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典型机械的振动监测与诊断 ppt课件

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振动分析和故障诊断PPT课件

振动分析和故障诊断PPT课件
31
滚动轴承故障四个阶段
第三阶段：滚动轴承宏观 故障阶段，出现磨损故障 频率和谐波出现，（有 FFT,BSF,BPFO,BPFI 及 其 谐波的出现）；同时边带 频率的数量增加． 第四阶段：轴承故障的最 后阶段，这一阶段甚至影 响1X分量，并引起其它倍 频分量2X、3X等的增大。 轴承故障频率和固有频率 开始“消失”被随机的宽 带高频噪音地平代替，高 频量和尖峰能量值很大。
微 • 联轴器罩摩轴
摩 • 叶轮与扩压器口接触 擦 • 汽轮机叶片与静叶
摩 • 皮带摩擦皮带罩 擦 • 叶片摩擦外罩
典型的摩擦波形
转子在转动过程中与定子的摩擦会造成严重的设备故障
在摩擦过程中,转子刚度发生改变从而改变转子系统的固有频率,可能激 起一个或多个共振。
往 往 会 激 起 亚 谐 波 振 动 (1/2X,1/3X.), 严 重 时 出 现 大 量 的 谐 频 (1/2X,1.5X,2.5X...)，并伴随有噪音。（类似粉笔在黑板上拖动时产 生的宽带噪声）
1.磨擦或间隙故障 2.油膜涡动 3.油膜振荡
1.保持架故障 2.滚动体故障 3.外环故障 4.内环故障
10
十.流体动力机械故障
1.叶片通过频率 2.紊乱 3.气穴
十一.齿轮故障
1.齿轮负载
2.齿轮偏心和齿轮侧隙反弹
常 十二.交流电机故障
3.齿轮不对中 4.齿断或齿裂
5.齿轮组合状态问题
见 十三.交流同步电机定子 6.齿轮摆动故障 7.齿轮轴承松动
的 线圈松动
1.定子偏心，铁芯片短路或松动
设
十四.直流电动机及其控
2.转子偏心（动偏心） 3.转子故障（断条等）
4.相位故障（接头松动）
备 制故障

机械设备典型故障的振动特性培训资料(PPT 31页)

机械设备典型故障的振动特性培训资料(PPT 31页)

齿轮偏心的频谱
齿轮啮合频率(GMF)
齿轮不对中时的频谱
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达· 芬奇 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素· 贝克 6、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿 11、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 12、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼· 罗兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔· F· 斯特利 16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕· 林肯 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈 23、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 24、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子 25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭 27、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 28、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚 29、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 30、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

《机械振动测试》PPT课件

《机械振动测试》PPT课件
图8-1为典型的单自由度线性系统的力学 模型图，它是一个惯性质量、理性的弹簧和 粘性阻尼器组成，受外界激振力作用的单自 由度线性系统的受迫振动问题。
§8－1 振动的基本原理
该系统的运动特性可以用 而阶线性微分方程来表示：
md d22 x t cd dx tkxFt
F(t)
中国矿业大学机电学院
式中： m——质量； c——粘性阻尼系数 k ——弹簧的刚度系数； F(t) ——外界激振力
中国矿业大学机电学院
2、基础运动产生的受迫振动 在许多情况下，振动系统的受迫振动是由基础的
运动引起的。设基础的绝对位移为z1，质量块 m的 绝对位移为z0，则如下图 惯性式拾振器的力学模型 所示。质量块 m 的运动方程为
中国矿业大学机电学院
令 z01(t)=z0(t)-z1(t)，为质量块m 对基础的相对位移， 则上式为
§8－1 振动的基本原理
中国矿业大学机电学院
设 n k/m ——系统的固有角频率； c/2 km ——系统的阻尼率；
qF0 /m
则上式可写成 d d2 t2 x2nd dx tn 2xqsint
这是一个典型的二阶系统，可求得系统的幅频
和相频特性：AB
1
B0 12222
a
2 rc1tg2
下面的图8-3是一种动圈式速度传感器的结构图。
§8－2 测振系统
中国矿业大学机电学院
图8-3 动圈式速度传感器结构图
1-弹簧片 2-永久磁铁 3-阻尼环 4-铅框架 5-芯杆 6-壳体 7-工作线圈 8-弹簧片 9-接线端
§8－2 测振系统
中国矿业大学机电学院
★ 振动测试的目的： (1)对正在工作着的结构或部件进行实时测量和分析。

