阶段  滚动轴承轻微故障阶段            轻微的滚动轴承故障开始“瞬态扰动”滚动轴承的零件的自然频率，这些自然频率主要出现主要出现在500到2K赫兹频率范围内。

这些自然频率也可能是滚动轴承支承结构的自然频率自然频率n在滚动轴承故障的第二阶段末期，在自然频率的左侧和右侧出现边带频率振动尖峰能量的总量值增大，例如，从0.25g/SE增大到0.5g/SE第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 68学习课件2024/8/19693．第三阶段  滚动轴承宏观故障阶段            在滚动轴承故障的第三阶段中，出现滚动轴承故障频率及其谐波频率当滚动轴承的磨损扩展时，出现更多更多阶次的滚动轴承故障频率的谐波频率，边带频率数量增多，在轴承故障频率的谐波频率和轴承零件的自然频率的两侧的边带数量都增多，振动尖峰能量的总量值继续增大n例如从0.5g/SE增大到5g/SE，这时，已经可以看到滚动轴承的磨损，并且，磨损扩展到滚动轴承的周围，尤其是伴随在轴承故障频率两侧有许多清晰的边带时g/SE谱、高频解调和包络频谱帮助证实滚动轴承故障的第三阶段这时，应该更换滚动轴承了，与振动频谱中滚动轴承的故障频率的幅值无关第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 69学习课件2024/8/19704．第四阶段  滚动轴承故障最后阶段            朝着滚动轴承故障发展的最后阶段发展，甚至影响转速频率的振动幅值。

该频率的幅值增大，通常还引起转速频率的许多谐波频率的幅值增大离散的滚动轴承故障频率和轴承零件自然频率实际上开始“消失”，被随机的宽带高频“噪声地平”代替n此外，高频噪声地平和振动尖峰能量两者的幅值事实上可能减小，但是但是，恰好到损坏之前，振动尖峰能量和高频加速度值通常增大到过大的幅值第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 70学习课件2024/8/1971案例一案例一 滚动轴承故障的诊断滚动轴承故障的诊断 n轴承每一种零件有其特殊的故障频率n随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频n还可用非频率域的诊断方法，如共振解调电机离心泵PIPO1X2X频率故障基本频率6.71X基本频率的四个谐波71学习课件2024/8/1972带滚动轴承的机械的频谱特点带滚动轴承的机械的频谱特点 不平衡不对中松动滚动轴承故障频率72学习课件2024/8/1973四、四、g/SE技术在滚动轴承故障诊断中的应用技术在滚动轴承故障诊断中的应用 1．基本原理             美国ENTEK公司开发的g/SE技术提供了提供了滚动轴承故障诊断的一个便捷平台，首先首先简单介绍一下其基本原理：n由于轴承元件的缺陷，滚动体依次依次滚过工作面缺陷受到反复冲击而产生的低频脉动，称为称为轴承的“通过振动”，滚动轴承异常而在运行中产生脉动时，不但不但引起高频冲击振动，而且而且此高频振动的幅值还受到脉动激发力的调制；第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 73学习课件2024/8/1974ng/SE实际是一种滤波器，它运用包络法将上述经调制的高频分量拾取，经放大，滤波后送入解调器，即可得到原来的低频脉动信号，再经再经快速傅立叶变换（FFT）即可获得g/SE谱；n包络法把与滚动轴承故障有关的信号从高频调制信号中解解调调出来，从而避免避免与其它如不平衡、不对中等低频干扰的混淆，故有很高的诊断可靠性和灵敏度，可根据包络信号的频率成份识别出产生故障的元件（如内环、外环、滚动体）来。

因此，当测试滚动轴承时，我们使用g/SE滤波器测量g/SE总值和频谱，可以发现滚动轴承的早期故障并跟踪其发展趋势第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 74学习课件2024/8/19752．轴承故障频率计算            从轴承频率项数据库中查询出案例中各轴承的故障频率，见下表轴承号轴承型号转速基频滚动体外环内环1#SKF2318489rpm1.485.8813.6617.452#SKF63261308rpm21.8047.8768.28106.083#NSK6309Z1752rpm29.2058.4289.23144.35第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 75学习课件2024/8/1976案例二案例二 轴承综合（内环、外环、滚动体）故障轴承综合（内环、外环、滚动体）故障 n左图左图可见清晰的内环故障频率17.98Hz谐频成份、外环故障频率13.47Hz成份及滚动体故障频率5.46Hz成份，说明1#轴承存在严重故障n右图右图则是更换轴承后的gSE谱，可见故障已排除  1#轴承轴承g/SE故障谱图故障谱图 更换更换1#轴承后轴承后g/SE谱图谱图 76学习课件2024/8/1977         1#轴承实际损坏情况见下图，其内环已产生一贯穿裂纹，且外滚道沿圆周方向约120°范围存在大量疲劳剥落。

 第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 77学习课件2024/8/1978案例三案例三 轴承外环故障轴承外环故障              经现场测试发现，其g/SE谱（左图左图）中外环故障频率68.51Hz成份占绝对优势，说明2#轴承外环存在故障症状这一故障隐患自发生以来，分别于2004年3月5日给轴承加注润滑脂，于3月19日对该处联轴节进行找正，每次处理后振动幅值均有明显下降，但很快便即复升，观察右图中的状态趋势线已可以得出这样的结论：其趋势峭度越来越大，该设备故障的最终表现形式——轴承故障已发展至后期3月24日，我们对该轴承成功进行了更换，修后恢复正常78学习课件2024/8/1979         轴承损伤情况主要表现为外滚道、内滚道表面产生一圈凹痕，其中外滚道损伤情况尤为严重，凹痕最深处约0.3mm左右 第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 79学习课件2024/8/1980案例四案例四 轴承滚动体故障轴承滚动体故障 n3#(P71)轴承存在滚动体故障频率57.86Hz成份，判断可能是滚动体产生磨损n润滑脂发黑失效是引起滚动体磨损的主要原因。

主要原因 80学习课件2024/8/1981五、采用冲击脉冲法诊断滚动轴承故障五、采用冲击脉冲法诊断滚动轴承故障             冲击脉冲法是瑞典瑞典SPM公司的专利技术公司的专利技术从20世纪80年代起，我国企业广泛应用冲击脉冲法诊断滚动轴承故障，取得显著的成效由于采用冲击脉冲法诊断滚动轴承简便有效，最受企业欢迎即使到了跨入21世纪的今天，冲击脉冲法仍然是用于现场简易诊断的有效手段有效手段之一1．冲击脉冲法的基本原理            冲击脉冲法从本质上来说仍属于振动诊断振动诊断的范围，但但它又与一般的振动诊断在实施步骤和判别方法上都有很大的差别            第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 81学习课件2024/8/1982n处于高速运转高速运转中的滚动轴承，承受着整个转子的动、静负荷，工作条件极其严酷，因此，对轴承的质量、运转条件都有很高的要求轴承上的每一点缺陷，如滚动体疲劳剥蚀、滚道磨损，保持架变形或者断裂，内外圈与轴、孔配合松动而产生摩擦，以及缺乏润滑油或油中混入杂质等，都会在轴承振动信号中反映出来n滚动体的冲击会产生宽带高频冲击脉冲振动，冲击脉冲形成高频压缩波在金属内部传递给轴承座。

