转动机械常见故障的频率特征

转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障自激振动类故障R:转动频率故障名称频率特征转动特征故障名称频率特征转动特征不平衡1×R同步正进动油膜涡动(0.4~0.49)×R正进动热弯曲1×R同步正进动油膜振荡等于低阶固有频率正进动不对中2×R正进动气隙振荡等于低阶固有频率正进动磁拉力不平衡2N×RN为磁极对数正进动内腔积液失稳前0.5×R失稳后为低阶固有频率正进动松动1×R,2×R等也有1.5×R,2.5×R等转子内阻失稳前0.5×R失稳后为低阶固有频率正进动齿轮故障啮合频率等于齿数×R，边带频率…径向摩擦失稳前小于低阶固有频率失稳后等于低阶固有频率反进动滚动轴承外环故障…内环故障…滚珠故障…轴向摩擦失稳前小于低阶固有频率失稳后等于低阶固有频率转子不平衡故障的频谱波形为简谐波，少毛刺。轴心轨迹为圆或椭圆。1X频率为主。轴向振动不大。振幅随转速升高而增大。过临界转速有共振峰。透平风机TOTI齿轮箱1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小转子不平衡的类型不平衡类型特征消除措施质量不平衡低速晃动小平衡初始弯曲低速晃动大静态校直热弯曲振动随负荷增大，但有滞后低速盘车部件位移或脱落振动阶跃增加，然后稳定停车检查部件结垢振动缓慢增加，轴向振动和轴向推力增大，机器效率降低清垢联轴器不平衡相邻轴承振动大，相位相同平衡转子不对中故障的频谱出现2X频率成分。轴心轨迹成香蕉形或8字形。轴向振动一般较大。本例中，出现叶片通过频率。电机水泵POPIMOMI1X频率2X频率叶片通过频率转子不对中的类型正确对中e=0,=0平行不对中e0,=0角度不对中e=0,0综合不对中e0,0不同联轴节的情况联轴节类型不对中形式振动特征刚性联轴节平行不对中有2X成分角度不对中轴向振动1X成分大轴向振动大，有2X及高次谐波齿式联轴节径向振动可能有2X、3X、4X…联轴节两侧振动的相位常相反膜片联轴节有nX成分（n为螺钉数）转子系统松动故障的频谱波形出现许多毛刺。谱图中噪声水平高。出现精确的倍频2X，3X…等成分。松动结合面两边，振幅有明显差别。电机水泵POPI转速的精确倍频成分本例中最高出现16X成分噪声水平高松动故障引起的间入谐量未松动时的频谱松动时的频谱出现0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等频率成分D—节圆直径d—滚珠直径—接触角z—滚珠数R—轴的转速频率滚动轴承故障的特征频率dD外环故障频率内环故障频率滚珠故障频率保持架碰外环保持架碰内环RDdzf)cos1(2RDdzf)cos1(2RDddDf22cos)(1RDdf)cos1(21RDdf)cos1(21滚动轴承故障的频谱轴承每一种零件有其特殊的故障频率。随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。电机离心泵PIPO1X2X频率故障基本频率6.71X基本频率的四个谐波带滚动轴承的机械的频谱特点不平衡不对中松动滚动轴承故障频率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50齿轮故障的频谱齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加。可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱上辊下辊输入轴啮合频率GMF上边频下边频2X确定报警值和危险值的方法•绝对法根据相应的国际标准、国家标准、行业标准等，如：ISO，GB，API等。•相对法以机器正常状态的振动值作为基数，自己和自己比。•类比法与同类机器的振动值作比较。转机振动标准举例(轴承振动)ISO2372，ISO3945振动烈度：振动速度的有效值测量频率范围10～1000HzI级：小型机械例15kW以下电机II级：中型机械例15～75kW以下电机和300kW以下机械III级：大型机械，刚性基础600～12000r/minIV级：大型机械，柔性基础600～12000r/min振动烈度mm/s设备分级范围限值I级II级III级IV级0.280.450.71AAA1.12AAA1.8BBBAAA2.8BBBAAA4.5CCCBBB7.1CCCBBB11.2CCC18CCC284571DDDDDDDDDDDD0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845A－优，B－良，C－可，D－不可(轴振动)转机振动标准举例VDI－德国工程师协会IEC－国际电工协会API－美国石油协会NEMA－MITI/JEAC－相对法确定振动限值12345678滚动轴承齿轮旋转机械滑动轴承＝(2~3)＝(4~6)报警值危险值正常值正常值类比法确定振动限值CBAD设备号测点ABCD①H0.060.060.060.06②H0.070.050.070.07③H0.060.070.140.05振动烈度cm/s④H0.070.060.170.07C泵的振动超过同类诸泵的振动一倍，C泵应定为有故障故障频率带频率范围报警值单位通频(0~40)×R8.8mm/spk基频、亚同步(0~1.2)×R7.6mm/spk2~3倍频(1.5~3.5)×R6.3mm/spk轴承带I(3.5~15)×R3.3mm/spk轴承带II(15~40)×R3.3mm/spk叶片通过频率叶片数×R2.5mm/spk很高频40×R~20kHz3.0gpkR为机器的转动频率滚动轴承机械的报警参考值0510152025303540R86420mm/spk故障频率带频率范围报警值单位通频(0~10)×R8.8mm/spk亚同步(0~0.8)×R2.54mm/spk基频(0.8~1.8)×R7.6mm/spk2~3倍频(1.5~3.5)×R6.3mm/spk4~10倍频(3.5~10)×R5.0mm/spk叶片通过频率叶片数×R2.5mm/spk基频相位30度R为机器的转动频率滑动轴承机械的报警参考值012345678910R86420mm/spk