【文章內容簡介】 的時域參數 簡諧振動為例 x=Asin(? t+?/2) ? 峰值 xp=A。 峰峰值 xpp=2A ? 平均絕對值 xav= ? 有效值 xrms= ? 平均值 頻域描述： 將振動幅值、相位、能量情況按頻率排列，有利于分析故障原因。 幅值描述： 現場主要采用峰值、峰 — 峰值、有效值等概念來反映振動幅值的大小，其中又有位移、速度、加速度等不同振動量之分。位移峰 — 峰值主要用來考核設備間隙的安全性。速度有效值用以反映振動能量的大小或破壞能力，是判斷振動狀態(tài)的主要指標。加速度峰值則和沖擊相關聯。 振型： 即按軸向位置將同一方位的同頻振幅相連獲得的振型曲線，用以估算轉子與固定部件之間的內部間隙并估算轉軸的 “ 節(jié)點 ” 位置。 瀑布圖： 將頻譜按采集時間的順序排列而成 ， 用以觀測開停車振動成分的變化情況 。 極坐標圖（奈魁斯特圖）及波德圖： 描述振幅相位隨轉速變化過程以極坐標表示即極坐標圖 ， 以直角坐標表示即波德圖 。其作用和瀑布圖類似 ， 主要用以確認共振頻率 。 波德圖和極坐標圖 ? 波德圖 (Bode Plot)和極坐標圖 (Polar Plot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動的幅值和相位隨機器轉速的變化規(guī)律。 ? 三維頻譜圖是 頻譜的集合 。 ? 第三個坐標可以是 轉速 、時間 (日期 )、 其他工藝參數 等。 ? 本圖第三坐標是轉速，機器升速過程中發(fā)生了油膜渦動和油膜振蕩。 三維頻譜圖 Cascade 全息譜圖： 即將在空間相距 90 度的二同頻率振動合成的軌跡按頻率順序排列得到的圖形，用以全面了解設備振動情況，對故障診斷能起到很好作用 要做好設備診斷工作，我們非常有必要對 頻譜結構與故障特性之間的關系有一個明確的界定： 頻率譜圖與故障類型 滑雪坡狀譜線 ? 特征 : 波峰位于 0 Hz附近 ,頻譜曲線逐漸衰減 ? 如果在頻譜圖上低頻處出現高幅波峰，隨著頻率的增大其強度逐漸衰減，說明傳感器可能出現了問題，或者是傳感器在測量過程中受到了振動或其他瞬態(tài)的外在干擾。這種瞬態(tài)的外在干擾可能是機械的（比如：傳感器遭到碰撞，或劇烈的振動）、熱力的（傳感器被安放在一個很熱或者相對較熱的表面上）或者電子干擾。 滑雪坡狀譜線 ? 如果傳感器 “ 飽和 ” ，會在其頻譜上出現 ‘ 滑雪坡 ’ 曲線和凸起的背景噪音。最典型的情況是存在高頻振動源。 高強度的背景噪音 ? 特征：頻譜的底部上升 ? 如果出現背景噪音整體升高，很有可能是由于齒輪嚴重磨損所引起的。如果噪音偏向于高頻端，那么很可能是流動噪音以及氣穴所致。 ? 小的 “ 峰丘 ” 可能源于共振或間隔很小的邊頻帶。 高分辨率的測量或許可以分辨出振源是邊頻帶還是共振。 如果可以改變機器的轉速，會發(fā)現其共振頻率不變，而其它的波峰則會發(fā)生移動。邊頻帶將在一個主峰（例如 1X, 2X, 100/120 Hz等）的兩邊成對稱分布。 靜態(tài)不平衡 ? 特征 :徑向 1X波峰（垂直或水平方向上） ? 如果機器失去平衡我們將得到頻率等于轉速的正弦時域波形，在轉速頻率（ 1X）處有一個高峰。 ? 最簡單的不平衡模型是將轉動軸的重心簡化到一個點。這種不平衡稱為靜態(tài)不平衡，因為即使是在旋轉體不旋轉的情況下也能夠表現出來，如果將其放在沒有摩擦的軸承中間，重心位置將自動回轉到最低位置。 ? 靜態(tài)不平衡將會在旋轉軸的兩個承載軸承上產生一個 1X頻率的作用力，作用于兩個軸承上的作用力的方向總是相同。 從這兩個軸承上采集到的振動信號同相。 