这种高频压缩波一旦被安置在轴承座上的传感器所接收，经测量仪器处理后，显示出轴承的高频冲击脉冲，就可以据此判断轴承处于何种状态第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 82学习课件2024/8/1983        冲击脉冲计冲击脉冲计是冲击脉冲法原理诊断滚动轴承的专用仪器其加速度传感器（即冲击脉冲探头）对输出信号的处理有别于一般的振动法它对振动信号不作宽频带测量，而只是在传感传感器的固有频率器的固有频率上测量图图5-38 CMJ-1型冲击脉冲计结构简图型冲击脉冲计结构简图1—壳体 2—扬声器 3—发光二极管 4—预置拨盘5—工作拨盘 6—探头（加速度传感器）n 轴承的冲击振动经轴承座传播到加速度传感器上，激起其固有频率固有频率的减幅振荡，这个振动的幅度与轴承故障的严重程度成正比在我国企业得到广泛应用的国产CMJ-1型冲击脉冲型冲击脉冲计计就属于这类仪器，图5-38就是它的结构示意图第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 83学习课件2024/8/1984n由于这种冲击脉冲计把轴承转速转速和轴承大小（内径）大小（内径）两个因素在仪器中归一归一到同一个尺度上，使得仪器的指示值仅与轴承损伤程度有关，各种类型、各种尺寸的滚动轴承只要凭只要凭冲击脉冲值（即地毯值dBc和标准值dBN）就可以直接判断被测轴承是否存在故障以及故障和程度。

即使即使在测试前不掌握被测轴承的运行档案，也只需知道只需知道轴承转速和内径就可以实行诊断了n而了解轴承的转速和内径是比较容易做到的到了20世纪90年代，虽然又有电脑轴承分析仪之类的仪器问世，但操作条件都比CMJ-1冲击脉冲计繁琐得多，仅了解轴承各项参数这一条在现场就难于作到，因而给现场使用带来很大的麻烦，远没有操作CMJ-1型脉冲计简便            第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 84学习课件2024/8/1985n应当指出，采用应当指出，采用冲击脉冲法诊断滚动轴承，只能判明轴承的总体状态是正常还是异常，以及损伤的严重程度，但不能但不能如频谱分析一样确定其中哪个元件损坏不过，不过，这在生产现场设备维修中能做到这一点也已经够了因因为为对滚动轴承这样的易损件，只要只要其中任何一个元件损坏，都得进行整个轴承更换，从来从来没有修复的先例，所以无需将故障定位到某个元件上第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 85学习课件2024/8/19862．冲击脉冲法实施要点            采用冲击脉冲法诊断滚动轴承，为取得最佳效果，必须掌握几个要点：⑴⑴ 选择测点选择测点  为了准确地判断轴承的状态，必须掌握准确的信息。

因此在选择轴承测点时，应遵守以下几条原则：①测点要选在轴承的承载区，一般为轴承的下部，对着轴的转向位置，如图5-40所示            第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 86学习课件2024/8/1987冲击脉冲计的传感器探头抵住轴承座的不同部位，其检测的灵敏度差别很大差别很大，如图5-41所示如果在承载区内灵敏度为100%，那么在偏离承载区方向±45°的部位处则下降下降为95%，而在轴向则降为22%～25%所以测点应尽可能选在承载区±45°的区间内图图5-40 使用使用CMJ-1测点位置示意图测点位置示意图1—滚动轴承 2—轴承座 3—冲击脉冲探头n—轴承转速 d—轴承内径 A—测点图图5-41 滚动轴承不同测量部位脉冲衰减情况滚动轴承不同测量部位脉冲衰减情况 第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 87学习课件2024/8/1988②选择测点必须考虑传递通道对信号的影响滚动轴承引起的冲击振动，由冲击点以半球面波的方式向外传播，通过轴承零件、轴承座传递到箱体或机架应该保证在轴承和探头间有直线传递路径，且测点离轴承外圈的距离越短、越直越好，其距离一般不超过75mm。

n振动信号每通过一次零件界面，其能量损失达80%因此，要要尽量尽量减少传递通道上的中间界面，只有只有一个界面最理想，如图5-40中之测点A即是理想测量部位此外，在信号传递途中，还应该尽量避开尽量避开空腔、水套、填料、螺栓之类的中间介质或机器零件，以防止防止信号衰减从左图所举例子中，我们可以得到这方面的启示 n 另外另外，凡设置有防护罩遮盖的测点位置，测量时应拆离防护罩（如测量电动机尾部轴承时），或者或者事先在测点处将防护罩开一个能安置传感器探头的圆孔第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 88学习课件2024/8/1989③探头抵住轴承部位的曲率半径（r）要大于大于探头顶端的球面半径（对于CMJ-1型冲击脉冲计r>8mm）这样，才能够保证探头与被测面有良好的接触，如右图所示④被测面要光洁，去掉去掉厚实的油漆表层或其他绑涂物，让探头与金属直接接触，防止防止压缩波受阻尼衰减图图5-42 冲击脉冲测试测点选择正误举例冲击脉冲测试测点选择正误举例a) 脉冲波应直线传播；b) 传递通道界面越少越好图图5-43 探头接触面正误举例探头接触面正误举例 第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 89学习课件2024/8/1990⑵⑵ 注意测试条件注意测试条件      在测试过程中，应使轴承有充分的润滑，并使之承受一定的载荷，以稳定的转速运行，而且每次测试都在大致相同的工况条件下，使用相同的仪器进行，以保证测值的真实性和可比性。

⑶⑶ 排除冲击干扰排除冲击干扰      强烈的外来冲击干扰源的存在，是实施冲击脉冲法的最大障碍，会使测值严重失真，造成造成误判误诊因此要善于识别和排除干扰：①作用于轴承的冲击干扰的来源冲击干扰的来源：冲击干扰主要是主要是由机器本身的机械故障或自身的结构特点所引起的，有时还会受到流体动力噪声的干扰转动部件与定子间的碰擦、连接部位松动、联轴器不对中、水泵汽蚀等均会产生冲击干扰，直接或间接地改变测值的真实性第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 90学习课件2024/8/1991②判断和寻找判断和寻找冲击干扰源的方法：判断和寻找冲击干扰源的简易方法，可在轴承附近的非测区非测区选几个测点（最好是先有界面隔开的地方），测取其脉冲值，如如测值等于甚至大等于甚至大于于轴承测点部位的冲击脉冲值，很可能很可能有干扰源存在，应当进一步确认，必要时须借助其他方法进行测定分析，并予以排除，然后然后再实施冲击脉冲法诊断n应当注意应当注意，有的冲击干扰源并非并非由设备故障产生，而是机械本身的结构特点所固有的特性表现比如比如有些精度不高的齿轮传动机构、曲柄连杆机构等机械部件，都是形成冲击的发源地。

每碰到这种情况，就不能采用常规的判别方法了第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 91学习课件2024/8/1992⑷⑷ 准确判读准确判读dBc和和dBN  n采用CMJ-1冲击脉冲计测取冲击脉冲值（dBc和dBN），都不不是是数字显示，要靠要靠辨别声光信号去判读，测量时，通过调节工作拨盘：n如果从扬声器里听到的是听到的是连续声与间断之间的欲断而未断的声音，其时测得的值为dBc值；n如果从扬声器里听到的是听到的是间断声，相隔相隔约10s才能听到一次发声，其时发光二极管与声音同步闪烁同步闪烁，这时测得的就是dBN值，声音间隔不规则也不要紧n参看图5-44图图5-44 判读判读dBc和和dBN 第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 92学习课件2024/8/1993⑸⑸ 建立判别标准建立判别标准  采用CMJ-1型冲击脉冲计诊断滚动轴承，首先首先要调节预置拨盘，使轴承内径和转速两个刻度值对齐对齐，其时读出读出轴承的初始值dBi，然后然后测取轴承的地毯值dBc和标准值dBN，据此二值即可按下列判别准则判断轴承的状态：①当dBc≤10dB，dBN≤20dB，轴承状态良好。

