机械设备典型故障的振动特性(31页)

相差180。
? 通过找对中无法消除振动，只有卸下轴承中心安装。
? 如果联轴节的短节过长或过短，通常会产生明显的 3X振
不
动。
对
? 齿型联轴节卡死会引起轴向和径向振动 , 通常轴向大于 径向, 频谱以 1X 为主, 兼有其它谐频，也有出现 4X 为
中
主的实例.
? 振动随负荷而变，1X明显。
? 松动的联轴节将引起啮合频率及叶片通过频率的振动 ,
D
其周围分布1X 旁瓣。
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联 轴 节 故 障
对中不良设备的轴心轨迹
A BC
结 轴轴
机
构 承承 框 座等
械 架 松部
松
或 动件 底配
动座 合
松松
动动
松动本身不是纯粹 的故障, 不会直接 产生振动，但它可 放大故障的作用。
径向
基础底板 A型
机器底脚
径向 B型
混凝土基础
C型
A. 结构框架 /底座松动
? 包括如下几方面的故障 ? 支脚、底板、水泥底座 松动/强度不够； ? 框架或底板变形；紧固 螺丝松动。
? 悬臂转子不平衡在轴向和径向都会引起较大1X振动。 ? 轴向相位稳定，而径向相位会有变化。
? 悬臂式转子可产生较大的轴向振动，轴向振动有时甚
Ｄ
至超过径向振动。
? 两支承处轴向振动相位接近。
? 往往是力不平衡和偶不平衡同时出现。
风机
电机 径向
风机 电机
偏
心
典型的频谱
相位关系
转
? 当旋转的 皮带轮、齿轮、电机转子 等有几何偏心时，会在
? 在间隙达到出现碰撞前 , 振动主要是1X 和2X；出现碰撞后, 振 动将出现大量谐频。
C. 轴承在轴承座内松动或部件配合松动
对
中
径向
典型的频谱
相位关系
? 平行不对中的振动特性类似角不对中，但径向振动较大。
B
? 频谱中2X较大，常常超过1X，这与联轴节结构类型有关。
? 角不对中和平行不对中严重时，会产生较多谐波的高谐次
（4X~8）X 振动。
? 联轴节两侧相位相差也是180。
轴
不
承 不
对对
中中
轴向
典型的频谱
相位关系
C
? 轴承不对中或卡死将产生 1X, 2X轴向振动，如果测试 一侧轴承座的四等分点的振动相位，对应两点的相位
子
两个转子中心连线方向上产生较大的 1X 振动；偏心泵除产
生1X振动外，还由于流体不平衡会造成叶轮通过频率及倍
频的振动。
? 垂直与水平方向振动相位相差为0或180。
? 采用平衡的办法只能消除单方向的振动。
轴向
轴
典型的频谱
弯
相位关系
? 振动特征类似动不平衡，振动以 1X为主，如果弯曲靠近联轴
节，也可产生 2X振动。类似不对中、通常振幅稳定，如果 2X
齿轮故障
力不平衡 力偶不平衡 动不平衡 悬臂转子不平衡
角不对中 平行不对中 轴承不对中 联轴节故障
结构框架 /底座松动 轴承座松动 轴承等部件松动
齿轮磨损 齿轮偏心 齿轮不对中
力
径向
质
不 平
量衡
不
典型的频谱
相位关系
平
? 同频占主导，相位稳定。如果只有不平衡， 1X幅值大
衡
于等于通频幅值的80％，且按转速平方增大。
机械设备典型故障的 振动特性
振 振动故障分析诊断的任务：从某种意义上讲，就是读谱
动 图，把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件对
故 照联系，给每条频谱以物理解释。
障
分 1. 振动频谱中存在哪些频谱分量？
析 2. 每条频谱分量的幅值多大？
和
3. 这些频谱分量彼此之间存在什么关系？
诊 断 的 任
4. 如果存在明显的高幅值的频谱分量，它的精确的 来源？它与机器的零部件对应关系如何？
曲
与供电频率或其谐频接近，则可能产生波动。
? 轴向振动可能较大，两支承处相位相差180。
? 振动随转速增加迅速增加，过了临界转速也一样。
不对中
? 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，严重的不对中会造成设备部件的过早损 坏，同时会造成能源的浪费。
? 不对中既可产生径向振动 , 又会产生轴向振动；既会 造成临近联轴节处支承的振动, 也会造成远离联轴节 的自由端的振动。不对中易产生2X振动，严重的不对 中有时会产生类似松动的高次谐波振动.
? 通常水平方向的幅值大于垂直方向的幅值，但通常不
应超过两倍。
A
? 同一设备的两个轴承处相位接近。
? 水平方向和垂直方向的相位相差接近90度。
力
偶
质不
量
平 衡
不
径向
典型的频谱
相位关系
平
? 同频占主导，相位稳定。振幅按转速平方增大。需
衡
进行双平面动平衡。
? 偶不平衡在机器两端支承处均产生振动，有时一侧
? 相位是判断不对中的最好判据。
轴向
角 不
不对 对中
中
典型的频谱
相位关系
? 角不对中产生较大的轴向振动，频谱成分为 1X和2X；
A
还常见1X、2X 或3X 都占优势的情况。
? 如果 2X或 3X超过 1X的 30％到50％，则可认为是存
在角不对中。
? 联轴节两侧轴向振动相位相差180.
平
行
不
不
对 中
5. 如果能测量相位，应该检查相位是否稳定？各测
务
点信号之间的相位关系如何？
设备故障引起的机械振动
齿轮啮合 轴承故障
不平衡 幅值
时间 幅值
不平衡 轴承故障 齿轮啮合 3 频率
某石化厂压缩机组振动频谱分析
转子不平衡
偏心转子
常 轴弯曲 见 的 不对中
设 松动
备 转子与定子摩擦
故 障
滑动轴承
滚动轴承
径向
基础底板
机器底脚
A型
混凝土基础
? 振动特征: ? 类似不平衡或不对中, 频谱主要以1X 为主。 ? 振动具有局部性, 只表现在松动的转子上。 ? 同轴承径向振动垂直, 水平方向相位差0 或180。 ? 底板连接处相邻结合面的振动相位相差180。 ? 如果轴承紧固是在轴向, 也会引起类似不对中的轴向振动.
B. 由于结构/轴承座晃动或开裂引起的松动
? 包括如下几方面的故 障
? 结构或轴承座开裂 ? 支承件长度不同引起的晃动 ? 部件间隙出现少量偏差时( 尚 无碰撞) ? 紧固螺丝松动。
径向 B型
? 振 动 特 征: ? 主要以2X 为特征( 主要是径向2X 超过1X 的50%)
? 幅值有时不稳定
? 振动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.
比另一侧大
B
? 较大的偶不平衡有时可产生较大的轴向振动。
? 两支承径向同方向振动相位相差180。
质动 不
量平 不衡
平
衡
径向
典型的频谱
相位关系
? 动不平衡是前两种不平衡的合成结果。
C
? 仍是同频占主导，相位稳定。
? 两支承处同方向振动相位差接近
悬
臂
转
质子
量
不 平
不衡
轴向和径向
典型的频谱
相位关系
平
衡