7.典型机器故障振动特征分析(1)

现场设备常见振动故障及其一些表现特征(一)做好故障诊断这项工作，就必须掌握一定量的常见故障原因及其主要表现特征，例如，经频谱分析发现振动为单一的旋转频率，这时候我们会想到，振动原因可能是转子不平衡、是共振、转子中间弯曲、支撑刚度不足等原因，这些故障发生时都将产生绝对的转频振动，我们只能再根据这些故障的其它特征进行排除确定最终找到故障原因，振动方向、振动位置、振动与负荷关系、振动与时间关系、振动与压力关系、振动相位、振动相位差、振动稳定性、相位的稳定性等等，假如我们不知道转频对应的这些原因，或者只知道其中的一两种，而真正的故障原因又不在其中，单从频谱上就无法进行判断，又假如我们知道了上述诸多原因但却不知道每种故障所表现出的特征同样无法进行判断和甄别。

需要强调的是无论是牵引部分振动还是被牵引部分振动，我们都必须将其作为一个整体看待，而不是哪地方振动最大就测哪。

一般情况下振动最大位置往往就是故障部位，但很多情况下却不是这样的，造成这种情况的主要原因是设备整体刚度分布不均，但各部件刚度可能是一样的，但连接成整体以后，刚度可能存在很大差异，往往振动突出在刚度差的部位，另一种情况是共振。

机械松动故障：说到机械松动大家就会想到活动部件，这当然是松动故障之一，比如过盈部件出现了间隙，如轴承内圈与轴的配合、联轴器与轴的配合、叶轮与轴的配合等等，紧固件出现了松动，连接螺栓不紧固等等，但通常配合间隙过大时也会出现以上的松动现象，所以常常也把它列入松动故障之列.松动通常会表现出线性和非线性两种特征，这与松动的程度、转子偏心距的大小、及转速与临界转速之比来确定，也正是这种非线性，致使利用精确平衡减小振动变的极为困难，没有平衡经验工作人员在现场平衡变得几乎不可能完成。

频谱特征，因为松动直接导致的后果是放大不平衡振动，所以松动故障反应在频谱上也就有单一的基频振动或者是基频加丰富倍频的振动，也就形成了是线性与非线性两种振动特征，而且基频几乎总是占有绝对大位置，这种现象在连接松动上表现尤为明显松动故障通常表现出不稳定的振动，一般成周期性变化，比如振动从85um 慢慢涨到110um，又从110um慢慢回到85um，形成一个周期性振动。

