典型故障及特征频谱
齿轮故障频谱特征说明
齿轮故障的频谱特征：大周期故障的频率特征：大周期故障是指以齿轮轴旋转频率为基本频率特征的故障。
典型的大周期故障包括齿轮偏心，局部断裂等。
齿轮偏心是以误差形式影响频谱，而局部断裂等则以突变的刚度形式影响频谱。
总结就是：1、齿轮轴的旋转频率及其谐波处的振幅随故障的恶化而加大；2、在啮合频率及其谐波周围产生以故障齿轮的运行频率为间隔的边带族，且其振幅随故障的恶化而加大；小周期故障的频率特征：小周期故障是指以齿轮的啮合频率为基本频率特征的故障。
典型的小周期故障包括齿轮胶合、疲劳、磨损等。
它们大多以变相位的形式影响频谱。
实际上齿面产生的n个小缺陷(比如n个凹点)，其重复频率为啮合频率的高次谐波，可以理解为齿面的不同分布点，误差不一样。
总结就是：1、齿轮轴的旋转频率处及其谐波处的振幅与小周期故障关系不大；2、啮合频率及其谐波处的振幅随故障的恶化而加大，其程度为Bessel函数与Bn之积；3、在啮合频率及其谐波处将调制出无限的以故障齿轮的运行频率为间隔的边族带，且其振幅随故障的恶化而加大。
齿轮点蚀：挡齿轮发生点蚀时，其振动信号频谱中的啮合频率及其二、三次谐波附近的边频带都会有明显的增长，这是因为在齿轮发生点蚀时，在其振动信号中会出现一定带宽的随机信号分量与主频带信号叠加在一起。
根据实验条件，可以计算出齿轮的啮合频率为806Hz，其二、三次谐波分别为1612Hz、2418Hz。
根据对故障机理的分析，对采集的信号首先进行单层次小波分解，从小波系数无法直接判断是否发生故障，因此需要对小波系数进一步处理。
希尔伯特变换已广泛应用于齿轮故障的诊断中，这是因为利用希尔伯特变换可以得到信号的复包络，此复包络只包含信号的调制信息，无载频成分。
也就是说，去除常规振动分量，仅保留故障信息。
由于齿轮的故障信息主要体现在高频，即细节信号上，因此，对小波分解的细节信号进行希尔伯特变换，求出其包络谱，实验证明这种方法能够有效地识别齿轮的点蚀故障。
机械振动故障及其特征频谱
机械振动故障及其特征频谱15类常见的振动故障及其特征频谱:不平衡、不对中、偏心转子、弯曲轴、机械松动、转子摩擦、共振、皮带和皮带轮、流体动力激振、拍振、偏心转子、电机、齿轮故障、滚动轴承、滑动轴承。
一、不平衡不平衡故障症状特征：◎振动主频率等于转子转速◎径向振动占优势◎振动相位稳定◎振动随转速平方变化◎振动相位偏移方向与测量方向成正比1、力偶不平衡力偶不平衡症状特征：◎同一轴上相位差180°◎存在1X转速频率而且占优势◎振动幅值随提高的转速的平方变化◎可能引起很大的轴向及径向振动幅值◎动平衡需要在两个修正面内修正2、悬臂转子不平衡悬臂转子不平衡症状特征：◎径向和轴向方向存在1X转速频率◎轴向方向读数同相位，但是径向方向读数可能不稳定◎悬臂转子经常存在力不平衡和力偶不平衡两者，所以都需要修正二、不对中1、角向不对中角向不对中症状特征：◎特征是轴向振动大◎联轴器两侧振动相位差180°◎典型地为1X和2X转速大的轴向振动◎通常不是1X，2X或3X转速频率占优势◎症状可指示联轴器故障2、平行不对中平行不对中症状特征：◎大的径向方向相位差180°的振动严重不对中时，产生高次谐波频率◎2X转速幅值往往大于1X转速幅值，类似于角向不对中的症状◎联轴器的设计可能影响振动频谱形状和幅值3、装斜的滚动轴承装斜的滚动轴承症状特征：◎振动症状类似于角向不对中◎试图重新对中联轴器或动平衡转子不能解决问题◎