②当20dB＜dBN≤35dB时，轴承有早期损伤，要密切监视③当dBN＞50dB时，轴承损伤严重，应检查更换第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 93学习课件2024/8/1994脉冲值dBN与轴承寿命关系如图5-45所示图图5-45 冲击脉冲值与轴承寿命的关系冲击脉冲值与轴承寿命的关系第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 94学习课件2024/8/1995④④轴承润滑不良轴承润滑不良  （如缺乏润滑油或油中混有杂质等），虽然不属于轴承本身的故障，但却与轴承故障有着密切的联系事实上事实上，许多轴承故障就是由润滑不良引发的所以在现场诊断中，常常把对轴承润滑状况的检测也当作对轴承诊断的内容之一利用CMJ-1冲击脉冲计，通过测量地毯值dBc和标准值dBN，从两者的数值大小和相互比较中可以作如下判别：n如果dBc和dBN增大增大（一般dBC＞20dB），且两者数值比较接近，dBN稍稍大于大于dBc，那么可判轴承润滑不良n当轴承润滑不良时，dBc和dBN的关系可参看图5-46图图5-46 轴承润滑不良时轴承润滑不良时dBc和和dBN值比较值比较第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 95学习课件2024/8/19963．诊断实例．诊断实例  冲击脉冲法广泛应用于现场滚动轴承的故障诊断，特特别适用于别适用于那些运行平稳的机电设备，如如电动机、离心式水泵、离心式风机等类设备。

只要操作方法得当，确诊率可达到90%以上下表列举了几个典型的实例序号诊断对象冲击脉冲值/dBc测值特征状态判别结果验证dBcdBN1电动机尾部轴承4752两值均较大均较大，且数值较接近较接近润滑不正常润滑不正常润滑脂干涸油质已发黑2风机前轴承1542dBN值较大，且比dBc大得多轴承元件损伤保持架断裂，内圈滚道表面脱落，有凹坑3水泵轴承3856dBN严重超标，且与   dBc相差较大轴承损伤严重保持架松脱4水泵电机前轴承3545dBN值较大轴承存在故障内圈松动，并发生端部摩擦5 C616车床主轴承3035两值大小较接近大小较接近轴承状态不好轴承状态不好润滑不良润滑不良影响了工件的加工精度，是刚购进的新轴承，因质量差而退货6深井泵轴承3032两值相当接近相当接近轴承轴承润滑状态润滑状态不良不良轴承润滑油眼堵塞，清水进入轴承第二节第二节 滚动轴承故障诊断技术滚动轴承故障诊断技术 96学习课件2024/8/1997第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术            齿轮传动是机械设备中最常见最常见的传动方式齿轮异常又是诱发机器故障的重要因素重要因素n由于齿轮制造、操作、维护以及齿轮材料、热处理、运行状态等因素的不同，会产生各种形式的异常。

齿轮异常的基本形式齿轮异常的基本形式有齿面磨损、、齿面胶合和和擦伤、、齿面接触疲劳（点蚀）、、弯曲疲劳与断齿、、齿面塑性变形等，，其中断齿和点蚀断齿和点蚀是齿轮故障的主要故障主要故障模式n齿轮异常还可分为局部的和分布的，前者前者集中于某个或几个齿上，后者后者分布在齿轮各轮齿上如如齿面磨损和点蚀就是分布缺陷分布缺陷，而断齿则是局部缺陷局部缺陷，或者说是集中缺陷集中缺陷97学习课件2024/8/1998一、齿轮振动监测及频域故障诊断一、齿轮振动监测及频域故障诊断            通常是在齿轮箱上测取振动信号，通过FFT处理后，作振动信号的功率谱分析功率谱分析，借以监测和诊断齿轮运行工况1．啮合频率及各次谐波的分析 1S(f) 2 3 f图图5-47 磨损的典型频谱磨损的典型频谱（虚线为磨损后情况）n齿轮处于正常正常或异常异常状态下，啮合频率振动成分及其谐波总是存在总是存在的，但但两种状态下的振动水平是有差异的。

啮合频率及其各阶谐波成分和齿轮磨损有关n随着随着齿轮的磨损，频谱上啮合频率及其各阶谐波幅值幅值都会上升上升，见图5-47第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 98学习课件2024/8/1999        可见该设备Ⅱ级减速齿轮啮合频率178.8Hz成分存在存在一很高的以过桥轴工频为间隔的下边频172.73Hz成分，说明说明齿轮有偏载迹象2．边频带分析 ⑴⑴ 当齿轮偏心，齿距齿距缓慢的周期变化及载荷载荷的周期波动等缺陷存在时，齿轮每转一周，缺陷重复作用一次，根据调制原理，在啮合频率及其谐频的两侧将产生mfc±nfz（m,n=1,2,3,…）的边带边带值得注意的是，与偏心有关联的常常是下边频带下边频带，即它即它仅有仅有fc－nfz的成分（注：fc＋nfz的成分由于很矮，可以忽略不计），如图所示：第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 99学习课件2024/8/19100⑵⑵ 转轴上联轴节联轴节不平衡、不对中等故障会在啮合频率及其谐频两侧两侧产生mfc±2nfz（m,n=1,2,3,…）的边带边带⑶⑶ 齿面剥落、裂纹、断齿会产生周期脉冲周期脉冲，产生局部故障特有的瞬态调制，在啮合频率及其两侧产生一系列边带一系列边带。

n 其特点特点是：边带阶数多而谱线分散，由于高阶边频的互相叠加而使边频形状各异⑷⑷ 齿轮“点蚀”等分布故障分布故障其边带阶数少、而集中在而集中在啮合频率及其谐频的两侧两侧第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 100学习课件2024/8/19101二、齿轮频谱二、齿轮频谱1．齿轮正常时的频谱正常齿轮的频谱表示表示高速齿轮和低速齿轮的转速，齿轮的啮合频率和非常小非常小的齿轮啮合频率的谐波频率齿轮啮合频率通常在它们的两侧有高、低速齿轮的转速频率边带所有尖峰的幅值都很小幅值都很小，没有没有激起齿轮的自然频率已知齿轮的齿数时，建议数采时频率范围高限设定为至少至少3.25倍啮合频率，如果不知道齿轮的齿数，把频率范围设定为每根轴的转速的100倍2．齿磨损齿磨损的关键指示关键指示是激起激起齿轮的自然频率和和在此齿轮自然频率两侧伴有磨损的齿的转速频率边带当齿轮磨损明显时当齿轮磨损明显时，虽然虽然边带的幅值高并且并且有齿轮齿合频率两侧出现的边带数量增多，但是但是齿轮啮合频率的幅值可能变化可能变化也可能不变化可能不变化第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 101学习课件2024/8/191023．齿的负载齿轮啮合频率往往往往对齿的负载非常敏感。

齿轮啮合频率的幅值高未必未必一定指示有故障，尤其是尤其是如果边带频率幅值保持较小，没没有激起有激起齿轮自然频率的时候为了频谱比较有意义，每次测量分析都应该在系统处于最大负载下运转时进行4．齿轮偏心和齿隙游移在齿轮啮合频率两侧十分高的边带幅值往往说明往往说明齿轮偏心（常常是下边频带更突出）齿隙游移齿隙游移或或两根齿轮轴不平行轴不平行，使一个齿轮的转速或或另一个齿轮的转速调制调制齿轮啮合频率的幅值，边带频率的间隔指示哪个齿轮有故障如果如果齿轮偏心是占优势占优势的故障，则则偏心的齿轮的转速频率的幅值通常较高通常较高第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术     边带边带是比齿轮啮合频率本身更好的齿磨损的指示而且而且，虽然齿轮啮合频率的幅值是可以接受的，但是但是2倍啮合频率或或3倍啮合频率，尤其尤其是3倍啮合频率的幅值经常很高经常很高102学习课件2024/8/19103n不适当的齿隙游移通常通常要激起齿轮啮合频率的谐波频率和和齿轮的自振频率而且而且它们都伴有转速频率的边带如果如果齿隙游移是故障，则随着则随着负载增大，齿轮啮合频率的幅值常常随随负载增大而减小图5-49指示可能存在齿轮偏心或齿隙游移。

