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转动设备常见振动故障频谱特征及案例分析一、不平衡转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。
结构设计不合理，制造和安装误差，材质不均匀造成的质量偏心，以及转子运行过程中由于腐蚀、结垢、交变应力作用等造成的零部件局部损坏、脱落等，都会使转子在转动过程中受到旋转离心力的作用，发生异常振动。
转子不平衡的主要振动特征：1、振动方向以径向为主，悬臂式转子不平衡可能会表现出轴向振动；2、波形为典型的正弦波；3、振动频率为工频，水平与垂直方向振动的相位差接近90度。
案例：某装置泵轴承箱靠联轴器侧振动烈度水平13.2 mm／s，垂直11.8mm／s，轴向12.0 mm／s。
各方向振动都为工频成分，水平、垂直波形为正弦波，水平振动频谱如图1所示，水平振动波形如图2所示。
再对水平和垂直振动进行双通道相位差测量，显示相位差接近90度。
诊断为不平衡故障，并且不平衡很可能出现在联轴器部位。
解体检查未见零部件的明显磨损，但联轴器经检测存在质量偏心，动平衡操作时对联轴器相应部位进行打磨校正后振动降至2.4 mm／s。
二、不对中转子不对中包括轴系不对中和轴承不对中两种情况。
轴系不对中是指转子联接后各转子的轴线不在同一条直线上。
轴承不对中是指轴颈在轴承中偏斜，轴颈与轴承孔轴线相互不平行。
通常所讲不对中多指轴系不对中。
不对中的振动特征：1、最大振动往往在不对中联轴器两侧的轴承上，振动值随负荷的增大而增高；2、平行不对中主要引起径向振动，振动频率为2倍工频，同时也存在工频和多倍频，但以工频和2倍工频为主；3、平行不对中在联轴节两端径向振动的相位差接近180度；4、角度不对中时，轴向振动较大，振动频率为工频，联轴器两端轴向振动相位差接近180度。
案例：某卧式高速泵振动达16.0 mm／s，由振动频谱图(图3)可以看出，50 Hz（电机工频）及其2倍频幅值显着，且2倍频振幅明显高于工频，初步判定为不对中故障。
滚动轴承故障诊断方法与技术综述引言：滚动轴承作为机械设备中常用的零部件之一，承担着支撑和传递载荷的重要作用。
然而，由于使用环境的恶劣和工作条件的复杂性，滚动轴承往往容易出现各种故障。
因此，为了保证机械设备的正常运行和延长轴承寿命，对滚动轴承的故障进行准确诊断非常重要。
一、故障诊断方法1. 观察法观察法是最常用的故障诊断方法之一。
通过观察滚动轴承的外观和运行状态来判断是否存在故障。
例如，如果发现滚动轴承有异常噪声、温度升高、润滑油泡沫、振动加剧等现象，很可能是轴承出现了故障。
2. 振动诊断法振动诊断法是一种先进的故障诊断方法，可以通过检测轴承的振动信号来判断轴承是否存在故障。
通过分析振动信号的频谱图，可以确定轴承故障的类型和位置。
常用的振动诊断方法包括时域分析、频域分析和小波分析等。
3. 声音诊断法声音诊断法是一种通过听觉判断轴承故障的方法。
通过专业人员对轴承产生的声音进行听觉分析，可以判断轴承是否存在异常。
常见的轴承故障声音包括金属碰撞声、摩擦声和振动声等。
4. 热诊断法热诊断法是一种通过测量轴承的温度来判断轴承故障的方法。
由于轴承在故障状态下会产生摩擦热，因此轴承的温度可以间接反映轴承的工作状态。
通过测量轴承的温度分布，可以判断轴承是否存在异常。
二、故障诊断技术1. 模式识别技术模式识别技术是一种基于机器学习的故障诊断技术，可以根据轴承的振动信号和声音信号等特征，通过训练模型来识别轴承的故障类型。
