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典型机械故障的振动分析与诊断PPT(共40页)

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振动测试与故障诊断 课件

振动测试与故障诊断 课件

疲劳剥落 磨损 塑性变形 腐蚀 断裂 胶合
疲劳剥落
在滚动轴承中，滚道和滚动体表面既承 受载荷，又相对滚动。由于交变载荷的作 用，首先在表面一定深度处形成裂纹，继 而扩展到使表层形成剥落坑，最后发展到 大片剥落。这种疲劳剥落现象造成了运行 时的冲击载荷，使振动和噪声加剧。
磨损
滚道和滚动体间的相对运动及杂质异物 的侵入都引起表面磨损，润滑不良加剧了 磨损。磨损导致轴承游隙增大，表面粗糙， 降低了机器运行精度，增大了振动和噪声。
特征：啮合频率附近的1X 边频带 齿轮啮合侧隙会在啮合频 率附近产生轴转速频率边 频带，当存在这个问题的 时候，齿轮啮合侧隙波峰 和齿轮的固有频率波峰将 随着载荷的增加而减弱。
齿轮不对中


齿轮不对中时的频谱图
特征 ：齿 轮啮 合频 率谐波 附近的1X边频带 不对 中齿 轮会 在啮 合频率 处产 生带 有边 频带 的啮合 频率 振动 ，但 是有 啮合频 率的 谐波 是很 常见 的 ，在 二倍 和三 倍啮 合频 率处谐 波的蜂值还比较高。因此， 设置较高的频率范围 (Fmax) ， 使 所 有 要 测 量 的 频率 都能 看到 ，是 很重要 的。
五、振动测量实践



振动测量参数 传感器类型 传感器选择 传感器安放 测量参数设定
振动测量参数
振动测量的基本参数有：加速度、速度和位移
图中显示了振动测 量的基本参数:加速 度、速度和位移。
三者的相位关系是： 位移与加速度有180度 的相位差，与速度有 90度的相位差。
传感器类型

根据测量参数的不同，测量中用到的传 感器有以下几类：
断裂
载荷过大或疲劳会引起轴承零件的破裂。 热处理、装配引起的残余应力、运行时的 热应力过大业会引起断裂。

机械设备典型故障的振动特性课件

机械设备典型故障的振动特性课件

« 通常水平方向的幅值大于垂直方向的幅值，但通常不
应超过两倍。
A
« 同一设备的两个轴承处相位接近。
« 水平方向和垂直方向的相位相差接近90度。
力
偶
质不
量
平 衡
不
径向
典型的频谱
相位关系
平
« 同频占主导，相位稳定。振幅按转速平方增大。需
衡
进行双平面动平衡。
« 偶不平衡在机器两端支承处均产生振动，有时一侧
齿 轮 故 障 (1)
« 正常的频谱出现所有转轴 的1X 和啮合频率(GMF)。
« 齿轮啮合频率的两侧有转 速边带，其峰值较小。
齿轮啮合频率(GMF)
« 齿磨损：齿轮固有频率出 现，且有磨损齿轮所在轴 的转速边带
« 磨损明显时，啮合频率附 近也会出现较高峰值的边 带。
正常齿轮的频谱
齿轮自振频率
齿轮磨损时的频谱
• 框架或底板变形；紧固 螺丝松动。
径向
基础底板
机器底脚
A型
混凝土基础
« 振动特征: • 类似不平衡或不对中, 频谱主要以1X 为主。 • 振动具有局部性, 只表现在松动的转子上。 • 同轴承径向振动垂直, 水平方向相位差0 或180。 • 底板连接处相邻结合面的振动相位相差180。 • 如果轴承紧固是在轴向, 也会引起类似不对中的轴向振动.
•
我知道什么是劳动:劳动是世界上一切 欢乐和 一切美 好事情 的源泉 。
•
企业不景气，问题不在员工，而在老 板的管 理方法 不当。 。2020 年8月10 日星期 一上午 9时55 分27秒0 9:55:27 20.8.10
•
想赢个三回两回，三五，有点智商就 行;想做 个百老 店，想 一辈子 赢，没 有德商 绝对不 行。