第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 103学习课件2024/8/191045．齿轮不对中n齿轮不对中几乎总是激起总是激起第二阶或高阶齿轮啮合频率谐波频率，并且并且它们都伴有转速边带往往往往只显示小的齿轮啮合频率的幅值，但是但是2倍啮合频率或3倍啮合频率的幅值较高，如图5-50所示：n设定足以采集至少3倍啮合频率谐波频率的最高频率范围很重要，而且而且，2倍啮合频率两侧两侧常伴有2倍转速频率边带请注意，由于齿不对中，齿轮啮合频率及其谐波频率的左侧和右侧的边带频率的幅值不等，引起不均匀磨损第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 104学习课件2024/8/191056．齿断或齿裂齿断或齿裂仅在仅在时域波形中产生产生这个齿的转速频率的大幅值大幅值，另外，它激起激起齿轮自然频率，并伴有并伴有断的或裂的齿的齿轮的转速边带在时域波形中最好检测，断的齿或裂的齿每次试图与跟它匹配的齿轮的齿相啮合时，都出现都出现一个明显的尖峰，如图5-51所示：第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 n两次冲击之间的时间将相相应于应于断的齿或或裂的齿的齿轮转速的倒数，时域中冲击尖峰的幅值往往比往往比谱中的转速频率的幅值高高10到20倍。

105学习课件2024/8/191067．齿轮组合状态问题n齿轮组合状态频率可产生产生齿轮啮合频率的分数倍频率如果如果齿轮有制造缺陷，则将出现则将出现齿轮组合状态频率或其或其谐波频率，如果如果污染颗粒通过齿轮啮合，导致吸入污染颗粒时啮合的齿进入和退出啮合中或者重新定位齿轮时使啮合的齿损坏，于是在定期监测的频谱中突然出现突然出现齿轮组合状态频率必须注意其中齿轮组合状态频率fa=fc／Na式中：fc——齿轮啮合频率；           Na——齿轮组合状态数（即一对啮合齿轮的最大公约数，例如：低速齿轮齿数为48，高速齿轮齿数为18，则这对齿轮的组合状态数为6）第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 106学习课件2024/8/191078．齿摆动故障n大齿轮和小齿轮两者存在故障时两者存在故障时出现出现齿摆动频率齿摆动频率，则大、小齿轮的故障可能是可能是在制造时造成的，或由于或由于错误的处理，或或在在现场造成的它可引起十分大的振动可引起十分大的振动，但是由于它主要出现在低频范围内，所以常被测量不当丢失有这种齿重复故障的齿轮装置通常从松动中发出“轰鸣”声有故障的小齿轮和大齿轮的两者同时进入啮合时发生最大效应，在某些传动中，可能可能仅每转到每两转出现一次。

其中齿轮摆动频率ftr=（fc×Na）／（z1×z2）式中：z1——高速齿轮齿数；           z2——低速齿轮齿数第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 107学习课件2024/8/191089．轴承配合松动n支承齿轮的轴承间隙过大不仅可不仅可激起许多转速频率的谐波频率，还常引起还常引起齿轮啮合频率、2倍啮合频率或3倍啮合频率的大的振动响应大的振动响应这些大幅值的齿轮啮合频率及其谐波频率，振动实际上是对支承齿轮的轴承内松动的响应松动的响应，并并且不是且不是故障的原因n轴承过大的磨损或者或者在安装时轴承装到轴颈上的配合不当可引起可引起这种过大的间隙如果如果不修正，它可引起可引起过大的齿轮磨损和对其它零部件的损坏第三节第三节 齿轮故障及其诊断技术齿轮故障及其诊断技术 108学习课件2024/8/19109第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 109学习课件2024/8/19110n在对三相感应电机进行电气故障诊断时，振动传感器应尽可能径向径向安装在电机的外壳外壳上，而不是象诊断机械故障时那样安装在轴承座轴承座上，如图5-52所示。

 电机             电动机故障诊断包括机械故障诊断机械故障诊断和电气故障诊断电气故障诊断两个方面在工厂实际中，我们经常会遇到这样一类问题，那就是如何界别界别机械故障和电气故障这里我们介绍一个一个识别电磁振动识别电磁振动的基本方法的基本方法，即观察断电前后振动幅值的变化：如断电后振动，即观察断电前后振动幅值的变化：如断电后振动立即消失，是电磁振动；反之则是机械振动立即消失，是电磁振动；反之则是机械振动 第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 110学习课件2024/8/19111一、交流感应电动机故障一、交流感应电动机故障 1．定子偏心，短路的铁芯片或松动的铁芯            定子故障定子故障产生2倍电源频率倍电源频率的大振动，如下图所示定子偏心在转子与定子之间产生不均匀的气隙，产生非常定向的振动在感应电动机中气隙差不应该超过百分之五，在同步电动机中，气隙差不应该超过百分之十软脚和翘曲的基础可产生偏心的定子n松动的铁芯松动的铁芯是由于定子支承刚性弱或松动造成的短路的定短路的定子铁芯片子铁芯片可引起不均匀的局部发热，使定子本身变形这会产生热引起的振动，热引起的振动随着运转时间的延长可明显增大，造成定子变形和静止气隙故障。

第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 111学习课件2024/8/19112           如果电机的输入电压是三相平衡的（可以用电压表确认），那么其三相电流也应该是平衡的2．用平衡法诊断定子绕组故障的基本原理第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 112学习课件2024/8/191133．转子偏心（可变气隙）            偏心的转子偏心的转子在转子与静子之间产生旋转的可变的气隙可变的气隙，引起引起脉冲振动，通常在电源频率的2倍谐频与与最靠近的转速频率的谐波频率之间之间，常常需要“细化”谱分离2倍电源频率与转速频率的谐波频率偏心的转子偏心的转子产生2倍电源频率倍电源频率及其及其两侧的极通过频两侧的极通过频率（率（FP）边带）边带(P44)、转速频率转速频率及其及其两侧的极通过频率边带两侧的极通过频率边带，极通过频率本身出现在低频处n软脚或不对中由于变形实际上是机械的机械的而不是电气的故障，常会引起引起可变的气隙转子偏心（可变气隙）典型频谱如下图所示：（P84）第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 113学习课件2024/8/191144．转子故障            右图是交流感应电动机的内部结构示意图。