机械故障诊断—Ch旋转机械的振动监测与诊断授课PPT

机械故障诊断—Ch旋转机械的振动监测与诊断授课PPT

旋转机械的故障可能导致生产 中断、设备损坏和安全事故。
振动监测与诊断的方法
振动监测是通过测量和分析设备 的振动信号来评估其运行状态的
方法。
振动诊断则是基于监测数据，通 过信号处理、特征提取和模式识 别等技术，对设备的故障进行诊
断和预测。
振动监测与诊断是实现旋转机械 故障预警和预防性维护的重要手
段。
基于人工智能的方法
神经网络
神经网络是一种模拟人脑神经元结构的计算模型，可以通过训练 学习识别出非线性、复杂的故障特征。
支持向量机
支持向量机是一种分类器，可以通过训练学习将正常状态和故障状 态进行分类和识别。
决策树
决策树是一种基于规则的分类器，可以通过训练学习将故障特征进 行分类和识别。
CHAPTER 05
CHAPTER 02
旋转机械的振动原理
旋转机械振动的类型
强迫振动
由外部周期性干扰力引起 的振动，如不平衡的转子 、不均匀的气流等。
自激振动
由机械内部某种自激力引 起的振动，如油膜振荡、 流体激振等。
随机振动
受到多种随机因素影响的 振动，如环境振动、地震 等。
旋转机械振动的产生原因
转子不平衡
转子质量分布不均匀， 导致转动时产生离心力
振幅
监测机械振动的幅度，判断机械运转的稳定 性。
相位
监测机械振动的相位，判断机械运转的协调 性。
振动监测的频率范围
低频
通常在10Hz以下，用于监测大 型旋转机械和往复机械的振动。
中频
通常在10Hz-1kHz之间，用于监 测大多数旋转机械的振动。
高频
通常在1kHz以上，用于监测精 密机械和高速旋转机械的振动。
基于模型的方法

机械振动测量PPT课件

机械振动测量PPT课件
(1)测量机械设备或结构工作状态下的振动
如测量振动位移、速度、加速度、频率和相位等参数，了解 被测对象的振动状态、寻找振源，以及进行监测、分析、诊 断和预测。
(2)测量机械设备或结构动态特性
施加某种激励，测量其受迫振动测量固有频率、限尼、刚度、 响应和模态等。
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
dt dt
z(t) y(t) x(t)
15
§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
d 2 y dz
m
dt 2
c dt
kz 0
d 2z dz
d2x
m dt 2 c dt kz m dt 2
设
力学模型
16
一、绝对式测振传感器原理
设 x(t ) xm sintdx dtxm
cos t
惯性系统阻尼比； 惯性系统的固有角频率。 17
一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
当测振传感器的输出量z正确感受和反映的是被测体振动的
振幅量xm时，
幅频特性： 相频特性：
A( ) zm
( / n )2
xm [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
( )x
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
11
三、振动测试系统的构成
➢ 被测对象在激振力的作用下产生受迫振动，测振传感器测出振动力学参量， 通过振动分析（时域中的相关技术，频域中的功率谱分析）以及计算机数 字处理技术，检测出有用的信息。
➢ 工程上，振动的测试主要讨论的是系统的传输特性，尤其是频率响应特性。 通过测试的数据，推估出系统的动态特性参数。
d2x dt 2
2 xm
sin t

机械振动的测试与类型PPT(72张)