常用的模式识别技术包括支持向量机、神经网络和决策树等。
2. 图像诊断技术图像诊断技术是一种通过图像处理和分析来判断轴承故障的技术。
通过对轴承的外观图像进行特征提取和分类，可以实现对轴承故障的自动诊断。
常用的图像诊断技术包括边缘检测、纹理分析和目标识别等。
3. 声音信号处理技术声音信号处理技术是一种通过对轴承声音信号进行滤波、频谱分析和特征提取等处理，来判断轴承故障的技术。
通过对声音信号的频谱图和时域图进行分析，可以判断轴承故障的类型和位置。
—71—《装备维修技术》2021年第5期引言为了保证轴承生产各工序的正常进行和产品的质量要求，滚动轴承质量检测十分重要，它是保证成品轴承达到各种等级标准的手段。
减少由滚动轴承质量引起的设备故障产生的维修成本,从而需要轴承检测结果的准确性，因此滚动轴承检测方法的使用尤为重要。
目前国内出口欧洲的轴承、我国军方和航天工业均按照该方法进行轴承振动检测，为采购成品轴承的验收工作提供指导依据。
1.基本概念 1.1轴承振动：轴承内圈端面紧靠芯轴轴肩，并以某一恒定的转速旋转，外圈不转，承受一定的径向或轴向载荷时，其滚道中心的截面与外圈外圆柱面(最高点)相交处的轴承外圈的径向振动速度。
1.2轴承振动(速度)值：在一定转速和测试载荷下，选取轴承外圈外圆柱面圆周方向大致等距的三点进行测试，其低、中、高三个频带的振动速度的算术平均值即为该轴承在对应频带的振动(速度)值。
如果轴承需要正反两面测试，则取各频带(三点平均值)较高值为轴承在该频带的振动(速度)值。
1.3物理量和单位：被测轴承的振动物理量为轴承外圈的径向振动速度，单位为μm/s 。
2.测量和评定方法 将被测轴承安装到心轴上，使其内圈端面紧靠轴肩，若是圆柱滚子轴承，则应使内、外圈的两端面保持在同一平面内。
深沟球轴承，应分别进行正反两面测试。
N 型和Nu 型圆柱滚子轴承，将基准面朝心轴轴肩方向安装测试，在测试过程中应保证套圈不产生轴向位移。
在轴承外圈上施加一定的轴向或径向载荷，其载荷大小按GB/T24610标准的规定。
轴承振动(速度)的评定方法：在50～10000Hz 频率范围内，轴承振动(速度)的三个测量频带详细规定见GB/T24610标准的其他部分。
时间平均方法：每一测点振动速度信号的测量时间应不少于0.5s ，待指针稳定后读数。
如果信号有波动，则取波动范围的中间值。
3.轴承质量等级的选用以检测轴承振动速度来划分轴承的质量等级。
从低到高分为V 、V1、V2、V3、V4五个质量等级;滚子轴承(圆柱、圆锥)质量等级从低到高为V 、V1、V2、V3四个质量等级。
滚动轴承故障诊断的频谱分析滚动轴承在机电设备中的应用非常广泛，滚动轴承状态的好坏直接关系到旋转设备的运行状态，因此在实际生产过程中作好滚动轴承的状态监测与故障诊断是搞好设备维修与管理的重要环节。
滚动轴承在其使用过程中表现出很强的规律性，并且重复性强。
正常优质轴承在开始使用时振动和噪声均比较小，但频谱有些散乱，幅值比较小。
运动一段时间后，振动和噪声保持在一定水平，频谱比较单一，仅出现一，二倍频，极少出现三倍工频以上频谱，轴承状态非常平稳，进入稳定工作期。
持续运行后进入使用后期，轴承振动和噪声开始增大，有时出现异音，但振动增大的变化比较缓慢，此时，轴承峭度值开始突然到达一定值。
可以认为此时轴承出现了初期故障。
这时就要对轴承进行严密监测，密切注意其变化。
此后轴承峭度值又开始快速下降，并接近正常值，而振动和噪声开始显著增大，其增大幅度开始加快，其振动超过标准时（ISO2372），其轴承峭度值也开始快速增大，当轴承超过振动标准，峭度值也超过正常值时，可认为轴承已进入晚期故障，需要及时检修设备，更换滚动轴承。