由于转子转子是电动机的主主要部件要部件，因此研究其故障特征非常必要        目前诊断转子绕组故障主要采用谱分析法谱分析法，其原理原理是：如果转子回路有缺陷（如鼠笼断条、端环开焊），则转子回路的电气不平衡会通过通过电磁偶合对定子电流进行调制调制，并且调制度调制度的大小的大小与转子电流的不平衡程度及电机负载大小成正比成正比第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 114学习课件2024/8/19115 转子会感应出转子会感应出频率为频率为sfsf的三相电流的三相电流（（s s为转差率，为转差率，f f为电源频率）为电源频率）在定子电流上会观察到调幅波,其载波载波频率频率为电源频率f,调制波频率调制波频率为2sf115学习课件2024/8/19116在频谱图中同时出现两个两个由2sf调制产生的谱峰调制产生的谱峰，其频率频率分别为f-2sf和f+2sf第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 116学习课件2024/8/19117•定子电流频谱中主峰主峰与两个旁辨旁辨的幅值差幅值差：正常时：正常时：>50dB（（断条率断条率<2%））有断条：有断条：<45dB（（断条率断条率>4%））117学习课件2024/8/19118n通常是用钳型电流表（带信号输出以便连接仪器）和数据采集器定期对电机定子电流进行监测，一旦上述幅值差小于50dB，或与或与正常时比较有较大幅度的下降，就应引起高度注意。

n在测量时需要注意需要注意: 1)三相电源电压应比较稳定和平衡; 2)电机应接近满负载运行n如果发现发现三相定子电流有较大差别，则应怀疑应怀疑定子绕组有缺陷最好最好先排除定子异常，然后然后再诊断鼠笼状态第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 118学习课件2024/8/19119            下面，我们再来看一下转子故障的振动频谱特征断的或裂的转子条或者短路环（即端环）、转子条和短路环之间接触不良、或者或者短路的转子铁芯片将产生将产生转速频率的大振动及其两侧的极通过频率边带此外此外，这些故障常产生转速频率的第二，第三，第四和第五阶谐波频率两侧的极通过频率边带n转子条通过频率（等于转子条数目乘以转速频率）或者或者它的谐波频率、两侧的2倍电源频率边带指示了指示了转子条松动或者或者脱开n松动的转子条与端环之间电气引起的电弧常表示常表示出很高的幅值的2倍转子条通过频率并且伴有并且伴有2倍电源频率边带，但是但是，转子条通过频率的振动幅值不增大转子条裂或断的典型频谱如下图所示：第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 119学习课件2024/8/191205．交流电机相位问题（接头松动）           由于由于松动或者断裂的接头引起引起的相位问题可产生可产生2倍电源频率的过大的振动，并且并且2倍电源频率两侧伴有1/3倍、2/3倍电源频率的边带，如下图所示：第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 n如果如果不解决相位问题，2倍电源频率处的振动幅值可能很高。

如果如果有故障的接头只是偶尔接触，则它尤其成为问题为了防止灾难性破坏，必须修理松动或者断开的接头120学习课件2024/8/19121二、交流同步电动机故障二、交流同步电动机故障 n 如P85—图5.60所示，同步电动机中定子线圈松动将产生线圈通过频率的很大的振动，线圈通过频率伴伴有有1X转速频率边带（P44：线圈通过频率等于定子线圈数目乘以转速频率，定子线圈数目等于极数目乘以每两极的线圈数目） n两侧2倍电源频率边带频率的大振动幅值尖峰也可指示同步电动机故障第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 121学习课件2024/8/19122三、直流电动机及其控制故障三、直流电动机及其控制故障             直流电动机由于其特殊的优点，如如易于实现大功率调速，目前仍然得到广泛的应用，因此有必要对其故障诊断方法进行简要的阐述1．正常的频谱            用振动分析方法可以检测直流电动机及其控制的许多故障问题全波检波电动机六个可控硅整流器产生6倍电源频率倍电源频率，而半波检波电动机三个可控硅整流器产生3倍电源频率倍电源频率，即可控硅整流器起动频率在直流电动机频谱中通常存在可控硅整流器起动频率，但是其幅值很小。

请注意，不存在电源频率的谐波频率尖峰2．断裂的电枢绕组，接地故障或系统调整故障            当直流电动机频谱中可控硅整流器起动频率或2倍可控硅整流器起动频率处振动幅值大占优势时，通常这指示通常这指示断裂的电动机绕组故障或是或是电气控制系统的调整故障问题如果是控制问题，只要适当调整便可明显地降低可控硅整流器起动频率或2倍可控硅整流器起动频率的振动幅值第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 122学习课件2024/8/19123        警告：警告：在对电动机排故之前，应该知道起动卡和可控硅整流器的组态的号，起动卡的号等等3．起动卡有故障或者保险丝烧断            当一张起动卡不能起动时，则失去电源频率，它可引起电动机重复的瞬态转速变化这可导致这可导致1/3倍可控硅整流器起动频率和2/3倍可控硅整流器起动频率的大振动幅值，其中1/3倍可控硅整流器起动频率与电源频率对于半波检波，2/3倍可控硅整流器起动频率与2倍电源频率对于全波检波直流电机可控硅整流器系统起动卡有故障或者或者保险丝烧断时的典型频谱如图5-61所示第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 123学习课件2024/8/191244．可控硅整流器故障，控制卡短路，接头松动，保险丝烧断n可控硅整流器故障、控制卡短路、接头松动等故障可产生可产生电源频率和可控硅整流器起动频率许多组合的明显的振动幅值尖峰。

n通常，损坏一个可控硅整流器，可在六个可控硅整流器的电动机中引起电源频率和2到5倍电源频率大幅值的振动，如下图所示第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 124学习课件2024/8/191255．直流电机可控硅整流器系统比较器卡故障           比较器卡故障引起转速波动或“摆动”这引起磁场不断破坏和再产生这些边带常接近转速的波动，需要高分辨率的频谱仪才能检测它们这些边带也可能是由于磁场产生和再产生造成的6．电流通过直流电动机的轴承           一系列频率间隔等于等于轴承外环故障频率，甚至甚至如果轴承外环和轴承内环两者都存在都存在这种波动，通常可检测出电气引起的波动第四节第四节 电动机故障诊断技术电动机故障诊断技术 125学习课件2024/8/19126第五节第五节 皮带驱动故障诊断技术皮带驱动故障诊断技术 n皮带磨损、松动、不匹配时，通常引起通常引起皮带频率的1倍到4倍的频率，如下图所示：一、磨损的，松动的或不匹配的皮带一、磨损的，松动的或不匹配的皮带n2倍皮带频率（P45）往往是占优势的尖峰这些振动幅值通常不稳定，有时还伴有还伴有驱动电动机或被驱动机器的转速频率转速频率。

n在同步皮带驱动中，同步皮带频率处大振动幅值指示指示磨损或皮带轮不对中同步皮带（链）传动频率将指示指示同步皮带（链）传动的故障126学习课件2024/8/19127二、皮带、皮带轮不对中二、皮带、皮带轮不对中 n 皮带轮不对中在轴向方向产生产生转速频率占优势的大振动驱动电动机对被驱动机器转速频率的幅值之比与采集数据的位置、相对质量和框架刚性有关n皮带轮不对中时，电动机最大的轴向振动常常是常常是风机转速频率，反之亦然把相位滤波器设定在最大轴向振动幅值的皮带轮转速频率，测量相位，然后与在每个转子的轴向方向这个具体的频率处的相位作比较，可以证实之第五节第五节 皮带驱动故障诊断技术皮带驱动故障诊断技术 127学习课件2024/8/19128三、皮带轮偏心三、皮带轮偏心n见下左图，皮带轮偏心距为e偏心的皮带轮引起偏心的皮带轮的转速频率的大振动，如右图所示振动幅值通常通常在皮带成一直线的方向最大，表现在表现在驱动和被驱动机器两者的轴承上n有时可以对锥形锁紧螺栓加垫圈便可以平衡偏心的皮带轮然而然而，即使平衡了，偏心仍会引起振动和皮带中交变疲劳应力相位分析表明是水平和垂直方向相位差约90度或180度，则可证实是皮带轮偏心。

