15類常見的振動故障及其特征頻譜

15類常見的振動故障及其特征頻譜: 不平衡、不對中、偏心轉(zhuǎn)子、彎曲軸、機(jī)械松動、轉(zhuǎn)子摩擦、共振、皮帶和皮帶輪、流體動力激振、拍振、偏心轉(zhuǎn)子、電機(jī)、齒輪故障、滾動軸承、滑動軸承。

一、不平衡

不平衡故障癥狀特征：

振動主頻率等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

徑向振動占優(yōu)勢

振動相位穩(wěn)定

振動隨轉(zhuǎn)速平方變化

振動相位偏移方向與測量方向成正比

1力偶不平衡

力偶不平衡癥狀特征：

同一軸上相位差180°

存在1X轉(zhuǎn)速頻率而且占優(yōu)勢

振動幅值隨提高的轉(zhuǎn)速的平方變化

可能引起很大的軸向及徑向振動幅值

動平衡需要在兩個修正面內(nèi)修正

2懸臂轉(zhuǎn)子不平衡

懸臂轉(zhuǎn)子不平衡癥狀特征：

徑向和軸向方向存在1X轉(zhuǎn)速頻率

軸向方向讀數(shù)同相位，但是徑向方向讀數(shù)可能不穩(wěn)定

懸臂轉(zhuǎn)子經(jīng)常存在力不平衡和力偶不平衡兩者，所以都需要修正

? 二、不對中

1角向不對中

角向不對中癥狀特征：

特征是軸向振動大

聯(lián)軸器兩側(cè)振動相位差180°

典型地為1X和2X轉(zhuǎn)速大的軸向振動

通常不是1X，2X或3X轉(zhuǎn)速頻率占優(yōu)勢

癥狀可指示聯(lián)軸器故障

2平行不對中

平行不對中癥狀特征：

大的徑向方向相位差180°的振動嚴(yán)重不對中時，產(chǎn)生高次諧波頻率

2X轉(zhuǎn)速幅值往往大于1X轉(zhuǎn)速幅值，類似于角向不對中的癥狀

聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)可能影響振動頻譜形狀和幅值

3裝斜的滾動軸承

裝斜的滾動軸承癥狀特征：

振動癥狀類似于角向不對中

試圖重新對中聯(lián)軸器或動平衡轉(zhuǎn)子不能解決問題

產(chǎn)生相位偏移約180°的側(cè)面

對側(cè)面或頂部對底部的扭動運(yùn)動

? 三、偏心轉(zhuǎn)子 偏心轉(zhuǎn)子癥狀特征：

在轉(zhuǎn)子中心連線方向上最大的1X轉(zhuǎn)速頻率振動

相對相位差為0°或180°

試圖動平衡將使一個方向的振動幅值減小，但是另一個方向振動可能增大

四、彎曲軸 彎曲軸癥狀特征：

彎曲的軸產(chǎn)生大的軸向振動

如果彎曲接近軸的跨度中心，則1X轉(zhuǎn)速頻率占優(yōu)勢

如果彎曲接近軸的跨度兩端，則2X轉(zhuǎn)速頻率占優(yōu)勢

軸向方向的相位差趨向180°

五、機(jī)械松動

1機(jī)械松動(A)

機(jī)械松動 (A) 癥狀特征：

機(jī)器底腳結(jié)構(gòu)松動引起的

基礎(chǔ)變形將產(chǎn)生“軟底腳”問題

相位分析將揭示機(jī)器的底板部件之間垂直方向相位差約180°

2機(jī)械松動(B)

機(jī)械松動(B)癥狀特征：

由地腳螺栓松動引起的

可能產(chǎn)生0.5X、1X、2X和3X轉(zhuǎn)速頻率振動時，由裂紋的結(jié)構(gòu)或軸承座引起的

3機(jī)械松動(C)