产生相位偏移约180°的侧面◎对侧面或顶部对底部的扭动运动三、偏心转子偏心转子症状特征：◎在转子中心连线方向上最大的1X转速频率振动◎相对相位差为0°或180°◎试图动平衡将使一个方向的振动幅值减小，但是另一个方向振动可能增大四、弯曲轴弯曲轴症状特征：◎弯曲的轴产生大的轴向振动◎如果弯曲接近轴的跨度中心，则1X转速频率占优势◎如果弯曲接近轴的跨度两端，则2X转速频率占优势◎轴向方向的相位差趋向180°五、机械松动1、机械松动(A)机械松动(A)症状特征：◎机器底脚结构松动引起的◎基础变形将产生“软底脚”问题◎相位分析将揭示机器的底板部件之间垂直方向相位差约180°2、机械松动(B)机械松动(B)症状特征：◎由地脚螺栓松动引起的◎可能产生0.5X、1X、2X和3X转速频率振动时，由裂纹的结构或轴承座引起的3、机械松动(C)机械松动(C)症状特征：◎相位经常是不稳定的◎将产生许多谐波频率六、转子摩擦转子摩擦症状特征◎振动频谱类似于机械松动◎通常产生一系列可能激起自激振动的频率◎可能出现转速的亚谐波频率振动◎摩擦可能是部分圆周或整圆周的七、共振共振症状特征：◎当强迫振动频率与自振频率一致时，出现共振◎轴通过共振时，相位改变180°，系统处于共振状态时，将产生大幅值的振动八、皮带和皮带轮1、皮带共振皮带共振症状特征：◎如果皮带自振频率与驱动转速或被驱动转速频率一致，则可能出现大幅值的振动◎改变皮带张力可能改变皮带的自振频率2、皮带磨损、松动或不匹配皮带磨损、松动或不匹配症状特征：◎往往2X转速频率占优势◎振动幅值往往是不稳定的，有时是脉冲、频率或是驱动转速频率，或是被驱动转速频率◎齿形皮带磨损或不对中，将产生齿轮皮带频率大幅值的振动◎皮带振动频率低于驱动转速或被驱动转速频率3、偏心皮带轮偏心皮带轮症状特征：◎偏心或不平衡的皮带轮，将产生1x转速频率的大幅值的皮带轮振动◎在皮带一致方向上的振动幅值最大◎试图动平衡偏心皮带轮要谨慎4、皮带/皮带轮不对中皮带/皮带轮不对中症状特征：◎皮带轮不对中将产生1X转速频率的大幅值的轴向振动◎电动机上振动幅值最大的往往是风机转速频率九、流体动力激振1、叶片通过频率流体动力激振症状特征：◎如果叶片与壳体之间的间隙不均匀，叶片通过频率(BPF)振动的幅值可能很高◎如果摩擦环卡在轴上，可能产生高幅值的叶片通过频率(BPF)振动◎偏心的转子可能产生幅值过大的叶片通过频率(BPF)振动2、流体紊流流体紊流症状特征：◎在风机中，由于流道内气流的压力变化或速度变化，往往会出现气流紊流流动◎将产生随机的，可能在0到30赫兹频率范围的低频振动3、气穴气穴症状特征：◎气穴将产生随机的，叠加在叶片通过频率(BPF)上的高频宽带能量振动◎通常说明进口压力不当◎如果任凭气穴现象存在，将可能导致叶轮的叶片腐蚀和泵壳体腐蚀◎声音听起来像砂石经过泵的声音十、拍振拍振症状特征：◎拍振是两个频率非常接近的振动同相位和反相位合成的结果◎宽带谱将显示为一个尖峰上下，波动本身在宽带谱上存在两个尖峰的频率之差就是拍频十一、偏心转子◎电源频率FL（中国为50赫兹=3000转/分）◎极数P◎转子条通过频率Fb=转子条数*转子转速◎同步转速NS=2XFL/P◎滑差频率FS=同步转速-转子转速1、定子偏心、绝缘短路和铁芯松动定子偏心、绝缘短路和铁芯松动症状特征：◎定子问题产生高幅值的电源频率，二倍(2FL)电磁振动◎定子偏心产生不均匀的气隙，其振动的单向性非常明显◎软底脚可能导致定子偏心2、同步电动