轉子不平衡故障的診斷 ? 波形為簡諧波，少毛刺。 ? 軸心軌跡為圓或橢圓。 ? 1X頻率為主。 ? 軸向振動不大。 ? 振幅隨轉速升高而增大。 ? 過臨界轉速有共振峰。 透平 風機 TO TI 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 偶不平衡 ? 特征：徑向 1X波峰（垂直或水平方向上） ? 如果機器出現不平衡我們將得到頻率等于旋轉速度的正弦時域波形，頻譜上在轉速頻率（ 1X）處會產生一個高峰。 ? 一個旋轉體如果存在偶不平衡，就有可能形成靜態(tài)平衡（放置在無摩擦的軸承上旋轉體看起來好象剛好平衡）。但當旋轉體發(fā)生旋轉的時候，就會在它的兩個承載軸承上產生離心作用力，并且它們的 相位相反 。 不平衡 : 懸吊式機器 ? 特性：軸向和徑向上高強度 1X波峰（垂直或水平方向上） ? 在外懸或懸臂式機器中，可以檢測到在水平、垂直和軸向上的高幅 1X振動。 ? 我們能夠檢測到高幅 1X振動是因為不平衡使軸發(fā)生彎曲，使得軸承座在軸向發(fā)生移動。常見的懸吊式旋轉體有短聯軸器泵、軸向排風的風扇和小型渦輪機。 不平衡：垂直安裝的機器 ? 特征：徑向 1X波峰（水平方向上） ? 當在徑向（水平或切線方向）測量時，頻譜又將顯示出強一倍頻（ 1X）波峰。 ? 為了從泵的不平衡中分離出馬達不平衡，可能需要將兩者拆解開來，單獨使馬達旋轉，檢測其 1X頻譜。如果 1X處的振幅依然很高，那么故障就出在馬達上，否則故障就出在泵上面 現場動平衡技術 轉子不平衡及其產生的振動 ① . 轉子不平衡的概念 ? 不平衡 : 轉子質量分布不均勻 . 轉子質量中心與其旋轉中心 線不重合 → 出現偏心距 → 周期性離心力干擾 → 軸承動載荷 → 機器振動 . ? 不平衡是損壞的起因 。 統(tǒng)計資料表明：不平衡是機器損壞最常見的原因 ， 約有 50％ 的故障停車可直接或間接歸因于不平衡 ， 軸承損壞 、 軸承座開裂 、 軸變形 、 基礎松動等 ... 85 轉子不平衡及其產生的振動 ② . 由轉子不平衡導致的振動 ? tmFxxx ???? s i n2 20 0 ??? ???A e? ? ??? ??22 2 21 2( ) ( )? 轉子產生的離心力 ? ? ?F m e Gg e n? ?? ?2 22 60( )tg ? ???? ?21 2 ? ??? 0? 振幅 與 , 有關；當 時，發(fā)生共振現象。 放 大 系 數 A ? ? ?1?0 ? k m? 其中 : , F me? ? 2? e86 ③ . 臨界轉速問題 ? 當 ，即 時 , 振動幅值 (動撓度 )最大 , 此轉速稱為臨界轉速。 ? ?1 ? ?? 0? 當 時 , 振動幅值恰恰等于偏心距 。 工程上以此為界限 : ? 工作轉速 的轉子稱為 撓性轉子 。 ? 工作轉速 的轉子稱為 剛性轉子 . ? ? 12? ?? 0 707 0.? ?? 0 707 0.87 2 轉子質量不平衡的原因 ? 使用過程中造成的不平衡 : ? 轉子附著沉積物 ? 腐蝕、磨損 ? 熱變形；長期擱置的轉子，由于自重而彎曲變形 ? 設計問題 : ? 在轉子內部或外部有未加工表面 ? 零件在轉子上的配合面粗糙和公差不合適 ? 配合鍵短于鍵槽 , 造成局部金屬空缺 ? 材料缺陷 : ? 鑄造有氣孔 , 造成材料內部組織不均勻 ? 材質較差 , 易于磨損、變形 ? 加工與裝配誤差 : ? 切削加工中的切削誤差，焊接缺陷與變形 ? 轉子熱處理造成的殘余應力未消除 ? 配合鍵短于鍵槽 , 造成局部金屬空缺 ? 裝配零件不一致造成的質量不對稱（螺栓等） ? 