第五节第五节 皮带驱动故障诊断技术皮带驱动故障诊断技术 128学习课件2024/8/19129n如果皮带自然频率接近或或者与者与电动机或被驱动机器的转速频率一致，皮带共振可引起大的幅值振动，如下图所示：四、皮带共振四、皮带共振第五节第五节 皮带驱动故障诊断技术皮带驱动故障诊断技术 n改变改变皮带张力、皮带长度或皮带横截面可以改变皮带的自然频率在测量皮带轮或轴承的响应时，张紧然后松开皮带，可以检测皮带的自然频率然而运转时然而运转时，皮带自然频率趋向于略高略高于拉紧侧的皮带的自然频率，低于低于松弛侧的皮带的自然频率129学习课件2024/8/19130第六节第六节 利用征兆的故障诊断方法利用征兆的故障诊断方法             对于单一类型的故障，可从机组运行的机理上找出该故障发生时的各种征兆表现，这是通常所说的从已知故障到征兆的研究方法，是正问题正问题而在诊断故障时，人们根据所获得的各种征兆，去反推可能是何种故障，这是反问题反问题通常反问题求解比正问题更加困难困难，这是由于：⑴⑴ 故障与各征兆之间并不存在一一对应的关系：故障与各征兆之间并不存在一一对应的关系：n一个故障可能与若干征兆相关联，而一个征兆可能同时与若干不同的故障相关联。

⑵⑵ 故障征兆的多义性：故障征兆的多义性：n由于机组制造、安装、运行上的差别，同类故障呈现呈现的征兆会存在差异，难以难以用某种确定的模式作为比较、鉴别的标准⑶⑶ 机组可能同时存在若干种故障，从而使征兆表现出复杂的现象机组可能同时存在若干种故障，从而使征兆表现出复杂的现象一、利用征兆诊断故障的主要困难及其对策一、利用征兆诊断故障的主要困难及其对策 130学习课件2024/8/19131            利用征兆进行故障诊断，要注意下面两个问题：⑴⑴ 选择特征突出的、有代表性的故障征兆参数选择特征突出的、有代表性的故障征兆参数            所谓选择特征突出的、有代表性的征兆参数，就是找出最能判别故障类别的独特征兆参数寻找到这一独特征兆参数即可判明故障直接原因应归结为哪一类，从而可以从诸多的可能原因中排除部分或大部分故障的直接原因，使故障原因的范围大大缩小例如例如：①随机器转速变化，振动突升或突降，表明表明振动原因可能与共振或临界转速有关②振动主导频率与转速无关，振动故障原因可能是可能是外界干扰频率特低时可能是可能是喘振或旋转失速，或某类自激振动③随机器的负荷变化，振动有明显的变化，可能可能的直接故障原因主要有：对中不良、蒸汽振荡、联轴节问题、轴承问题、轴弯曲、轴裂纹、齿轮及电磁问题等。

第六节第六节 利用征兆的故障诊断方法利用征兆的故障诊断方法 131学习课件2024/8/19132④随润滑油温度改变振动有明显变化的直接故障原因有原因有：油膜涡动、油膜振荡、轴承问题及转子-定子碰摩等⑤转子轴向振动过大的直接故障原因有原因有：轴弯曲、轴裂纹、联轴器偏角不对中、喘振、旋转失速、转子-定子轴向局部摩擦及隔板倾斜等⑥振动主导频率与转子叶片数及转速有关，则可能是可能是转子气动力问题⑦振动有明显的方向性，可能是可能是支承刚度或支座松动问题⑧转速的分数次频率振动，直接原因直接原因为支承系统、碰摩、流体动力及共振如为非转速的分数和整数倍，现时是略低于上述值，振动原因振动原因与流体动力有关或是与转子上部件松动滞后有关⑨切断电源后振动主导频率幅值立即明显下降，说明说明振动原因是电磁问题，反之是机械问题       如此等等，不一一列举            以上事例不难说明，通过这些独特的、有代表性的故障征兆参数可以大大缩小寻找直接故障原因的范围，提高诊断效率提高诊断效率第六节第六节 利用征兆的故障诊断方法利用征兆的故障诊断方法 132学习课件2024/8/19133⑵⑵ 找出与上述征兆参数关联的直接主导原因找出与上述征兆参数关联的直接主导原因            所谓直接主导原因，是指能与征兆参数直接相关联的故障原因，并且如果原因是多个如果原因是多个时，则是指其中占主导地位、起决定作用的原因，称为直接原因。

n 例如例如，轴弯曲、不对中和轴承偏心是产生是产生同频振动及倍频振动的直接原因；转子-定子碰摩和偏隙是产生是产生分频振动的直接原因；而壳体扭曲和基础不均匀沉降则是产生是产生轴弯曲、不对中和轴承偏心的直接原因，或者说是产生是产生同频及倍频振动的间接原因n直接原因与间接原因都应从相对的意义上理解，并不是一成不变的例如上面提到的不对中，它既可能是既可能是产生同频和位频振动的直接原因，又可能是又可能是产生碰摩和偏隙进而引起分频振动的间接原因第六节第六节 利用征兆的故障诊断方法利用征兆的故障诊断方法 133学习课件2024/8/19134        通过以上分析，在诊断策略上可遵循以下三点：⑴⑴ 从征兆参数去判断故障从征兆参数去判断故障直接原因直接原因，而不是间接原因，这就有可能找，而不是间接原因，这就有可能找到比较单一、明确的故障与故障到比较单一、明确的故障与故障直接原因直接原因之间的关联之间的关联⑵⑵ 由判断出的直接原因再去找出直接原因的可能原因，即由判断出的直接原因再去找出直接原因的可能原因，即间接原因间接原因例如，上述关系中可能产生分频振动的直接原因是碰摩，而碰摩是由不对中引起的，不对中是由基础不均匀下沉引起的。

⑶⑶ 要从占主导地位的征兆参数判别故障例如要从占主导地位的征兆参数判别故障例如，不对中既可以既可以产生一阶、二阶谐波1X、2X的振动，也可能也可能由于不对中造成碰摩产生分频振动，最终按照最终按照占主导地位的信号去找直接故障原因第六节第六节 利用征兆的故障诊断方法利用征兆的故障诊断方法 134学习课件2024/8/19135二、利用征兆诊断故障的基本方法二、利用征兆诊断故障的基本方法                   现象     原因频      率      成      分低频振动0.3│0.49fn1/2fn0.51│0.99fn旋转成份fn2fn3fn高次fnfnz1阶临界速度fc12阶fc23阶fc3啮合频率fG2fG3fG音响或振动滚动轴承损伤***接触***********轴裂缝*********气蚀***齿损伤*******电磁振动***叶片振动***中心线不重合******轴非对称***不平衡***初始弯曲*******配合面偏斜非线性********油膜振荡******蒸汽振荡**********喘振***日本故障诊断专家白木万博的得分法日本故障诊断专家白木万博的得分法135学习课件2024/8/19136三、三、Sohr的故障症状与状态的故障症状与状态表表 序号故障类故     障     名     称1第一类故障转子初始不平衡，转子永久弓形或转子碎块（叶片）飞出，转子临时呈弓形2第二类故障箱体变形，基础变形，密封碰摩，转子轴向碰摩，不对中，管道力3第三类故障轴颈使轴承偏心，轴承损坏，轴承和支座受激振动，轴承水平、垂直方向刚度不相等，推力轴承损坏4第四类故障螺栓松动，叶轮联接毂盘和轴承装配过盈不足，轴承红套过盈不足，轴承和衬瓦之间过盈不足，轴承与箱体之间过盈不足，箱体与支座之间过盈不足5第五类故障齿轮不精确或损坏，联轴器不精确或损坏6第六类故障气体动力激励，转子和轴承系统监界，联轴器临界，悬臂临界7第七类故障箱体共振，支座共振，基础共振8第八类故障压力脉动力学，电激振动，振动传递，油封受激振动9第九类故障次谐波共振，谐波共振，摩擦引起涡动，临界速度，共振振动，油膜涡动，油膜振荡，干燥涡动，间隙引起振动，扭振，瞬态扭振 J.Sohr于1968年在美国ASME石油机械工程年会上发表有名的论文“高速涡轮机械运行问题（故障）的起因和治理”中，将其关于旋转机械故障机理的几十年研究成果总结成两类表格，清晰而又简洁地描述了典型机械故障的症状及其可能原因可能原因，已为国内外广泛采用。