机械振动信号的特征分析与故障诊断引言近年来，随着科技的不断发展，机械设备的应用越来越广泛。

然而，由于长时间工作和不良工作环境等因素，机械设备的故障率也逐渐增加。

因此，进行机械设备的故障诊断和预测对于提高设备的可靠性和工作效率至关重要。

本文将探讨机械振动信号的特征分析与故障诊断。

一、机械振动信号的特征分析1. 振动信号的采集机械设备中的振动信号通常通过加速度传感器进行采集。

采集的数据可以是时域信号，也可以进行傅里叶变换得到频域信号。

2. 时域分析时域分析是对振动信号在时间上的变化规律进行分析。

通过观察振动信号的波形、幅值和频率等特征，可以初步判断出机械设备的工作状态。

例如，当振动信号呈现规律性的周期性波形时，说明机械设备正常运行；而当出现突然的幅值变化或频率变化时，可能存在故障。

3. 频域分析频域分析是将振动信号从时间域转换到频率域进行分析。

通过傅里叶变换等方法，可以得到振动信号的频谱图。

频谱图可以清晰地显示振动信号在不同频率上的分布情况。

根据不同频率上的峰值和频率分布情况，可以分析出机械设备的工况和故障情况。

例如，当频谱图中出现特定频率的峰值时，可能说明存在共振或传动系统故障。

二、机械振动信号的故障诊断1. 故障特征提取在进行机械设备的故障诊断时，首先需要从振动信号中提取故障特征。

根据机械设备的不同类型和工作方式，故障特征可能具有多种形式。

例如，对于滚动轴承故障，常用的特征包括脉冲特征、包络谱特征和细节系数特征等。

2. 故障诊断方法针对不同类型的故障，可以采用不同的诊断方法。

常见的故障诊断方法包括模式识别、神经网络和支持向量机等。

这些方法可以通过对机械振动信号进行特征提取和分析，建立故障诊断模型进行故障判断。

3. 故障诊断系统为了实现机械设备的在线故障诊断和预测，可以搭建故障诊断系统。

故障诊断系统将振动传感器、数据采集模块、信号处理模块和故障诊断模型等部件进行集成，实时监测和分析机械设备的振动信号，并输出故障诊断结果。

机械设备典型故障的振动特性1. 引言机械设备在正常运行过程中，可能会出现各种故障，其中振动故障是一种常见的故障类型。

振动特性是用来描述机械设备振动状态的重要参数，通过对振动特性的分析，可以确定故障的类型和严重程度，并采取相应的维修措施。

本文将介绍机械设备典型故障的振动特性，包括离心机械设备的不平衡振动、齿轮传动的故障振动、轴承的故障振动以及主轴的故障振动。

2. 离心机械设备的不平衡振动离心机械设备的不平衡振动是一种常见的故障类型。

当离心机械设备的转子存在不平衡时，会导致设备产生振动。

不平衡振动的特点是振动频率较低，振动幅值较大。

不平衡振动的振动特性可以通过振动传感器进行监测和分析。

常见的振动特性参数包括振动幅值、振动频率和相位。

3. 齿轮传动的故障振动齿轮传动是机械设备中常用的传动方式之一，但是在使用过程中会出现齿轮的故障，导致振动增大。

齿轮传动的故障振动可以分为齿轮啮合故障和轴承故障两种情况。

•齿轮啮合故障振动：齿轮啮合故障会导致传动系统产生周期性振动，其频率与齿轮的啮合频率有关。

常见的齿轮啮合故障包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面脱落等。

•轴承故障振动：轴承是机械设备中常见的零部件之一，当轴承出现故障时，会导致传动系统产生高频振动。

轴承故障的振动特点包括高频率、小幅度的振动，振动信号中常含有谐波成分。

轴承是机械设备中常见的关键零部件之一，其故障会导致设备振动增大。

轴承的故障振动可以分为内圈故障、外圈故障和滚动体故障三种情况。

•内圈故障振动：内圈故障会导致轴承产生低频振动，其振动频率一般较低，并且振动幅值较大。

•外圈故障振动：外圈故障会导致轴承产生高频振动，其振动频率一般较高，并且振动幅值较小。

•滚动体故障振动：滚动体故障会导致轴承产生特定频率的振动，其频率与滚动体的旋转频率有关。

主轴是机械设备中常见的关键部件之一，其故障会导致设备振动增大。

主轴的故障振动特点与轴承的故障振动类似，包括低频振动、高频振动以及特定频率的振动。

振动故障特征1转子质量不平衡（1）转子的振动是一个与转速同频的强迫振动，振动幅值随转速按振动理论中的共振曲线规律变化，在临界转速处达到最大值。

因此，转子不平衡故障的突出表现为一倍频率振动幅值大。

同时，出现较小的高次谐波，整个频谱呈所谓的“枞树形”，如图。

（2）在一定的转速下，振动的幅值和相位基本上不随时间发生变化。

（3）轴心运动轨迹为圆型或椭圆型。

（4）动态下，轴线弯曲成空间曲线，并以转子转速绕静态轴心线旋转。

2 转子初始弯曲有初始弯曲的转子具有与质量不平衡转子相似的振动特征，所不同的是初弯转子在转速较低时振动较明显，趋于弯曲值。

在一定的转速下振动特征稳定，振幅和相位受机组参数影响不大，与升速时或带负荷的时间延续没有直接的关联，也不受启动方式的影响。

3转子热态不平衡(1)转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。

(2)振动的幅值和相位随负荷发生变化。

(3)在一定负荷下，振动的幅值和相位随时间发生变化。

(4)轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。

4转子部件脱落转子部件脱落的主要特征有：(1)转子部件脱落后，转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。

(2)转子部件脱落的前后，振动的幅值和相位突然发生变化。

(3)部件脱落一段时间后，振动的幅值和相位趋于稳定。

(4)轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。

5转子部件结垢特征分析主要特征：（1）转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。

（2）轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。

（3）振动的幅值和相位随时间发生极为缓慢的变化，这种变化有时需要一个月甚至数个月才能发现明显的差别。

辅助特征：（4）机组的出力和效率逐渐下降。

（5）各监视段的压力随时间的变化而缓慢增加。

6动静碰磨故障发生动静碰磨故障转子振动特征有：(1)振动的时域波形特征当转子发生碰磨故障时，振动的时域波形发生畸变，出现削波现象。

另外，在振动信号中有奇异信号。

(2)振动的频谱特征由动、静部分碰磨而产生的振动，具有丰富的频谱特征。

电动机常见振动特征及案例分析电动机常见振动特征及案例分析振动分析电机的故障诊断有电流分析法、振动诊断法、绝缘诊断法、温度诊断法、振声诊断等。

本文在分析了电机典型故障的振动特征后，利用振动诊断法对某煤矿主通风机电动机的故障进行分析和诊断。

1、振动诊断过程电机和其他所有机器设备一样，在运行过程中有能量、热量、磨损、振动等各种物理和化学参数的传递和变化，这些信息变化直接和间接地反映出电机的运行状态，而振动信息(位移、速度、加速度)能够敏感地反映电机的运行状态，利用振动诊断法可以有效地诊断出电机的故障。

