机器振动特征分析(1)

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故 障特征
不平衡的原因
第一部分
滑轮/槽轮
机械损伤 琐丝太大 轴孔偏离中心
飞轮
机械损伤 偏心孔 轴孔偏离中心
轴
轴弯曲 不规则加工
Author: F. CHAMPAVIER
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故 障特征
第一部分
转子不平衡
¾ 不平衡定义： 转子质量中心线与转轴中心线不重合时便产生不平衡
¾ 不平衡类型： 静不平衡（力不平衡） 力偶不平衡 动不平衡 悬臂转子不平衡
Author: F. CHAMPAVIER
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故 障特征
静不平衡
¾ 定义：转子的质量中心在两支 撑轴承中点且偏离
¾ 不在中点：准静不平衡 ¾ 一般认为W/D小于25% 纯静不
平衡 ¾ 不平衡力（离心力）同方向等
量施加到每个轴承
第一部分
Author: F. CHAMPAVIER
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故 障特征
力偶不平衡特征
¾ 力偶不平衡在两轴承座上产 生1X大的振动，可能一个轴 承座上振动略大于另一外轴 承座上的振动
¾ 明显的力偶不平衡有时可能 产生大的A向振动
¾ 两侧轴承H/V方向振动相位差 接近180度
¾ 如果是力偶不平衡（不是不 对中)，同一轴承的H和V方向 的相位差应该彼此相差90度
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故 障特征
不平衡的原因
第一部分
叶轮
机械损伤 腐蚀
联轴器
机械损伤 轴孔偏离中心
电气绕组
铜线分布不均
Author: F. CHAMPAVIER
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度较低的轴承座上，不平衡的转子尽管很小的残余不平衡量，也 还会出现不平衡振动，动平衡还是可明显减小松动引起的振动。 但是，往往无法平衡有松动的转子。
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故 障特征
动不平衡特征
第一部分
¾ 两侧轴承之间的H方向振动相位差可能是0-180度的任一角 度，这个相位差近似等于V方向振动相位差
¾ 相位差接近0度，静不平衡占优势。接近180度，力偶不平 衡占优势。
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故 障特征
动不平衡特征
¾ 1X较大的振动，但是两侧轴承 座上的振动幅值略不相同。假 定没有其他明显的故障的话， 它们仍然在相同的幅值量级或 者小于3比1的比例
¾ 与力不平衡和力偶不平衡一 样，当动不平衡为主时，振动 相位还是稳定的和可重复的
第一部分
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培训教材
培训教材
旋转机械振动分析
机器振动的故障特征 第一部分
故 障特征
第一部分
机器振动特征分析
¾ 转子不平衡 ¾ 不对中 ¾ 偏心 ¾ 轴弯曲 ¾ 松动
Author: F. CHAMPAVIER
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故 障特征
不平衡的原因
第一部分
铸造缺陷
热膨胀
由于每个部件的 热膨胀率不同影 响转子平衡
轴孔太大
Author: F. CHAMPAVIER
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故 障特征
不平衡的原因
第一部分
转子
机械损伤 污染物堆积 轴弯曲 轴孔偏离中心
风扇
机械损伤 污染物堆积 轴孔偏离中心
Βιβλιοθήκη Baidu
齿轮
机械损伤 轴孔偏离中心
Author: F. CHAMPAVIER
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故 障特征
第一部分
不平衡振动特征
同一轴承上H与V振动相位差约为90度（+/-30度）。如果存在1X较 大的振动，但是，H与V方向振动相位差为0度或接近180度，通常 这说明是其他故障源，例如偏心。
两侧轴承的H方向振动的相位差应该接近V方向振动的相位差。 径向方向(H和V)振动通常比A方向振动大许多(除了悬臂转子之外) 在径向方向呈现稳定的、可重复的振动相位。 共振有时可能受不平衡的影响较大。 不平衡对转子产生过大振动的影响可能很大。事实上，在有些刚
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故 障特征
静不平衡振动特征
¾ 1X相同的不平衡力同时出现在 两侧轴承上，然而，根据每个 方向的支承刚性，水平和垂直 方向的响应可能略不同
¾ 两侧轴承H方向振动相位相同； 两侧轴承H方向振动相位相同
第一部分
Author: F. CHAMPAVIER
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第一部分
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故 障特征
动不平衡
¾ 质量分布轴线与旋转轴线 既不平行也不相交
¾ 动不平衡基本上是力不平 衡和力偶不平衡两者的组 合。它至少需要在垂直于 轴中心线轴线的两个平面 上才能修正平衡
第一部分
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故 障特征
悬臂转子不平衡特征
¾ 悬臂转子可产生1X转速频率的轴向力，引起 轴向振动，这种轴向振动等于或者大于径向 振动幅值
¾ 悬臂转子往往除了产生力不平衡之外，还产 生大的力偶不平衡，这两种不平衡必须都要 修正之
¾ 对于单纯悬臂转子不平衡，在轴承1处的A方 向振动相位将近似等于轴承2处的A方向振动 相位(士30度)。这里的振动相位差取决于与 其他的诸如不对中、共振等故障相比较，不 平衡故障占优势的程度
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¾ 通常，首先处理力不平衡分量，然后再处理 剩下的相位差接近180度的力偶不平衡分 量，最终修正悬臂转子的不平衡
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故 障特征
悬臂转子不平衡
¾ 被驱动转子位于两轴承的 外侧(如果转子位于两个轴 承之间，称这种转子为简 支转子)
第一部分
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故 障特征
力偶不平衡
¾ 质量分布轴线中心点与旋 转轴线中心点相交
¾ 力同时施加到两个轴承 上，但是方向相反
¾ 明显的力偶不平衡可以引 起转子严重的不稳定，使 之前后摆动
第一部分
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质量不平衡产生一个均匀的旋转力，此力的方向连续变化，但是始终 作用在径向方向上，因此，轴和支承轴承趋向于以某圆周轨道运动， 然而，由于轴承的垂直方向刚性比水平方向刚性强，所以通常振动响 应是一定程度的椭圆轨迹，水平方向振动通常略大于垂直方向振动， 一般范围在2至3倍左右。当水平方向与垂直方向振动之比大于6比1 时，通常说明是其他故障，尤其是共振。
第一部分
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故 障特征
第一部分
不平衡振动特征
1X振动（但是1x并不总是不平衡)。通常，1X振动在频谱中占优势。
当故障仅限于不平衡时，1X振动幅值通常大于或等于振动总值的80％ (如果除了不平衡之外还有其他故障，则可能仅为振动总值的5％到80 ％)。
振动幅值与质量中心离轴旋转中心线的距离成正比。当低于转子一阶 临界转速运转时，振动幅值将随转速的平方成比例变化。即：转速升 高3倍，将导致不平衡振动增大9倍