1、滚动轴承故障诊断方式振动分析是对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的常用方法。
一般方式为：利用数据采集器在设备现场采集滚动轴承振动信号并储存，传送到计算机，利用振动分析软件进行深入分析，从而得到滚动轴承各种振动参数的准确数值，进而判断这些滚动轴承是否存在故障。
采用恩递替公司的Indus3振动测量分析系统进行大中型电机滚动轴承的状态监测和故障诊断，经过近几年实际使用，其效果令人非常满意。
要想真实准确反映滚动轴承振动状态，必须注意采集信号的准确真实，因此要在离轴承最近的地方安排测点。
2、滚动轴承正常运行特点与诊断技巧滚动轴承的运转状态在其使用过程中有一定的规律性，并且重复性非常好。
例如，正常优质轴承在开始使用时，振动幅值和噪声均比较小，但频谱有些散乱(图1)这可能是由于制造过程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。
滚动轴承的状态监测与故障判断滚动轴承作为工业设备中常见的零部件之一，承载着机器运行过程中的重要轴向负荷。
滚动轴承的状态监测与故障判断对于设备的正常运行和维护至关重要。
本文将探讨滚动轴承的状态监测技术、故障判断方法以及相关的应用实例。
一、滚动轴承的状态监测技术1. 振动监测技术振动监测是最常见的滚动轴承状态监测技术之一。
通过在轴承上安装振动传感器，可以实时监测轴承运行时所产生的振动信号。
根据振动信号的频率、幅值和波形等特征参数，可以判断轴承的运行状态，从而及时发现轴承的异常情况。
声音监测是利用特定的声学传感器对轴承运行时产生的声音信号进行监测和分析。
通过分析声音的频谱、频率和幅值等参数，可以判断轴承的工作状态和存在的故障问题。
温度监测是通过在轴承上安装温度传感器，实时监测轴承的工作温度。
当轴承发生异常时，温度会升高，通过监测温度的变化可以及时发现轴承故障的存在。
4. 油膜厚度监测技术滚动轴承常常需要润滑油润滑，在轴承内形成一定厚度的油膜以减少摩擦和磨损。
油膜厚度监测技术可通过超声波传感器或其它传感器测量油膜的厚度，判断油膜的完整性和润滑效果，进而判断轴承的工作状态。
二、滚动轴承的故障判断方法1. 振动特征分析法通过对轴承振动信号的频谱分析、包络分析和趋势分析等方法，判断轴承是否存在异常振动，以及具体的故障类型，如轴承内环、外环或滚动体的故障。
通过监测轴承的工作温度，分析温度的变化趋势和幅值变化，判断轴承是否存在异常，例如摩擦热、润滑不良或局部热点等故障。
1. 航空发动机轴承的状态监测与故障判断航空发动机轴承是航空发动机中的重要部件，其状态的监测与故障的判断对飞机的安全运行至关重要。
航空发动机轴承通常采用振动监测和声音监测技术，通过监测振动信号和声音信号的特征参数，判断轴承的工作状态和可能存在的故障问题。
滚动轴承的状态监测与故障判断是工业生产中的重要课题，通过采用多种监测技术和故障判断方法，可以有效地保障轴承的安全运行，延长其使用寿命，提高设备的可靠性和运行效率。
摘要：滚动轴承是旋转机械中使用最多，最为关键，同时也是机械设备中最易损坏的机械零件之一。
滚动轴承质量的好坏对机械设备运行质量影响很大，许多旋转机械设备的运行状况与滚动轴承的质量有很大的关系。
滚动轴承作为旋转机械设备中使用频率较高，同时也是机械设备中较为薄弱的环节，因此对滚动轴承进行故障诊断具有重大意义。
