《旋转机械故障诊断》PPT课件

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1、第三章旋转机械故障诊断本章内容1、转子不平衡故障诊断，包括：转子不平衡概念、临界转速对不平衡振动的影响、转子不平衡振动的故障特征、不平衡振动的故障原因和防治措施、定向振动与不平衡振动故障的鉴别等。2、转子不对中故障诊断，包括：转子不对中故障的特征、联轴节不对中的振动频率、不对中故障的监测方法、故障诊断实例等。3、滑动轴承故障诊断，包括：滑动轴承工作原理、滑动轴承常见故障的原因和防治措施、高速滑动轴承不稳定故障的特征和防治措施等。4、转子摩擦故障诊断，包括：干摩擦故障的机理和特征、转子内摩擦引起失稳的机理等。5、叶片式机器中流体激振故障诊断，

2、包括叶片式机器中的气流不稳定故障等。第三章旋转机械故障诊断本章要求1、了解叶片式机器中气流不稳定故障的机理和特征。2、理解滑动轴承故障的机理、特征、诊断方法及防治措施。3、理解转子摩擦故障的机理和特征。4、掌握转子不平稳故障的机理、特征和诊断方法。5、掌握转子不对中故障的机理、特征和诊断方法。旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度的偏心距，使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生动载荷，从而引起机器振动的现象，就是不平衡故障。不平衡可分为静不

3、平衡、偶不平衡和动不平衡。3.1.1转子不平衡的类型转子不平衡产生的离心力3.1转子不平衡故障诊断1、静不平衡不平衡位于转子的中部，在这种情况下，只要在不平衡量沿径向的反方向上加一个配重就可以消除不平衡，如右图所示。转子上部圆点代表不平衡量，下部的圆点代表加的配重。静不平衡的主惯性轴平行于旋转轴。存在静不平衡的转子旋转时，产生一个周期作用的离心力，使其形成一阶振动。3.1.1转子不平衡的类型2、偶不平衡如右图所示，m1=m2，转子的重心是在旋转轴上，但主惯性轴和旋转轴不重合，因而至少要放置两块配重才能达到平衡的目的，如图中与m1和m2所对应

4、画圈的地方。当转子转动时，由每一侧的不平衡重量产生相反的离心力，将使转子产生振动。3.1.1转子不平衡的类型3、动不平衡动不平衡是以上两种不平衡的综合，m1≠m2，转子的重心不在旋转轴上，而且主惯性轴与旋转轴也不平行。对于这类平衡至少需要两个配重。事实上一个平衡良好的转子也不能做到绝对平衡，总是存在微量的不平衡，因此，在转子振动信号的频谱上总会出现转速频率成分（或称工频），但不发生不平衡振动。只有当不平衡量超过一定值后，离心力才会引起机器明显的振动。3.1.1转子不平衡的类型3.1.2临界转速对不平衡振动的影响3.1.2.1临界转速的动力特

5、性在工程上，把对应于转子一阶横向固有频率的转速称为临界转速。临界转速是指由不平衡离心力引起转子共振现象时的转速。转子运动的力学模型转子的临界转速往往不止一个，它与系统的自由度数目有关。实际情况表明，带有一个转子的轴系，可简化成具有一个自由度的弹性系统，有一个临界转速；转轴上带有二个转子，可简化成二个自由度系统，对应有二个临界转速，依次类推。其中转速最小的那个临界转速称为一阶临界转速，比之大的依次叫做二阶临界转速、三阶临界转速。3.1.2.1临界转速的动力特性一般规定，转子在一阶临界转速以下运行时，工作转速n应低于一阶临界转速的0.75倍；工

6、作转速高于一阶临界转速时，要求在下列范围内（i为临界转速的阶数）：3.1.2.1临界转速的动力特性从动力学角度分析，转子系统分为刚性转子和柔性转子。转动频率低于转子一阶横向固有频率的转子为刚性转子，如电动机、中小型离心式风机等。转动频率高于转子一阶横向固有频率的转子为柔性转子，如燃气轮机转子。刚性转子准刚性转子柔性转子3.1.2.2阻尼对临界转速下转子振动的影响取坐标系Oxy，在x和y两坐标方向上列力的平衡式：上式的特解为：式中，为离心力导前位移的角度，称为相位角；A为振幅。3.1.2.2阻尼对临界转速下转子振动的影响式中阻尼比为：3.1.

7、2.2阻尼对临界转速下转子振动的影响转子的振幅与相频响应曲线3.1.3转子不平衡振动的故障特征转子的不平衡振动是在周期性离心力干扰下产生的强迫振动，转子每旋转一周，离心力经过转子或轴承上的某一测点处产生一次扰动，在测点处就有一次扰动响应，因此，它的振动频率就是转子的转速频率：当发生不平衡振动时，其故障特征主要表现如下：1、时域波形为近似的等幅正弦波。因为单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低。2、轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，意味着转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90°。椭圆是因为轴承座及基础的水平刚度与垂直刚度不同

8、所造成。3、频谱图上转子转速频率对应的振幅具有突出的峰值，因为不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动。4、三维全息图中，转频的振幅椭圆较大，其它成份较小。3.1.3转子不平衡振动的