聯軸節(jié)安裝不對中 ?力不平衡是最基本的一種不平衡但通常不會出現 ?力不平衡也稱為靜不平衡，高點在軸的中央位置 ?力不平衡主要出現在軸的長度比直徑短的轉子上 ?這種不平衡可以在兩個軸承上施加同一方向的力消除 3 不 平 衡 類 型 與 其 故 障 特 征 A 力 不 平 衡 ? 同頻占主導 ， 相位穩(wěn)定 。 如果只有不平衡 ， 1X 幅值大于等于通頻幅值的 80％ ， 且按轉速平方增大 。 ? 通常水平方向的幅值大于垂直方向的幅值 ， 但通常不應超過兩倍 。 ? 同一設備的兩個軸承處相位接近 。 ? 水平方向和垂直方向的相位相差接近 90度 。 典型的頻譜 相位關系 徑向 3 不 平 衡 類 型 與 其 故 障 特 征 A 力 不 平 衡 典型的頻譜 相位關系 ? 同頻占主導 ， 相位穩(wěn)定 。 振幅按轉速平方增大 。 需進行雙平面動平衡 。 ? 偶不平衡在機器兩端支承處均產生振動 ， 有時一側比另一側大 ? 較大的偶不平衡有時可產生較大的軸向振動 。 ? 兩支承徑向同方向振動相位相差 180。 徑向 3 不 平 衡 類 型 與 其 故 障 特 征 B 力偶 不 平 衡 ?動不平衡是發(fā)生最普遍的一種不平衡狀況 ?動不平衡的不平衡質量分布在可能的軸的任何位置 ?動不平衡在兩個軸承處的相位處于 0176。 ~180176。 之間 3 不 平 衡 類 型 與 其 故 障 特 征 C 動不 平 衡 ? 動不平衡是前兩種不平衡的合成結果 。 ? 仍是同頻占主導 ， 相位穩(wěn)定 。 ? 兩支承處同方向振動相位差接近 典型的頻譜 相位關系 徑向 3 不 平 衡 類 型 與 其 故 障 特 征 C 動 不 平 衡 ?懸臂轉子不平衡會在遠端軸承處產生軸向力 ?懸臂轉子不平衡軸心振動軌跡是一個圓形 3 不 平 衡 類 型 與 其 故 障 特 征 C 懸臂轉子 不 平 衡 ? 懸臂轉子不平衡在軸向和徑向都會引起較大 1X 振動 。 ? 軸向相位穩(wěn)定 ， 而徑向相位會有變化 。 ? 懸臂式轉子可產生較大的軸向振動 ， 軸向振動有時甚至超過徑向振動 。 ? 兩支承處軸向振動相位接近 。 ? 往往是力不平衡和偶不平衡同時出現 。 典型的頻譜 相位關系 軸向和徑向 3 不 平 衡 類 型 與 其 故 障 特 征 C 懸臂轉子 不 平 衡 95 4 轉子不平衡量的評定方法 ① . 不平衡的表示方法 ? 不平衡力 : ? 重徑積 (不平衡量 ): ? 不平衡度 : ② . 平衡精度的衡量 ? 對殘余不平衡量是怎樣要求的呢 ? ? 大量統(tǒng)計數據及實際經驗表明 , 對于同類型轉子 , 允許的殘余不平衡量 : 常 數 , ? 對于 G 從物理概念上理解 , 它是轉子重心的線速度 . 國際標準化組織所定的 “ 剛性轉子平衡精度 ” 標準 ， 就是以 G 值劃分精度等級的 ， G 值從 ~4000 mm/s, 共分 11 級 F Me? ? 2U Me?e U M?e G? 1000 ?e??96 5 轉子的平衡技術及方法 ① . 轉子平衡方法 ? 平衡機法 : 使轉子本身整體達到平衡的方法 ? 現場平衡法 : 轉子裝配好以后 , 在實際運行狀況條件下使振動降低的方法 ? 靜平衡法 : 滾動平衡法、天平試驗法 . ? 動平衡法 : ? 平衡機法、現場平衡法 ? 剛性轉子動平衡、柔性轉子動平衡 ? 單平面動平衡、雙平面動平衡、多平面動平衡 ? 影響系數法、振型平衡法 ? 矢量作圖、三點平衡法 . 97 . 影響系數平衡方法介紹 ? 動平衡步驟 ? 單平面 (測量振動 → 停機 , 加試重 → 測量振動 → 停機