J.Sohr把高速涡轮机械的典型故障分为9类37种，并分别分析了它们的原因，如下表所示：P90136学习课件2024/8/19137序号                          故障表现            故障征 兆 （控 制 频 率）转子或定子共振频率40-50%油膜涡动频率50-100%工频1X工频2X工频高阶工频1/2X工频1/4X工频低阶工频奇数工频极高工频12345678910111初始不平衡590552转子弯曲或部件脱落3090553箱体变形←─────10─────→6020104基础变形204030105密封碰摩1010102010101010106转子轴向碰摩←─────20─────→3010101010107不对中510306010108轴颈和轴承偏心6040609轴承损坏20───────────→40202010不相等轴承刚度（水平、垂直）80802011推力轴承损坏90────────────────────→1012齿轮不精确或损坏20206013联轴器不精确或损坏1020102030108014气动激励602020101015箱体共振1001070101016基础共振1002060101017受电激励振动8018油封振动307019摩擦引起涡动100301020油膜涡动8010521油膜振荡10010022干燥涡动10010023间隙引起振动505020301024扭振1001040202025转子红套过盈不足4040101010101026轴承-衬瓦过盈不足90─────→1027轴承-箱体过盈不足90─────→301028箱体-支座过盈不足50─────→3050         为了对以上故障及其原因进行诊断，Sohr提供了两类表格，定量地描述了故障的症状和表现，以及引起故障的原因。

其中一类表格叫“故障症故障症状与故障表现状与故障表现”表表，该表从控制频率的高低、主振幅的方向和和位置、振动幅值与与转速的关系、主要的声响等方面给出了各症状和表现的可能性，即概率，以百分数表百分数表示示右表摘录该表中的一部分作为示例 137学习课件2024/8/19138转动机械常见故障的频率特征转动机械常见故障的频率特征强强迫迫振振动动类类故故障障自自激激振振动动类类故故障障R: 转动频率2024/8/19138138学习课件2024/8/19139小小 结（一）结（一）n旋转机械旋转机械是指齿轮箱、离心风机、离心泵、汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机、离心压缩机、水轮机、航空发动机等机械设备n不平衡不平衡是旋转机械最常见的故障转子不平衡故障的突出表现突出表现为一倍频振动幅值大同时会出现较小的高次谐波，使整个频谱呈所谓的“纵树形”n有资料表明现有企业在役设备30%～50%存在不同程度的不对中转转子不对中故障子不对中故障的突出表现突出表现为以二倍频和一倍频分量为主，不对中越严重，二倍频所占比例越大n强迫振动频率与系统的自然频率一致时出现出现共振共振，使振动幅值急剧放大，导致过早损坏或灾难性破坏。

拍频振动简称拍振拍振，是两个频率非常接近、振幅近似相同的简谐波叠加时，彼此同步进入和退出的结果可以利用波形分析直接识别共振现象共振现象和拍频现象拍频现象2024/8/19139139学习课件2024/8/19140小小 结（二）结（二）n机械松动机械松动包括A型机械松动、B型机械松动、C型机械松动转子摩擦产生类似于C型机械松动产生的频谱，转子失稳后时域波形严重畸变或削波n滑动轴承油膜涡动滑动轴承油膜涡动是转子中心绕轴承中心转动的亚同步现象，其回转频率即振动频率约为转子回转频率的一半，所以常称为半速涡动或半半速涡动或半频涡动频涡动，一般涡动频率约为转速的0.40~0.48倍当转子回转频率约为其一阶临界转速的两倍时，由于此时油膜涡动的涡动速度与转子的一阶临界转速相重合即产生共振，表现为强烈的振动现象，油膜可能不再具有支承能力，称为油膜振荡油膜振荡n流体动力激振流体动力激振包括紊流、喘振、气穴、迷宫密封气流激振、不均匀气流涡动2024/8/19140140学习课件2024/8/19141小小 结（三）结（三）n滚动轴承的振动诊断方法滚动轴承的振动诊断方法包括有效值和峰值判别法、峰值因数法、概率密度分析法（用峭度衡量）、低频信号接收法、中频带通滤波法、谐振动信号接收法、包络法、高通绝对值频率分析法，目前国际流行的滚动轴承故障诊断技术是美国ENTEK公司的g/SE技术和瑞典SPM公司的冲击脉冲法。

n齿轮故障诊断技术主要齿轮故障诊断技术主要是啮合频率谐频分析和边频带分析齿轮正常，齿磨损，齿面点蚀，齿面剥落，齿轮偏心和齿隙游移，转轴上联轴节不平衡或不对中，齿轮不对中，齿断或齿裂，齿轮组合状态问题，齿摆动故障，轴承配合松动对齿轮影响等情况的特征n电动机故障诊断电动机故障诊断包括机械故障诊断和电气故障诊断两个方面交流感应电动机故障包括定子偏心、转子偏心、转子故障、接头松动等情况n皮带驱动故障诊断技术n利用征兆进行故障诊断，要注意两个问题：⑴ 选择特征突出的、有代表性的故障征兆参数；⑵ 找出与上述征兆参数关联的直接主导原因n白木万博的得分法和Sohr的故障症状与状态表2024/8/19141141学习课件2024/8/19142问 题 与 回 答互动时间142学习课件2024/8/19143一、单项选择题一、单项选择题（在备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干中的横线上）1．使转子产生干扰力的因素，最基本的就是由不平衡而引起的     A、向心力    B、离心力    C、预紧力    D、内应力2．从理论上讲，转速升高1倍，则不平衡产生的振动幅值增大     倍A、1    B、2    C、3    D、43．以下转子质量不平衡的形式中，仅需在一个修正面内放置平衡重量的是     。

A、力不平衡    B、力偶不平衡    C、动不平衡    D、悬臂转子不平衡4．以下转子不平衡故障中，占优势的振动可能出现在2倍转速频率的是     A、转子质量不平衡    B、转子偏心    C、轴弯曲    D、转子部件结垢5．一般地，联轴器不对中时     振动较大A、径向    B、轴向    C、水平6．以下旋转机械典型故障中，轴心轨迹为椭圆形的是     A、不平衡    B、不对中    C、转子摩擦    D、油膜振荡143学习课件2024/8/191447．以下旋转机械典型故障中，轴心轨迹为香蕉形的是     A、不平衡    B、不对中    C、转子摩擦    D、油膜振荡8．以下旋转机械典型故障中，轴心轨迹为花瓣形的是     A、不平衡    B、不对中    C、转子摩擦    D、油膜振荡9．以下旋转机械典型故障中，常常出现整分数倍亚谐波频率的是     A、不平衡    B、B型机械松动    C、C型机械松动    D、不对中10．以下旋转机械典型故障中，时域波形会产生削波现象的是     A、不平衡    B、不对中    C、机械松动    D、转子摩擦11．当转子在滑动轴承轴瓦中转动时，发生油膜涡动时的涡动轨迹是     。