机械振动的测试与类型PPT(72张)
（2）施加外加激励，求取被测对象的振动力学参量或动态性能 分类：振动环境模拟试验、机械阻抗试验和频率响应试验
被测对象
激振器
功率 放大器
测振 传感器
测量电路
振动分 析仪器
显示记 录仪器
信号 发生器
机械振动测试系统组成框图
机械振动测试系统的基本要求： （1）幅频特性和相频特性在测试范围内满足不失真条件； （2）注意各环节间的匹配。比如：传输环节的阻抗匹配； （3）系统稳定可靠。如防止屏蔽、接地等措施排除电磁干扰，
第九章 机械振动的测试
本章要点: 1.机械振动的类型 2.振动的激励和激振器 3.测振传感器原理及选择 4.振动参数的测量
第一节 概 述
振动产生原因： （1）力的变化、零部件之间的碰撞和冲击。
如回转件不平衡、负载不均匀、润滑不良、间隙等 （2）能量传递、存贮和释放等诱发激励振动。 振动的危害： （1）破坏机器正常工作和原有性能，如影响精度、寿命、
(一)简谐振动(单自
a v
2
4
6
8
10
12
14 t
-0.5
x(t)xm si nt () -1
v ( t) d /d x tx m co t s ) v ( m sitn ( 2 )
a ( t ) d 2 x / d 2 t 2 x m c o t ) s a m s (i t n ) (
可靠性甚至损坏。 （2）产生噪声，恶化环境和工作条件，危害健康。 振动的有效利用：如输送、清洗、磨削、监测等。 无论是利用振动还是防止振动，都必须确定其量值。
随着现代工业和现代科学技术的发展，对各种仪器设备 提出了低振级和低噪声的要求，这些都离不开振动的测量。

机械设备振动状态监测培训讲义(PPT60页)

机械设备振动状态监测培训讲义(PPT60页)
一 振动的基本概念
物体相对于平衡位置所作的往复运动称为机械振动。 简称振动。
例如，机器箱体的颤动、管线的抖动、叶片的摆动等 都属于机械振动。
振动用基本参数、即所谓“振动三要素” — 振幅、 频率、相位加以描述。
第一节 振动概述
一 振动的基本概念
x
振幅 A (Amplitude) 偏离平衡位置的数值。描述振动的规模。
轴系不平衡质量，会加剧这种“甩转”振动
机械设备振动状态监测 二 轴承故障特征频率分析
轴承外套圈与壳体是一种动配合间隙，当
只要求做静平衡；
受合外力的状况，受到的合外力越大，瞬间产生的加速度就越大。
动态不对中 ——
1 不平衡振动的故障机理分析
主惯性轴线与回转轴线平行；
1 振幅的量值
评价参数由单一的速度有效值又增加了振动位移有效值，加大了对
第一节 振动概述
2 振幅的描述 加速度振幅
aV2D
● 物理意义 加速度是速度对时间的变化率（△v/△t ），是描述物体 速度改变快慢的物理量。速度变化量为0 ，是匀速运动，加速度也 必然为“0”， 所以，加速度值与速度的大小没有必然联系。只有 在外力作用下速度发生改变时，才会使加速度增大。
● 工程意义 牛顿第二定律（a=F/m ）说明，加速度幅值反映了单位质量所
平均绝对值 xav=0.637A
有效值
xrms=0.707A
平均值
x 0
复杂振动的幅值参数
峰峰值 正峰值
xrms
负峰值
各幅值参数随时间变化， 彼此间无明确定关系
第一节 振动概述
一 振幅 —— 2 振幅的描述
振幅分别用振动位移、振动速度、振动加速度值加 以描述、度量，三者相互之间可以通过微分或积分 进行换算。 在振动测量中，振动位移的量值为峰峰值，单位是 微米[μm]或密耳[mil]； 振动速度的量值为有效值，单位是毫米/秒[mm/s]或 英寸/秒[ips]； 振动加速度的量值是单峰值，单位是重力加速度[g] 或米/秒平方[m/s2]，1[g] = 9.81[m/s2]。