机同步电动机症状特征：◎同步电动机的定子线圈松动产生◎高幅值的线圈通过频率振动◎线圈通过频率两侧将伴随1X转速频率的边带3、电源相位故障电源相位故障症状特征：◎相位问题将引起二倍电源频率◎(2FL)伴有(1/3)FL的边带◎如果不修正电源故障，二倍电源频率(2FL)的电磁振动幅值可能超过25毫米/秒峰值◎如果电源接头局部故障只是偶尔接触故障4、偏心转子偏心转子症状特征：◎偏心转子产生旋转的、可变的气隙，它产生脉冲振动◎经常要求进行细化谱分析，以分离二倍电源频率(2F)与旋转转速的谐波频率5、转子断条转子断条症状特征：◎旋转转速及其谐波频率两侧伴随极通过频率(Fp)边带说明转子断条故障◎在转子条通过频率(RBPF)两侧，伴随二倍电源频率(2FL)边带说明转子条松动◎往往是转子条通过频率(RBPF)的二倍(2XRBPF)和三倍(3XRBPF)幅值很高，而转子条通过频率(RBPF)的基频(1XRBPF)的幅值很小十二、直流电机直流电动机故障症状特征：◎利用可控硅整流器频率(SCR)高于正常的幅值可检测直流电动机故障◎这些故障包括：绕组线圈断裂，保险丝和控制板故障，可产生1X 到5X电源频率的高幅值振动十三、齿轮故障正常状态频谱：◎正常状态频谱显示1X和2X转速频率和齿轮啮合频率GMF◎齿轮啮合频率GMF通常伴有旋转转速频率边带◎所有的振动尖峰的幅值都较低，没有自振频率1、齿载荷的影响齿载荷的影响症状特征：◎齿轮啮合频率往往对载荷很敏感◎高幅值的齿轮啮合频率GMF未必说明齿轮有故障◎每次分析都应该在最大载荷下进行2齿磨损齿磨损症状特征：◎激起自振频率同时伴有磨损齿轮的1X转速频率的边带说明齿磨损◎边带是比齿轮啮合频率GMF更好的磨损指示◎当齿轮的齿磨损时齿轮啮合频率的幅值可能不变3、齿轮偏心和侧隙游移齿轮偏心和侧隙游移症状特征：◎齿轮啮合频率GMF两侧较高幅值的边带说明，齿轮偏心侧隙游移和齿轮轴不平行◎有故障的齿轮将调制边带◎不正常的侧隙游移通常将激起齿轮自振频率振动4、齿轮不对中齿轮不对中症状特征：◎齿轮不对中总是激起二阶或更高阶的齿轮啮合频率的谐波频率，并伴有旋转转速频率边带◎齿轮啮合频率基频(1XGMF)的幅值较小，而2X和3X齿轮啮合频率的幅值较高◎为了捕捉至少2XGMF频率，设置足够高的最高分析频率Fmax很重要5、断齿/裂齿断齿/裂齿症状特征：◎断齿或裂齿将产生该齿轮的1X转速频率的高幅值的振动◎它将激起自振频率振动，并且在其两侧伴有旋转转速基频边带◎利用时域波形最佳指示断齿或裂齿故障◎两个脉冲之间的时间间隔就是1X转速的倒数6、齿磨损摆动的齿症状特征：◎摆动的齿轮的振动是低频振动，经常忽略它十四、滚动轴承1、滚动轴承故障发展的第一阶段滚动轴承故障发展的第一阶段症状特征：◎超声波频率范围(>250K赫兹)内的最早的指示，利用振动加速度包络技术（振动尖峰能量gSE）可最好地评定频谱2、滚动轴承故障发展的第二阶段滚动轴承故障发展的第二阶段症状特征：◎轻微的故障激起滚动轴承部件的自振频率振动◎故障频率出现在500-2000赫兹范围内◎在滚动轴承故障发展第二阶段的末端，在自振频率的左右两侧出现边带频率3、滚动轴承故障发展的第三阶段滚动轴承故障发展的第三阶段症状特征：◎出现滚动轴承故障频率及其谐波频率◎随着磨损严重出现故障频率的许多谐波频率，边带数也增多◎在此阶段，磨损可以用肉眼看见，并环绕轴承的圆周方向扩展4、滚动轴承故障发展的第四阶段滚动轴承故障发展的第四阶段症状特征：◎离散的滚动轴承故障频率消失，被噪声地平形式的宽带随机振动取代之◎朝此阶段末端发展，甚至影响1X转速频率的幅值◎事实上，高频噪声地平的幅值和总量幅值可能反而减小十五、滑动轴承1、油膜振荡不稳定性油膜振荡症状特征：◎如果机器在2X转子临界转速下运转，可能出现油膜振荡◎当转子升速到转子第二阶临界转速时，油膜涡动接近转子临界转速，过大的振动将使油膜不能支承轴◎油膜振荡频率将锁定在转子的临界转速。