機(jī)械松動(C)癥狀特征：

相位經(jīng)常是不穩(wěn)定的

將產(chǎn)生許多諧波頻率

六、轉(zhuǎn)子摩擦 轉(zhuǎn)子摩擦癥狀特征

振動頻譜類似于機(jī)械松動

通常產(chǎn)生一系列可能激起自激振動的頻率

可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)速的亞諧波頻率振動

摩擦可能是部分圓周或整圓周的

七、共振 共振癥狀特征：

當(dāng)強(qiáng)迫振動頻率與自振頻率一致時，出現(xiàn)共振

軸通過共振時，相位改變180°，系統(tǒng)處于共振狀態(tài)時，將產(chǎn)生大幅值的振動

八、皮帶和皮帶輪

1皮帶共振

皮帶共振癥狀特征：

如果皮帶自振頻率與驅(qū)動轉(zhuǎn)速或被驅(qū)動轉(zhuǎn)速頻率一致，則可能出現(xiàn)大幅值的振動

改變皮帶張力可能改變皮帶的自振頻率

2皮帶磨損、松動或不匹配

皮帶磨損、松動或不匹配癥狀特征：

往往2X轉(zhuǎn)速頻率占優(yōu)勢

振動幅值往往是不穩(wěn)定的，有時是脈沖、頻率或是驅(qū)動轉(zhuǎn)速頻率，或是被驅(qū)動轉(zhuǎn)速頻率

齒形皮帶磨損或不對中，將產(chǎn)生齒輪皮帶頻率大幅值的振動

皮帶振動頻率低于驅(qū)動轉(zhuǎn)速或被驅(qū)動轉(zhuǎn)速頻率

3偏心皮帶輪

偏心皮帶輪癥狀特征：

偏心或不平衡的皮帶輪，將產(chǎn)生1x轉(zhuǎn)速頻率的大幅值的皮帶輪振動

在皮帶一致方向上的振動幅值最大

試圖動平衡偏心皮帶輪要謹(jǐn)慎

4皮帶/皮帶輪不對中

皮帶/皮帶輪不對中癥狀特征：

皮帶輪不對中將產(chǎn)生1X轉(zhuǎn)速頻率的大幅值的軸向振動

電動機(jī)上振動幅值最大的往往是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率

? 九、流體動力激振

1葉片通過頻率

流體動力激振癥狀特征：

如果葉片與殼體之間的間隙不均勻，葉片通過頻率 (BPF) 振動的幅值可能很高

如果摩擦環(huán)卡在軸上，可能產(chǎn)生高幅值的葉片通過頻率 (BPF) 振動

偏心的轉(zhuǎn)子可能產(chǎn)生幅值過大的葉片通過頻率 (BPF) 振動

2流體紊流

流體紊流癥狀特征：

在風(fēng)機(jī)中，由于流道內(nèi)氣流的壓力變化或速度變化，往往會出現(xiàn)氣流紊流流動

將產(chǎn)生隨機(jī)的，可能在0到30赫茲頻率范圍的低頻振動

3氣穴

氣穴癥狀特征：

氣穴將產(chǎn)生隨機(jī)的，疊加在葉片通過頻率( BPF) 上的高頻寬帶能量振動

通常說明進(jìn)口壓力不當(dāng)

如果任憑氣穴現(xiàn)象存在，將可能導(dǎo)致葉輪的葉片腐蝕和泵殼體腐蝕

聲音聽起來像砂石經(jīng)過泵的聲音

十、拍振 拍振癥狀特征：

拍振是兩個頻率非常接近的振動同相位和反相位合成的結(jié)果

寬帶譜將顯示為一個尖峰上下，波動本身在寬帶譜上存在兩個尖峰的頻率之差就是拍頻

十一、偏心轉(zhuǎn)子

電源頻率FL（中國為50赫茲=3000轉(zhuǎn)/分）

極數(shù)P

轉(zhuǎn)子條通過頻率Fb=轉(zhuǎn)子條數(shù)*轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

同步轉(zhuǎn)速NS=2XFL/P

滑差頻率FS=同步轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

1定子偏心、絕緣短路和鐵芯松動

定子偏心、絕緣短路和鐵芯松動癥狀特征：

定子問題產(chǎn)生高幅值的電源頻率 ，二倍 (2FL) 電磁振動

定子偏心產(chǎn)生不均勻的氣隙，其振動的單向性非常明顯

軟底腳可能導(dǎo)致定子偏心

2同步電動機(jī)

同步電動機(jī)癥狀特征：

同步電動機(jī)的定子線圈松動產(chǎn)生

高幅值的線圈通過頻率振動

線圈通過頻率兩側(cè)將伴隨1X轉(zhuǎn)速頻率的邊帶

3電源相位故障

電源相位故障癥狀特征：

相位問題將引起二倍電源頻率

(2FL)伴有 (1/3)FL的邊帶

如果不修正電源故障，二倍電源頻率 (2FL) 的電磁振動幅值可能超過25毫米/秒峰值

如果電源接頭局部故障只是偶爾接觸故障

4偏心轉(zhuǎn)子

偏心轉(zhuǎn)子癥狀特征：

偏心轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的、可變的氣隙，它產(chǎn)生脈沖振動

經(jīng)常要求進(jìn)行細(xì)化譜分析，以分離二倍電源頻率 (2F) 與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的諧波頻率

5轉(zhuǎn)子斷條

轉(zhuǎn)子斷條癥狀特征：

旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及其諧波頻率兩側(cè)伴隨極通過頻率(Fp)邊帶說明轉(zhuǎn)子斷條故障

在轉(zhuǎn)子條通過頻率(RBPF)兩側(cè)，伴隨二倍電源頻率(2FL)邊帶說明轉(zhuǎn)子條松動

往往是轉(zhuǎn)子條通過頻率(RBPF)的二倍( 2XRBPF)和三倍 (3XRBPF )幅值很高，而轉(zhuǎn)子條通過頻率(RBPF)的基頻 (1XRBPF)的幅值很小