典型机械的振动监测与诊断

典型机械的振动监测与诊断

典型机械的振动监测与诊断
相对判断标准
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典型机械的振动监测与诊断
类比判断标准
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•返回 典型机械的振动监测与诊断
简 易 诊 断 实 例
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典型机械的振动监测与诊断
简 易 诊 断 实 例
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•返回 典型机械的振动监测与诊断
•三、转子系统的精密诊断
典型机械的振动监测与诊断
•不平衡的类型
•静不平衡
•静不平衡 •动不平衡
•偶不平衡
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•综合不平 衡
典型机械的振动监测与诊断
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典型机械的振动监测与诊断
不平衡的特征：
✓ 振动频率和转速频率一致，转速频率的高次 谐波幅值很低，时域波形接近正弦波； ✓ 刚性转子不平衡产生的离心力与转速的平方 成正比，而在轴承座测得的振动随转速增加 而加大，但不一定与转速的平方成正比，这 是由于轴承与转子之间的非线性所致； ✓ 在临界转速附近，振幅出现峰值，且相位在 临界转速前后相差近180°。
间先进行比较，以正常情况下的值为初始值，根据实测值与 该值的比值来判断的方法。
•类比判断标准：是指数台同样规格的机械在相同条件
下运行时，通过各台机械的同一部位进行测定和互相比较 来掌握其劣化程度的方法。
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典型机械的振动监测与诊断
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典型机械的振动监测与诊断
•大 型 旋 转 机 械 振 动 标 准
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典型机械的振动监测与诊断
不平衡的故障诊断
n 波形为简谐波，少毛刺。 n 轴心轨迹为圆或椭圆。 n 1X频率为主。 n 轴向振动不大。 n 振幅随转速升高而增大。 n 过临界转速有共振峰。
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简 易 诊 断 实 例
简 易 诊 断 实 例
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三、转子系统的精密诊断
不平衡 不对中
松动
不平衡
旋转机械最常见的故障
由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、 结构不对称、加工和装配误差等原因和由于机器 运行时结垢、热弯曲、零部件脱落、电磁干扰力 等原因而产生质量偏心。
转子旋转时，质量不平衡将激起转子的振动。
水电部汽轮机组振动标准(双振峰)
转速/rpm
1500 3000
标准/m
优
良 合格
30
50
70
20
30
50
机械部离心鼓风机和压缩机振动标准
标准
m 主轴轴承 齿轮轴承
≤3000 50
转速 ( r/min)
≤6500 ≤10000
≤40
≤30
>10000 -16000
≤20
≤40
≤40
≤30
IEC汽轮机振动标准
标准（m）
转速( r/min)
≤1000 1500
轴承上
75
50
轴上
(靠近轴承) 150
100
3000 25 50
3600 ≥6000
21
12
44
20
汽 轮 机 组 轴 振 动 最 大 位 移 限 定 值
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工 业 透 平 机 轴 振 动 最 大 位 移 限 定 值
相对判断标准
类比判断标准 返回
不平衡故障的危害
1、加大了设备振动水平； 2、加大了设备轴承的负载； 3、加速了设备轴承的磨损、失效。
不平衡的故障诊断
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。
轴向很小 1X频率(垂直) 1X频率(水平) 轴向很小 1X频率(垂直) 1X频率(水平)
测定周期的确定
与设备劣化速度有关：劣化缓慢--〉采用较长周期 劣化变快--〉缩短测定周期 劣化加剧--〉连续实时测定
高速旋转机械：汽轮压缩机、汽轮机--〉每日测定 一般旋转机械：水泵、风扇、鼓风机--〉每周测定