滑阀真空泵的振动频谱分析及故障预警
滑阀真空泵的振动频谱分析及故障预警随着科技的不断进步，真空泵在各个行业的应用越来越广泛。
作为真空系统中的一种重要组成部分，滑阀真空泵的正常运行对于确保系统稳定工作至关重要。
然而，由于使用环境和使用条件的复杂性，滑阀真空泵在工作过程中常常会出现各种故障。
为了有效预防和解决这些故障，振动频谱分析技术被广泛应用于滑阀真空泵的故障预警与监测。
一、振动频谱分析的原理及方法1. 振动频谱分析原理振动频谱分析是利用傅立叶变换原理，将物体振动信号转换为频谱图，从而分析物体的振动状况和故障类型。
真空泵在工作中产生的振动信号，包含了很多不同频率的振动成分，这些成分可以通过振动频谱分析进行提取和分析。
2. 振动频谱分析方法振动频谱分析主要采用传感器测量真空泵的振动信号，并将信号转化为电信号。
然后，通过AD转换将电信号转化为数字信号，使用计算机进行数据采集和处理。
最后，使用专业的振动频谱分析软件，对采集的数据进行频谱分析，得到振动频谱图。
二、滑阀真空泵振动频谱分析的内容及意义1. 滑阀真空泵振动频谱分析的内容滑阀真空泵振动频谱分析主要包括以下几个方面的内容：一是对真空泵整体振动情况的分析，包括振动的幅值、频率等；二是对各个部件振动的分析，了解各个部件的振动情况，以判断是否存在异常；三是对故障产生的原因进行分析，通过振动频谱分析，可以判断故障的类型和产生原因。
2. 滑阀真空泵振动频谱分析的意义滑阀真空泵振动频谱分析的意义主要体现在以下几个方面：一是可以实时监测真空泵的振动情况，及时发现振动异常，预防故障的发生；二是可以准确诊断真空泵的故障类型和原因，为故障的修复提供依据；三是可以提高真空泵的运行效率和可靠性，减少维修和停机时间。
三、滑阀真空泵常见故障及其振动频谱特征1. 滑阀真空泵振动频谱特征滑阀真空泵的振动频谱特征主要有以下几个方面：一是由于滑阀的摩擦和磨损，产生的高频噪声；二是由于滑阀和轴承等部件的松动，产生的低频振动；三是由于压缩机压力波动引起的振动。
转动设备常见振动故障频谱特征及案例分析
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倍频幅值显著，且2倍频振幅明显高于工频，初步判定为不对中故障。
常见故障频谱分析
齿轮故障常见形式
• 齿面磨损 • 齿面胶合和擦伤 • 齿面接触疲劳 • 弯曲疲劳 • 断齿
齿轮磨损
齿轮偏心
齿轮故障
齿轮故障通常频谱
通常故障频谱会显示齿轮啮合频率及其谐波，同 时在其啮合频率上有边频，边频大小通常为工频。 建议最大频率至少设置为3.25倍的啮合频率，如 不知齿轮齿数，将最大频率设置为200倍的转轴 频率
f=1/60*n
• 在转子径向测点的频谱图上，工频有突出的峰 值
• 工频的高次谐波幅值很低，在时域上的波形接 近于一个正弦波
不平衡频谱图
对于两端支撑的转子，轴向测点的振值不明显
对于悬臂转子，轴向测点的振值较为明显
不对中
角度不对中 平行不对中