十二、直流電機(jī) 直流電動機(jī)故障癥狀特征：

利用可控硅整流器頻率 (SCR) 高于正常的幅值可檢測直流電動機(jī)故障

這些故障包括：繞組線圈斷裂，保險(xiǎn)絲和控制板故障，可產(chǎn)生1X到5X電源頻率的高幅值振動

十三、齒輪故障 正常狀態(tài)頻譜：

正常狀態(tài)頻譜顯示1X和2X轉(zhuǎn)速頻率和齒輪嚙合頻率GMF

齒輪嚙合頻率GMF通常伴有旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速頻率邊帶

所有的振動尖峰的幅值都較低，沒有自振頻率

1齒載荷的影響

齒載荷的影響癥狀特征：

齒輪嚙合頻率往往對載荷很敏感

高幅值的齒輪嚙合頻率GMF未必說明齒輪有故障

每次分析都應(yīng)該在最大載荷下進(jìn)行

2齒磨損

齒磨損癥狀特征：

激起自振頻率同時伴有磨損齒輪的1X轉(zhuǎn)速頻率的邊帶說明齒磨損

邊帶是比齒輪嚙合頻率GMF更好的磨損指示

當(dāng)齒輪的齒磨損時齒輪嚙合頻率的幅值可能不變

3齒輪偏心和側(cè)隙游移

齒輪偏心和側(cè)隙游移癥狀特征：

齒輪嚙合頻率GMF兩側(cè)較高幅值的邊帶說明，齒輪偏心側(cè)隙游移和齒輪軸不平行

有故障的齒輪將調(diào)制邊帶

不正常的側(cè)隙游移通常將激起齒輪自振頻率振動

4齒輪不對中

齒輪不對中癥狀特征：

齒輪不對中總是激起二階或更高階的齒輪嚙合頻率的諧波頻率，并伴有旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速頻率邊帶

齒輪嚙合頻率基頻(1XGMF)的幅值較小，而2X和3X齒輪嚙合頻率的幅值較高

為了捕捉至少2XGMF頻率，設(shè)置足夠高的最高分析頻率Fmax很重要

5斷齒/裂齒

斷齒/裂齒癥狀特征：

斷齒或裂齒將產(chǎn)生該齒輪的1X轉(zhuǎn)速頻率的高幅值的振動

它將激起自振頻率振動，并且在其兩側(cè)伴有旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速基頻邊帶

利用時域波形最佳指示斷齒或裂齒故障

兩個脈沖之間的時間間隔就是1X轉(zhuǎn)速的倒數(shù)

6齒磨損

擺動的齒癥狀特征：

擺動的齒輪的振動是低頻振動，經(jīng)常忽略它

十四、滾動軸承

1滾動軸承故障發(fā)展的第一階段

滾動軸承故障發(fā)展的第一階段癥狀特征：

超聲波頻率范圍 (>250K赫茲) 內(nèi)的最早的指示，利用振動加速度包絡(luò)技術(shù)（振動尖峰能量gSE）可最好地評定頻譜

2滾動軸承故障發(fā)展的第二階段

滾動軸承故障發(fā)展的第二階段癥狀特征：

輕微的故障激起滾動軸承部件的自振頻率振動

故障頻率出現(xiàn)在500-2000赫茲范圍內(nèi)

在滾動軸承故障發(fā)展第二階段的末端，在自振頻率的左右兩側(cè)出現(xiàn)邊帶頻率

3滾動軸承故障發(fā)展的第三階段

滾動軸承故障發(fā)展的第三階段癥狀特征：

出現(xiàn)滾動軸承故障頻率及其諧波頻率

隨著磨損嚴(yán)重出現(xiàn)故障頻率的許多諧波頻率，邊帶數(shù)也增多

在此階段，磨損可以用肉眼看見，并環(huán)繞軸承的圓周方向擴(kuò)展

4滾動軸承故障發(fā)展的第四階段

滾動軸承故障發(fā)展的第四階段癥狀特征：

離散的滾動軸承故障頻率消失，被噪聲地平形式的寬帶隨機(jī)振動取代之

朝此階段末端發(fā)展，甚至影響1X轉(zhuǎn)速頻率的幅值

事實(shí)上，高頻噪聲地平的幅值和總量幅值可能反而減小

十五、滑動軸承

1油膜振蕩不穩(wěn)定性

油膜振蕩癥狀特征：

如果機(jī)器在2X轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，可能出現(xiàn)油膜振蕩

當(dāng)轉(zhuǎn)子升速到轉(zhuǎn)子第二階臨界轉(zhuǎn)速時，油膜渦動接近轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，過大的振動將使油膜不能支承軸

油膜振蕩頻率將鎖定在轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速升高，油膜渦動頻率也不升高

2油膜渦動不穩(wěn)定性

油膜渦動癥狀特征：

通常出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的42-48%頻率范圍內(nèi)

有時，振動幅值非常大油膜渦動是固有地不穩(wěn)定的，因?yàn)樗龃箅x心力，所以增大渦動力

3滑動軸承磨損/間隙故障

滑動軸承磨損/間隙故障癥狀特征：

滑動軸承磨損故障后階段將產(chǎn)生幅值很大的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速頻率的諧波頻率振動

當(dāng)存在過大的滑動軸承間隙時，很小的不平衡或不對中將導(dǎo)致很大幅值的振動

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