其诊断过程主要有异常巡检、故障状态和部位诊断、故障类型和原因分析三个部分。

其后两部分属于精密诊断内容。

(1)异常巡检主要是对电机进行简易诊断，采用便携式振动测试仪对电机的状态迅速而有效地作出概括性评价，以对电机进行早期故障诊断和趋势控制。

若异常巡检后发现电机运行正常，则无需进一步诊断；反之，则应对电机进行精密诊断。

(2)故障状态和部位诊断此为精密诊断，一般采用振动传感器拾取电机运行状态的振动信息，并用频谱分析对这些信息进行分析和处理，通过状态信息中分离出与故障直接有关的信息，以确定电机故障的状态和部位。

(3)故障类型和原因分析这是对电机故障的振动特征分析之后形成典型故障特征库或专家系统，从而对电机状态进行识别，以确定故障类型和部位。

2、典型故障特征分析假设电源频率为f0，电机输出轴的频率为f r，其常见的异常振动故障及其特征分析如下：(1)定子部位1)定子电磁振动异常原因主要是定子三相磁场不对称，定子铁心和定子线圈松动及电动机机座底脚螺钉松动。

2)振动特征a．振动频率为电源频率的2倍，即2f0b．切断电源，电磁振动立即消失；C．振动可在定子机座和轴承上测量；d．振动大小与机座刚度和电机负载有关。

(2)气隙部位1)气隙不均匀(或称气隙偏心)原因主要有静态气隙不均匀和动态气隙不均匀。

2)振动特征a．静态气隙不均匀即：①电磁振动频率是电源频率的2倍，即2fo；②振动大小随气隙偏心值的增大而增大，与电机的负荷关系也是如此；③气隙偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动较难区别。

机械工程中的振动信号分析与故障诊断引言振动是机械系统常见的现象之一，在机械工程领域中具有重要的意义。

振动信号的分析与故障诊断是机械工程师在日常工作中必须面对的挑战。

本文将探讨机械振动信号的分析方法和故障诊断技术，为机械工程师提供一些参考和指导。

一、振动信号的特点在机械工程中，机械系统的运动通常会产生振动信号。

振动信号具有以下几个主要特点：1. 频率特性：振动信号的频率可以提供有关振动的信息，可以判断是否存在某种故障。

2. 幅值特性：振动信号的振幅可以反映机械系统的振动强度，从而判断是否超出了设计范围。

3. 相位特性：振动信号的相位可以提供机械系统的动态特性。

二、振动信号的分析方法1. 傅里叶变换：傅里叶变换是一种常用的频域分析方法，可以将时域信号转换为频域信号，以便更好地理解振动信号的频率特性。

2. 小波分析：小波分析是一种比傅里叶变换更适合分析非平稳信号的方法。

它可以提供更详细的时间-频率信息，有助于故障的定位和诊断。

3. 时间域分析：时间域分析是一种直观的方法，可以观察振动信号的波形和振动特征。

通过对振动信号的包络线、峰值、峰-峰值等进行分析，可以获得有关机械系统的信息。

4. 频域分析：频域分析是通过对振动信号进行傅里叶变换或者功率谱分析，得到信号在频率上的分布情况。

通过分析频域中的谐波和频谱特性，可以判断机械系统是否存在故障。

三、振动信号的故障诊断振动信号的分析可以为机械系统的故障诊断提供有力的依据。

以下是几种常见的故障诊断方法：1. 基于特征提取的诊断方法：通过对振动信号提取特征参数，如频率、能量、幅值等，建立故障特征库，与已知故障特征进行对比，从而进行故障诊断。

2. 基于模式识别的诊断方法：利用机器学习、模式识别等方法，将振动信号与已知故障情况进行比较，通过建立分类模型进行故障识别和分类。

3. 基于故障共振的诊断方法：当机械系统存在故障时，常会引起共振现象。

通过分析振动信号的共振频率和共振特征，可以确定机械系统是否存在故障。