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判断标准的确定
绝对判断标准：是根据对某类机械长期使用、观察、维
修与测试后的经验总结，并由企业、行业协会或国家颁布， 作为一标准供工程实践使用。
一、转子系统的异常现象
低频：不平衡、不对中（不同轴）、松动、润滑油起泡 中频：压力脉动、通过叶片时的振动 高频：空穴作用、流体噪声振动
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二、转子系统的简易诊断
诊断对象（设备）的选定 测定参数选定 测定点的选定 测定周期的确定 判断标准的确定 简易诊断实例
测定参数选定
振动峰峰值 m
趋势分析
280
停机门限值
240
200
报警门限值
160
120
80
40
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
日期 d
趋势分析是把所测得的特征数据值和预报值按一定的时间 顺序排列起来进行分析。这些特征数据可以是通频振动、1X振 幅、2X振幅、0.5X振幅、轴心位置等，时间顺序可以按前后各次 采样、按小时、按天等。
谱幅值 m
相对判断标准：是对机器的同一部位定期测定，并按时间
先进行比较，以正常情况下的值为初始值，根据实测值与该 值的比值来判断的方法。
类比判断标准：是指数台同样规格的机械在相同条件下
运行时，通过各台机械的同一部位进行测定和互相比较来 掌握其劣化程度的方法。
大 型 旋 转 机 械 振 动 标 准
以轴承振动位移峰峰值作评定标准
✓ 刚性转子不平衡产生的离心力与转速的平方 成正比，而在轴承座测得的振动随转速增加 而加大，但不一定与转速的平方成正比，这 是由于轴承与转子之间的非线性所致；
✓ 在临界转速附近，振幅出现峰值，且相位在 临界转速前后相差近180°。
不平衡振动的特征
不平衡的特征
不平衡的波形特征：类似正弦波
1X
不平衡的频谱特征：转频能量占主要成分
第三章 典型机械的振动监测与诊断
旋转机械发生振动的主要原因及其比率
（以钢铁工业为例）
第三章 典型机械的振动监测与诊断
§3.1 转子系统的监测与诊断 §3.2 滚动轴承的监测与诊断 §3.3 齿轮(箱)的监测与诊断
§3.1 转子系统的监测与诊断
一、转子系统的异常现象 二、转子系统的简易诊断 三、转子系统的精密诊断
一台射流泵正常运转时在工频（1800r／min）处幅值最大，达
1.5μm。3个月后再测量，同一处的最大峰值已是2.83μm，达
到泵安全运行的报警值。拆机修理发现一异物缠绕在叶轮上，
改变了质心。清除异物，工频处幅值仅为0.97μm，振幅明显
减小，泵运行正常。
返回
转子不对中
旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子 系统，转子间一般采用刚性或半挠性联轴节联接。 由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、 管道力作用、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种 原因影响，造成转子不对中故障，从而引起机组 的振动。
平行不对中
D
D
D
D
角度不对中
D
D
D
D
组合不对中
D
D
D
D
完全对中 角度不对中
平行不对中
转轴中心线在联轴 器处相交。注意联 轴器无位移，并且 轴承的径向和轴向 位移大。
转轴中心线在轴承 处相交。 注意到联 轴器径向位移大， 轴承径向位移小， 轴向位移大。
角度不对中的特征:
1、1X rpm轴向振动大, 可能在 2X & 3X有谐波. 2、2X rpm 轴向可能和1X 的轴向同样大或更大. 3、径向振动在1X, 2X 和 3X可能比轴向振幅小. 4、径向振动取决于转轴中心线在何处与装配中心线相交。 通过联轴器的轴向相位变化明显 (> 60°)。
不平衡的分类：
✓ 固有不平衡 ✓ 转子弯曲：初始弯曲、热弯曲 ✓ 转子部件脱落 ✓ 联轴节精度不良
D
DD
D
a)
D
D
D
D
D
DD
D
DD
D
b) D
联轴节精度不良引起的初始弯曲 a) 端面偏摆 b) 径向偏摆
不平衡的类型
静不平衡
•静不平衡 •动不平衡
偶不平衡
综合不平衡
不平衡的特征：
✓ 振动频率和转速频率一致，转速频率的高次 谐波幅值很低，时域波形接近正弦波；
转轴中心线不相交。 注意到轴承的径向和 轴向位移大。
350 300 250 200 150 100
50 0 5
瀑布图
4 3
2 1
转速 X103 rpm
00
300
250
200
150
100
50
频率 Hz
利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小
返回
测定点的选定
旋转机械振动分析征兆变化一般规律
旋转机械振动分析征兆变化一般规律
返回