机械故障振动诊断153课件

机械故障振动诊断153课件

4．3 机械振动信号的分析与处理基础
• 数学原理到工程应用： 函数、信号、时间 历程、揭示信号的频率分布；
（2）拉普拉斯（Laplace）变换 （3）Z变换：离散系统的拉斯变换 （4）西尔伯特（Hilbert）变换：同一域中函
数互相映射； （5）小波变换：寻找突变信号；突变信号信
息量大。
4．3 机械振动信号的分析与处理基础
• （2）频率: 每秒振动的次
数 周期的倒数 角频率:
2 f 2
T
（3）相位:
4．2 振动测试系统
4. 2. 1 常用的振动传 感器原理
（1）压电加速度传感 器
1）工作原理 发电原理, 机械能
转换成电能! 电荷微弱, 需要放
大
（1）压电加速度传感器
2）测量电路: 电荷放大器和电压放大器 3）传感器的结构 4）性能指标 5) 安装方法:
x (ti) N (ti) fN n (ti)
y(ti)f(ti)
1 Nn(ti)
时间间隔为要提取的信号周期。
4．3 机械振动信号的分析与处理基础
（2）倒频谱分析方法 • 倒频谱，就是对功率谱的对数值进行付里叶逆变
换的结果。
C () F 1 ln S (f)
——倒频率，时间量纲。
• 作用： （1）识别复杂功率谱图上的周期结构； （2）解卷积。能将信号中的输入信号和传递途径 的效应分离开来，使分析结果受传递途径的影响 较小，去回声。
4．3 机械振动信号的分析与处理基础
4）概率密度函数：概率密度函数图形的 变化反映机械设备的状态变化。
• 例：相同型号机器的振动速度的概率密度 函数图形。图形较为分散的是状态不好的 机器，图形集中在原点的是状态良好的机 器。为什么？ 5）幅值参数：

振动故障机理及案例资料PPT课件

振动故障机理及案例资料PPT课件
150mw机组调试启动过程中发生碰磨故障21动静碰磨22动静碰磨机组启动前轴晃度指示约为10m停机投入盘车后轴晃度指示约为80m经过数小时的盘车又恢复到10m经过数次启动后再次启动时注意监视和调整汽缸金属温度
振动故障机理及案例
东北电力科学研究院 常强 2009年8月
转子质量不平衡



机理：转子残余质量不平衡过大，产生 较大离心激振力，转子——轴承系统振 动响应较大。 对于挠性转子来说，低阶不平衡响应对 高转速下的振动响应影响较小 不平衡故障可以通过动平衡试验消除
动静碰磨故障的一般处理原则

如果观察到转子在较低转速下振动过大，尤其 是瓦振偏大，且在固定转速下持续增大时，发 生碰磨故障的可性能很大，应及时停机，不能 再尝试升速越过临界转速区。
机组在启动（尤其是冷态）过程中应严格控制 各项参数，各项保护均应投入，当因振动大跳 机后，不能立即挂闸再次启动

动静碰磨故障的一般处理原则
转子裂纹
转子裂纹


转子裂纹出现早期，机组的振动不会发 生显著的变化。 转子裂纹的扩展周期较长。 在机组振动显著增大后，转子裂纹已经 扩展至较大范围。
油膜振荡


故障机理： 轴承设计不合理，轴系稳定性较差，在 机组受到外界扰动后，轴系振动失稳。 振动迅速增大。 可倾瓦稳定性最好，应用较广。圆筒瓦、 3油楔瓦稳定性较差，目前以很少应用。
转子裂纹

案列：600MW机组小轴裂纹
转子裂纹



2009年2月底至3月中旬，该机组7瓦振动 持续小幅增长。 3月19日，6、7瓦振动突然发生大幅阶跃 式增长 。此后，7瓦振动快速增大。 7瓦振动信号中有明显的二倍频成分。