A、收敛的    B、发散的    C、介于两者之间12．油膜振荡一旦发生之后，随着转子转速的提高，涡动频率就将保持不变，而且等于该转子     A、二阶临界转速    B、一阶临界转速    C、转速    D、转速的0.40~0.48倍144学习课件2024/8/1914513．为了预防和消除油膜振荡，可以根据转子系统的实际情况采取的措施不包括     A、消除转子不对中故障    B、降低润滑油粘度C、改变轴承型号    D、增加转子系统挠度14．以下振动形式中，不属于流体动力激振的是     A、紊流    B、喘振    C、气穴    D、拍振15．以下滚动轴承失效形式中，有效值判别法适用的是     A、疲劳剥落    B、磨损    C、压痕    D、断裂16．滚动轴承故障初始阶段宜用     参数进行检测A、μm    B、mm/s    C、m/s2    D、g/SE17．滚动轴承故障发展到     阶段时，应该予以更换A、滚动轴承故障初始阶段    B、滚动轴承轻微故障阶段C、滚动轴承宏观故障阶段    D、滚动轴承故障最后阶段18．采用冲击脉冲法时，如果dBc和dBN增大，且     时，那么可判轴承润滑不良。

A、dBN稍小于dBc  B、dBN等于dBc  C、dBN稍大于dBc  D、dBN远大于dBc145学习课件2024/8/1914619．齿轮啮合频率仅存在下边带频时，常常说明存在     A、齿轮偏心    B、转轴上联轴节不对中    C、齿轮点蚀    D、断齿20．齿轮啮合频率及其谐频两侧产生mfc±2nfz（m,n=1,2,3,…）的边带时，常常说明存在     A、齿轮偏心    B、转轴上联轴节不对中    C、齿轮点蚀    D、断齿21．以下齿轮失效形式中，     是分布故障A、齿面剥落    B、齿面点蚀    C、齿面裂纹    D、断齿22．在对齿轮箱进行状态监测时，已知齿轮的齿数时，建议数采时频率范围高限设定为至少     倍啮合频率A、3    B、3.25    C、3.5    D、423．在对三相感应电机进行电气故障诊断时，传感器应尽可能径向安装在电机的     上A、外壳    B、前轴承座    C、后轴承座    D、底座24．下列交流感应电动机故障中，不会产生2倍电源频率大振动的是     A、定子偏心    B、转子偏心    C、转子故障    D、接头松动146学习课件2024/8/1914725．电动机轴承内部有较大电流通过会造成     现象。

A、疲劳剥落    B、塑性变形    C、电蚀    D、断裂26．随机器转速变化，振动突升或突降，表明振动原因可能是     A、不平衡    B、共振    C、拍振    D、齿轮故障27．振动主导频率与转速无关，振动故障原因可能是     A、不平衡    B、不对中    C、油膜振荡    D、外界干扰28．以下故障原因中，振动不随润滑油温度改变有明显变化的是     A、不平衡    B、滑动轴承磨损    C、油膜涡动    D、油膜振荡29．转子轴向振动过大的直接故障原因不可能是     A、轴弯曲    B、转子部件结垢    C、轴裂纹    D、联轴器偏角不对中30．振动特征频率与转子叶片数有关，则不可能是     问题A、离心风机    B、离心泵    C、离心压缩机    D、电动机147学习课件2024/8/19148二、判断题二、判断题（在括号内选择打“√”或“×”） 1．动不平衡是力不平衡和力偶不平衡两者的组合                              （      ）2．不平衡可以通过在修正平面内放置平衡重量完全消除                   （      ）3．轴类零件相对盘类零件更易出现不平衡。

                                         （      ）4．轴承不对中时轴向振动较大                                                           （      ）5．强迫振动频率与系统的自然频率相近时出现共振                          （      ）6．共振可以通过改变系统结构从而改变其自然频率的方式予以消除      ）7．B型机械松动通常是由零部件之间配合不良引起的                       （      ）8．C型机械松动与转子摩擦都会产生转速的整分数倍亚谐波频率     （      ）9．油膜涡动的涡动轨迹是发散的                                                       （      ）10．油膜振荡的涡动轨迹是封闭曲线                                                 （      ）11．一般油膜涡动频率略小于转速的一半，约为转速的0.42~0.46倍。

      ）148学习课件2024/8/1914912．油膜振荡总是发生在转速高于转子系统一阶临界转速的2倍以上 （      ）13．只有在流体动力机械发生故障时，叶片通过频率才会出现          （      ）14．紊流严重时可以导致喘振                                                             （      ）15．拍振与共振是一回事                                                                     （      ）16．拍振时，当两个频率的时域波形同相位进入时产生最小振动      （      ）17．滚动轴承内环断裂属于集中故障                                                  （      ）18．在滚动轴承故障的第二阶段中，出现滚动轴承故障频率及其谐波频率                                                                                                                 （      ）19．g/SE实际是一种滤波器。

                                                                （      ）20．冲击脉冲法不属于振动诊断的范围                                              （      ）21．冲击脉冲法仅在传感器的固有频率上测量                                   （      ）22．冲击脉冲法选择测量方向时应与轴的转向相一致                        （      ）23．采用CMJ-1冲击脉冲计测取冲击脉冲值时，如果从扬声器里听到的是间断声，则测得的值为标准值dBN                                                               （      ）149学习课件2024/8/1915024．采用CMJ-1型冲击脉冲计诊断滚动轴承，当dBN＞30dB时，轴承即损伤严重，应检查更换                                                                                （      ）25．齿面磨损是分布故障。

                                                                     （      ）26．齿轮处于正常或异常状态下，啮合频率振动成分及其谐波总是存在的                                                                                                                 （      ）27．边带频是比齿轮啮合频率本身更好的齿磨损的指示                     （      ）28．齿轮啮合频率几乎不受齿的负载影响                                           （      ）29．齿轮不对中几乎总是激起第二阶或高阶齿轮啮合频率谐波频率   （      ）30．在时域波形中，断的齿或裂的齿每次试图与跟它匹配的齿轮的齿相啮合时，都出现一个明显的尖峰                                                                     （      ）31．齿轮组合状态频率可产生齿轮啮合频率的分数倍频率。

                 （      ）32．轴承配合松动可引起过大的齿轮磨损和对其它零部件的损坏      （      ）33．如断电后振动立即消失，是电磁振动；反之则是机械振动          （      ）34．在对三相感应电机进行电气故障诊断时，传感器应尽可能安装在轴承座上                                                                                                                 （      ）35．交流感应电动机定子故障产生2倍电源频率的大振动                   （      ）150学习课件2024/8/1915136．一般地，对于交流感应电动机，可用定子电流频谱中主峰与两个旁瓣的幅值差指示转子条好坏                                                                             （      ）37．转子条通过频率或者它的谐波频率两侧的2倍电源频率边带指示了转子条松动或者脱开。

                                                                                        （      ）38．直流电动机全波检波电动机产生3倍电源频率                               （      ）39．电流通过直流电动机的轴承时，一系列频率间隔等于轴承外环故障频率                                                                                                                   （      ）40．在同步皮带驱动中，同步皮带频率处大振动幅值指示磨损或皮带轮不对中                                                                                                                  （      ）41．皮带轮不对中在轴向方向产生皮带频率占优势的大振动              （      ）42．诊断故障是正问题。

                                                                         （      ）43．故障与征兆之间并不存在一一对应的关系                                    （      ）44．应从征兆参数直接去判断故障的间接原因                                    （      ）45．要从占主导地位的征兆参数判别故障                                           （      ）46．得分法是日本故障诊断专家白木万博所用的诊断方法                  （      ）151学习课件2024/8/19152第五章 结束谢谢大家!152学习课件。