引言：故障诊断技术是一门研究设备运行状况信息，查找故障源，研究故障发展趋势，确定相应决策，与生产实际紧密相结合的实用技术。
故障诊断技术是20世纪中后迅速发展起来的一门新型技术。
国外对滚动轴承故障诊断技术的研究开始于20世纪60年代。
美国是世界上最早研究滚动轴承故障诊断技术的国家，于1967年对滚动轴承故障进行研究，经过几十年的发展，先后研制了基于时域分析，频域分析，和时频分析的滚动轴承故障诊断技术。
目前国外已经研制出先进的滚动轴承故障诊断仪器，并且已经应用于工业生产中，对预防机械事故，减少损失起到了至关重要的作用。
国内对故障诊断技术的研究起步较晚，20世纪80年代我过开始研究滚动轴承故障诊断技术，经过多年的研究，先后出现了基于振动信号的滚动轴承故障诊断，基于声音信号的滚动轴承诊断方法，基于温度的滚动轴承诊断方法，基于油膜电阻的滚动轴承诊断方法和基于光钎的滚动轴承诊断方法。
从实用性方面来看，基于振动信号的滚动轴承诊断方法具有实用性强，效果好，测试和信号处理简单等优点而被广泛采用。
在滚动轴承故障诊断中，比较常用的振动诊断方法有特征参数法，频谱分析法，包络分析法，共振解调技术。
其中共振解调技术是目前公认最有效的方法。
振动检测能检测轴承的剥落、裂纹、磨损、烧伤且适于早期检测和在线检测。
因而，振动诊断法得到一致认可。
包络检测是轴承故障振动诊断的一种有效方法,实际中已广泛使用。
当轴承出现局部损伤类故障后，振动信号中包含了以故障特征频率为周期的周期性冲击成分，虽然这些冲击成分是周期出现的，但单个冲击信号却具有非平稳信号的特性。
快速谱峭度与全矢谱结合的滚动轴承故障诊断林辉翼; 郝伟; 郝旺身; 高亚娟【期刊名称】《《机械设计与制造》》【年(卷),期】2019(000)009【总页数】4页(P5-8)【关键词】快速谱峭度; 全矢谱; 故障诊断; 滚动轴承; 特征提取; 带通滤波【作者】林辉翼; 郝伟; 郝旺身; 高亚娟【作者单位】郑州大学振动工程研究所河南郑州 450001【正文语种】中文【中图分类】TH16; TH1331 引言在机械设备系统中，滚动轴承属于故障多发部件，其在运行异常时的振动信号多表现为非线性、非平稳性，且往往信噪比较低[1]，因此如何有效提取滚动轴承的故障特征是当前的研究热点。
由于滚动轴承故障信号往往存在调制现象，因此对其进行故障分析前往往需要进行滤波等预处理，以突出故障特征，有利于后期的诊断分析[2]。
然而传统的滚动轴承故障诊断方法需要人工选取带通滤波参数，则具有一定的随机性和较大的技术难度。
文献[3]首次将谱峭度图应用于最佳滤波参数的选取，但其算法复杂度较大，无法推广至工程实际中。
在此基础上，文献[4]提出了快速谱峭度算法，该算法兼具较高的求解精度与计算效率，适合于在线诊断。
文献[5]将快速谱峭度算法应用于轴承故障诊断，并验证了其可行性。
文献[6]首先采用降噪后的信号去除低频成分，然后再将快速谱峭度算法应用于滤波参数的选择，实验证明该方法适用于早期故障诊断。
传统的共振解调在带通滤波参数选取方面具有局限性，文献[7]将快速谱峭度算法与共振解调技术结合，经实验验证其效果良好。
文献[8]利用快速谱峭度图对分解得到的各进行了筛选，为后期故障诊断提供了更准确的特征信息。
由于同一截面不同位置所采集到的振动信号通常具有差异性，因此对各通道的振动信息进行融合可在一定程度上避免误诊、漏诊。
全矢谱技术在全频谱与全息谱等技术的基础上作出了改进，可有效融合同源双通道振动信息[9]，已逐渐被推广至设备故障诊断领域。
文献[10]将方法与全矢谱技术结合，较好地实现了对发电机组转子的故障诊断。