机械故障诊断PPT课件

机械故障诊断PPT课件
23
2 红外诊断应用之一——温度检测
3、磨削温度检测
降低。 磨削火花温度的变化规律和磨削温区温度的变化规律
是一致的。因此，可用红外测温仪测得的信号对磨削温度和工作表面质量进行在线控制。
24
2 红外诊断应用之一——温度检测
4、火车车轴箱不停车温度检测
可利用红外测温仪，放置在铁路两侧，当火车通车时，车轴的轴箱逐个扫过探测器的 现场，每个车轴箱依次给探测器一次红外辐射，使之产生电脉冲，如果某一轴箱温度过高。 就可以判断脉冲对应位置的车轴箱发生了故障，然后进行相应的检查，防止出现重大事故。
由于红外探测器使敏感元件的温度升高过程比较慢，所以探测器的响应时间比 较长。
光子探测器是一种半导体器件，当光子投射到这类半导体材料上时，电子 空穴对便分离，产生电信号，其对红外辐射响应时间短。缺点是光谱的响应范 围有限。
19
1 基本原理
3、红外成像 红外成像可分为主动式和被动式两种。 主动式红外成像是用一红外辐射源照射物体，利用被反射的红外辐射摄取物
体的像，如图9-5所示。 被动式红外成像是利用物体自身发射的红外辐射摄取物体的象。通常，被动
式称为热象。热象仪的原理如图9-6所示。
20
1 基本原理
21
2 红外诊断应用之一——温度检测
红外测温仪的原理如图9-9所示。
1、机床主轴箱温升对热变形影响的检测
22
2 红外诊断应用之一——温度检测
2、金属胶接结构特性检测
第八章 超声与声发射检测技术
1. 超声技术的原理 弹性波：依靠弹性介质中的质点传播的机械振动； 次声波：（f<16~20HZ）
超声波：（f=2x10 4 ~10 6 HZ ）
纵波：质点振动的方向和弹性波传播的方向相同的弹性波 可以在固体、液体、气体中传播

机械故障诊断--机械振动及信号 ppt课件

机械故障诊断--机械振动及信号 ppt课件
比较规范的定义是：在非线性机械系统内，由非振荡 能量转变为振荡激励所产生的振动称为自激振动。
自激振动有如下特点：
1）随机性。因为能引发自激振动的激励（大于阻尼力的失稳力）一般都 是偶然因素引起的，没有一定规律可循。 2）振动系统非线性特征较强，即系统存在非线性阻尼、元件（如油膜的 粘温特性，材料内摩擦）、非线性刚度元件（柔性转子、结构松动等）才 足以引发自激振动，使振动系统所具有的非周期能量转为系统振动能量。 3）自激振动频率与转速不成比例，P一PT般课件低于转子工作频率，与转子第一7
PPT课件
3
第二章 机械振动及信号
按振动规律分类
这种分类，主要 是根据振动在时间 历程内的变化特征 来划分的。
PPT课件
4
按振动的动力学特征分类
（1）自由振动与固有频率
自由振动靠初始激励一次性获得振动能量，历程有限，一般不会
对设备造成破坏，不是现场设备诊断所需考虑的目标。描写单自由度
线性系统的运动方程式为：
PPT课件
5
(2) 强迫振动和共振
物体在持续的周期变化的外力作用下产生的振动叫强迫振动， 如不平衡、不对中所引起的振动。
m
d2x dt 2

c
dx dt

kx

Fo
s in t
（
（（
（
惯
阻弹
激
性
尼性
振力ຫໍສະໝຸດ 力力力）））
）
由图2—3所见，衰减自由振动随时间推移迅 速消失，而强迫振动则不受阻尼影响，是一 种振动频率和激振力同频的振动。从而可见， 强迫振动过程不仅与激振力的性质（激励频 率和幅值）有关，而且，与物体自身固有的 特性（质量、弹性刚度、阻尼）有关，这就 是强迫振动的特点。

设备震动故障诊断75页PPT

设备震动故障诊断75页PPT

Ⅰ－原动机（电动机） Ⅱ－传动系统 Ⅲ－工作机（引风机） ①、②－电动机滚动轴承 ③、④－引风机滚动轴承
2） 必须查明各主要零部件（特别是运动零 件）的型号、规格、结构参数及数量等，并 在结构图上表明或另予说明。这些零件包括： 轴承型式、滚动轴承型号、齿轮的齿数，叶 轮的叶片数、带轮直径、联轴器型式等。
2）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或 腐蚀性气体（液体）；
3）周围环境：有无严重的干扰（或污染） 源存在，如振源，粉尘、热源等。
4.设备基础型式及状况 搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。
5.主要资料档案资料 设备原始档案资料、设备检修资料、设
备故障记录档案等。
二. 确定诊断方案
在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。 诊断方案应包括以下几方面的内容。
设备震动故障诊断
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
按振动频率分类
机械振动
低频振动：f < 10 Hz 中频振动：f = 10-1000 Hz 高频振动：f > 1000 Hz
振动的一般分类
构成一个确定性振动有3个基本要素，即
振幅d、频率f 和相位φ。
当然，振幅不仅用位移，还可以用速度 和加速度。要特别说明一个与振动有关的量 就是速度有效值 ，也常被称为速度均方根值。 这是一个经常用到的振动测量参数。目前许 多振动标准都是采用振动速度作为判别参数， 因为它最能够反映振动的烈度。

