设备状态监测与故障诊断第二版课件 教学课件 作者 张碧波 主编 徐宝志 张莹 副主编第五章 机器故障诊断实例.pptx

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1、第五章机器故障诊断实例5.1转子不平衡的诊断5.2转子不对中的诊断5.3油膜涡动和油膜振荡的诊断5.4机器连接松动的诊断5.5齿轮故障的诊断5.6滚动轴承振动故障的诊断5.7转子与静止件摩擦故障的诊断5.8往复式空压机振动故障的诊断5.9交流异步电动机的故障诊断5.1转子不平衡的诊断一、不平衡振动特征识别（一）转子不平衡的产生机理转子零件的质心偏移是造成不平衡振动的根本原因。影响不平衡振动的主要因素有三个，即转子质量大小，质心偏移距离的长短和转速的高低。离心力Fc=Meω2。不平衡有静不平衡和动不平衡两种。（二）不平衡故障的振动特征无论是静不平衡、动不平衡的转子

2、都有在一阶转速的频率点上产生一个频谱峰值。识别参数特征波形正弦波频谱由基频与其高频谐波组成，基频f0=fr（转频），基频点上具有峰值。振幅振幅与不平衡度（m.e）成正比，并随工作转速升降而增减。轴心轨迹轴心轨迹为椭圆同步正进动。敏感系数工作转速相位在一定转速下，方位稳定。（三）不平衡故障的诊断方法诊断不平衡故障，首先必须分析信号的频率成分，是否存在转频突出的情况。其次看振动的方向特征，必要时再分析振幅随转速的变化或测量相位。5.2转子不对中的诊断一、转子不对中的振动特征识别（一）转子不对中产生机理转子不对中具有两种含义：一指转子与转子间的联接不对中，主要反映在联

3、轴器的对中性上；二是转子轴颈与两端轴承不对中。基础不均匀下沉，联轴器销孔磨损等故障的存在也会引发不对中。（二）转子不对中的振动特征不对中引起的振动，一般特征是径向产生一个在二倍转速频率点上的频谱峰值，且有很大的轴向振动。识别参数特征频谱径向振动频谱由基频、二倍频及其调制谐波组成，二倍频谐波振幅较大，为特征频率。轴向振动频谱由基频及其谐波组成，基频具有峰值。波形叠加波形x（t）=Acosωt+Bcos2ωt相位平行不对中：转子两端径向振动相差180°；角度不对中：联轴器两侧轴向振动相差180°，径向相位不变。振幅与联轴器相邻的轴承处振动较大，二倍频谐波振幅具有峰值

4、。轴心轨迹x（t）=Acosωt+Bcos2ωt和y（t）=Asinωt+Bsin2ωt的合成轨迹为同步正进动。敏感系数对载荷变化敏感，振动随载荷增加而增大；对环境温度变化敏感；对联轴器相邻的轴承处径向振动较大；轴向振动大，其特征频率为基频。（三）转子不对中的诊断方法采用频率分析是诊断不对中的常用方法。不对中的频率结构比较复杂，在频率分析时要着重观察1倍频、2倍频及多倍频的分布及增长规律。5.3油膜涡动和油膜振荡的诊断一、振动特征识别（一）油膜涡动和油膜振荡产生机理因为流体中有粘性损失，轴与轴承最小缝隙处的前面压力比后面低，这个压差的变动在旋转的切向产生了引起油

5、旋（或叫油膜涡动）不稳定的力，油膜涡动的速度稍小于1／2转速（一般为0.43～0.48倍的转速），油膜涡动产生后就不消失，随工作转速升高，其涡动频率也不断增加，如果转子的转速继续升高到第一临界转速的2倍时，其涡动频率与一临界转速相同，产生共振，振幅突然骤增，振动非常剧烈。若继续提高转速，则转子的涡动频率保持不变，始终等于转子的固有频率，这种现象称为油膜振荡。（二）油膜振荡的振动特征故障一般发生在高速运行的设备上，通常转速大于两倍一阶临界转速；只出现在油润滑滑动轴承上。（三）油膜涡动和油膜振荡的诊断方法油膜涡动最重要标志是振动频率接近转频一半，半频谐波具有峰值；而

6、油膜振荡半频谐波振幅接近或超过基频振幅，其振动频率等于转子的固有频率，且油膜振荡时有强烈吼叫声。识别参数特征波形x(t)=Asin+Bsin波形中有明显的低频波动规律。频谱频谱有组合频率特征，该组合频率由基频与半频形成，次谐波非常丰富。相位变动大，极不规则。振幅振动异常剧烈，振幅骤增，次谐波振幅波动较大，半频谐波具有峰值，而且半频谐波振幅接近或超过基频振幅。轴心轨迹为扩散的不规则轨迹。进动方向正进动。敏感参数工作转速高于第一临界转速的２倍时才发生，振荡频率等于转子的固有频率，即Ω不随工作转速变化。在升速进程中，升速越快，“慣性效应“越明显，油膜振荡在较大的转速内

7、随时可能出现；载荷轻、容易发生；对润滑油的温度、粘度及压力变化敏感；对轴承结构及几何参数变化敏感；5.4机器连接松动的诊断一、机器联接松动的特征识别（一）机器松动的机理机器松动有两种情况，一种是地脚螺栓连接松动，它带来的结果是引起整个机器的振动；另一种情况是零件之间正常的配合关系被破坏，造成配合间隙超差而引起的松动，比如滚动轴承的内圈与转轴的配合或外圈与轴承座孔之间的配合因丧失了配合精度而造成松动。（二）机器松动振动特征机器松动在它的振动频谱上几乎总产生许多谐波，转速频率的在频谱上也可能出现。松动可在松动方向产生振动，方向性很强。识别参数特征振动形态及振幅非线性

8、振动系统，基频振幅过临界