研究生--机械故障诊断学-第4章-振动诊断方法 ppt课件

研究生--机械故障诊断学-第4章-振动诊断方法 ppt课件
T0
xrms
1PPTT 课件x2(t)dt T0
稳定性好(反映面9 )
9
5）方差值：
2 x
1T (x(t)x)2
T0
dt反散映性离
6）脉冲值: 峰值/绝对均值，诊断轴承等的冲击类故障，可在 没有绝对标准的情况下进行相对诊断。
PPT课件
10 10
2 .时域诊断法的特点
1）简单、方便 2）当振源较为复杂时,只能定性诊断,即指出设备有无异常； 而无法指出具体的故障部位。
研究生课程
机械故障诊断学
Mechanical Fault Diagnosis
PPT课件
1 1
第四章 振动诊断的主要方法
一、振动的基本知识
二、时域诊断法
三、频域诊断法
四、相关域诊断法PPTFra bibliotek件2 2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
频率，可将各个部件的振动分开，实现定位诊断。
PPT课件
22
22
频域定位诊断原理图 PPT课件
23 23
3.频谱的获得
1)Cooley-Tukey法
fft
平方
x(t)-----> x(f) ------> S(f),功率谱
是求频谱的主要方法
2)Blackman-Tukey法
相关分析
fft
x(t)---------> R(t) ------> S(f)
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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两支承处同方向振动相位差接近
悬
臂
转
质
子 不
量
平
不
衡
典型的频谱
相位关系
平
悬臂转子不平衡在轴向和径向都会引起较大1X
衡
振动。
轴向相位稳定，而径向相位会有变化。
Ｄ
悬臂式转子可产生较大的轴向振动，轴向振动
有时甚至超过径向振动。
两支承处轴向振动相位接近。
往往是力不平衡和力偶不平衡同时出现
偏
心
典型的频谱
相位关系
措施：给出结论
• 继续运行；还能运行多久? • 维修、检查；部位?
不同设备故障的振动特点
不平衡
常
偏心转子
见
轴弯曲
的
不对中
设 松动
备
转子与定子摩擦
故
滑动轴承
障
滚动轴承
齿轮故障
力不平衡 力偶不平衡 动不平衡 悬臂转子不平衡
角不对中 平行不对中 轴承不对中 联轴节故障
结构框架/底座松动 轴承座松动 轴承等部件松动
• 测试振动的方向（H/V/A） • 数据类型（幅值、频谱、波形、相位） • 信号检测类型：峰值、峰峰值、有效值
振动分析的过程：问诊→ 监测→ 诊断→ 措施
诊断：引起振动的原因和部位
Ø 振动幅值趋势分析 Ø 振动波形识别 Ø 频谱分析、峰值能量谱分析 Ø 频响特性与相干分析 Ø 瞬时频率变化与相位分析
量
衡
不
典型的频谱
相位关系
平
同频占主导，相位稳定。振幅按转速平方
衡
增大。需进行双平面动平衡。
偶不平衡在机器两端支承处均产生振动，
B
有时一侧比另一侧大
较大的偶不平衡有时可产生较大的轴向振
动。
两支承径向同方向振动相位相差180。
动
质
不
量
平
不
衡
平
衡
典型的频谱
相位关系
C
动不平衡是前两种不平衡的合成结果。
仍是同频占主导，相位稳定。
，其周围分布1X旁瓣。
联 轴 节 故 障
对中不良设备的轴心轨迹
A BC
结 轴轴
构 承承
机 框 座等
械 架 松部
松 或 动件
动
底 座
配 合
松松
动动
松动本身不是纯粹 的故障，不会直接 产生振动，但它可 放大故障的作用。
A. 结 构 框 架/ 底 座 松 动
包括如下几方面的故障 • 支脚、底板、水泥底座松 动/强度不够； • 框架或底板变形；紧固螺 丝松动。
角
不
不
对 中
对
中
典型的频谱
相位关系
角不对中产生较大的轴向振动，频谱成分为1X和
A
2X；还常见1X、2X或3X都占优势的情况。
如果2X或3X超过1X的30％到50％，则可认为是存
在角不对中。
联轴节两侧轴向振动相位相差180度。
平
行
不
对
不
中
对
典型的频谱
相位关系
中
平行不对中的振动特性类似角不对中，但径
齿轮磨损 齿轮偏心 齿轮不对中
力
不
质
平
量
衡
不
典型的频谱
相位关系
平
同频占主导，相位稳定。如果只有不平衡，1X
衡
幅值大于等于通频幅值的80％，且按转速平方
增大。
A
通常水平方向的幅值大于垂直方向的幅值，但 通常不应超过两倍。
同一设备的两个轴承处相位接近。
水平方向和垂直方向的相位相差接 平
曲
近联轴节，也可产生2X振动。类似不对中、通常振幅 稳定，如果2X与供电频率或其谐频接近，则可能产生
波动。
轴向振动可能较大，两支承处相位相差180度。
振动随转速增加迅速增加，过了临界转速也一样。
不对中
有资料表明现有企业在役设备30％－50％存 在不同程度的不对中，严重的不对中会造成 设备部件的过早损坏，同时会造成能源的浪 费。 不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振 动；既会造成临近联轴节处支承的振动，也 会造成远离联轴节的自由端的振动。不对中 易产生2X振动，严重的不对中有时会产生类 似松动的高次谐波振动。 相位是判断不对中的最好判据。
点的相位相差180度。
通过找对中无法消除振动，只有卸下轴承重新安
装。
如果联轴节的短节过长或过短，通常会产生明显的3X
振动。
不
齿型联轴节卡死会引起轴向和径向振动，通常轴向大
对
于径向，频谱以1X为主，兼有其它谐频，也有出现4X
中
为主的实例。
振动随负荷而变，1X明显。
D
松动的联轴节将引起啮合频率及叶片通过频率的振动
振动特征: • 类似不平衡或不对中，频谱主要以1X为主。 • 振动具有局部性，只表现在松动的转子上。 • 同轴承径向振动垂直，水平方向相位差0或180度。 • 底板连接处相邻结合面的振动相位相差180度。 • 如果轴承紧固是在轴向，也会引起类似不对中的轴向
振动。
B. 由于结构/ 轴承座晃动或开裂引起的松动
典型机械故障的 振动分析及诊断
振动的基本概念
m x c x k x f( t)
惯性力 阻尼力 弹性力
干扰力
表征振动的三个要素：
振动幅值、频率（周期）、相位
有阻尼的强迫振动及其特性
W/Wo
W/Wo
现场设备实际的振动波形
振动信号的采集与处理
快速富里叶 分析(FFT) 原理
用振动分析方法监测设备状态
问诊：了解设备背景，列出可能引起振动的原因
• 设备结构（传动链参数，如齿轮齿数、轴承型号、皮带轮直径 等）、设备的动态特性等信息;
• 设备运行工况，过程参数：温度、压力、转速、负荷 • 设备维修档案
监测: 确定振动监测和分析方案
• 测试的工况（转速、负荷）；测点位置；测试参数（振动位移、 速度、加速度）；绝对振动、相对振动
分析方法 幅值分析：振动总值（振动水平、列度）、 变化趋势、机械动态特性 频谱分析：引起设备振动原因的具体分析 相位分析：设备振动原因的进一步确认、共 振（相频特性）、动平衡分析 波形分析：振动总值（峰值、峰峰值…）、 周期、拍节 峰值能量谱分析：轴承、齿轮…
振动分析的过程：问诊→ 监测→ 诊断→ 措施
转
当旋转的皮带轮、齿轮、电机转子等有几何偏心时
子
，会在两个转子中心连线方向上产生较大的1X振动
；偏心泵除产生1X振动外，还由于流体不平衡会造
成叶轮通过频率及倍频的振动。
垂直与水平方向振动相位相差为0或180。
采用平衡的办法只能消除单方向的振动。
轴
典型的频谱
相位关系
弯
振动特征类似动不平衡，振动以1X为主，如果弯曲靠
向振动较大。
B
频谱中2X较大，常常超过1X，这与联轴节
结构类型有关。
角不对中和平行不对中严重时，会产生较多 谐波的高谐次（4X~8X）振动。
联轴节两侧相位相差也是180度。
轴
承
不
不
对
对
中
中
典型的频谱
相位关系
C
轴承不对中或卡死将产生1X, 2X轴向振动，如果 测试一侧轴承座的四等分点的振动相位，对应两
包括如下几方面的故障
• 结构或轴承座开裂 • 支承件长度不同引起的晃动 • 部件间隙出现少量偏差时(尚 无碰撞) • 紧固螺丝松动。