不对中的含义
• 转子与转子之间的连接对中，主要反映在连 轴节的对中程度上
轴承翘起
轴承翘起分析
转子偏心
动静摩擦
齿轮啮合
啮合频率
主动齿轮，85齿
电机 转速2900r/min
从动齿轮，26齿
压缩机
啮合频率（续）
• 电机及主动齿轮工频： f=2900/60=48.33Hz
• 从动轮及压缩机工频： f=2900*85/26=9480.76r/min=158Hz
• 啮合频率 Fz=48.33*85=158*26＝4108.05Hz
滚动轴承故障
滚动轴承故障形式
• 轴承转速n<1r/min时，其损坏形式主要是塑 性变形，这与接触表面的最大挤压应力有关 ，接触表面的最大挤压应力发生在受力最大 的一个滚动体与轴承内圈的接触点处，其损 坏的特征是滚道上形成一个个小圆穴（凹痕 ），使轴承在运转时产生很大的振动和噪声 。
滚动轴承故障形式（续）
齿轮主要振动故障特征及实测频谱案例
齿轮主要振动故障特征及实测频谱案例一、齿轮故障的频谱特征1、齿的磨损、过载齿轮的均匀性磨损、齿轮载荷过大等原因引起的故障，都会在轮齿之间产生很高的冲击力，此时会产生以啮合频率的谐波频率为载波的频率，其中啮合频率的幅值相对正常状态将明显增大，但在啮合频率及其谐波周围不产生边频带。
随着齿轮磨损劣化，啮合频率及谐波幅值会继续增长。
2、断齿、齿面剥落等属于齿轮集中缺陷的局部性故障，在齿轮运行至缺陷部位时，会激发瞬时的冲击，产生一个高幅值的波峰。
此时，啮合频率将受到旋转频率的调制，在啮合频率其及谐波两侧产生一系列的边频带，其频谱特点是边频带数量多、范围广、分布均匀且较为平坦。
随着此类缺陷的扩大，边频带在宽度范围及幅值上也会增大。
3、点蚀、胶合点蚀、胶合等分布比较均匀的缺陷，同样也将产生周期性冲击脉冲和调幅、调频现象。
但是，与断齿等局部性故障不同的是，由于点蚀、胶合都属于浅表缺陷，在齿轮啮合时不会激发瞬态冲击，因此在啮合频率及其谐波两侧分布的边频带阶数少且集中，其频谱特点是边频带数量分布范围窄、幅值起伏变化大。
二、诊断实例对某减速箱的例行巡检过程中发现，该齿轮箱存在周期约为0.5s 的振动冲击，但减速箱本身振动值没有明显变化。
该减速箱为核心设备，一旦该设备出现问题停运，整条生产线将被迫停车，造成巨大的经济损失。
鉴于现场减速箱无明显振动，通过听棒听诊及振动检测等常规方式均无法判断出振动冲击的部位及形成原因，故对该减速箱进行现场振动信号采集和诊断。
查看频谱图，明显存在第三轴和第四轴四级啮合频率(28.15Hz )，且振动能量的缓慢增加，说明磨损在缓慢增长。
随着状态恶化，振动值缓慢增长，三级与四级啮合频率幅值增长明显，同时啮合频率周围开始产生以第三轴转频(2.01Hz )为间隔的边频，而且边频带体现的特征为数量多、范围广(24~60Hz )、分布均匀且较为平坦，如下图所示。
通过时域波形图可以发现，时域信号明显存在着周期约为0。
工频特征频率故障分析 (DEMO)
4、 转子连续摩擦：有高频特征、时域波形有削波现象，相位有变化一般不超过
10º。
5、 设备基础松动：相位极不稳定。
6、 装配变形残余应力：因“管道力”及基础变形等引起的“动态不对中”激发
出转子的一阶自振频率分量。
区别的方法：
1) 造成径向振动工频幅值大的故障有：不平衡、轴弯曲、机械松动及机械共振。
首先在检测不平衡之前应排出其它故障。
受压应力时，裂纹处于闭合状态，轴的刚度略小于无裂纹时，裂纹对转子的振动 特性基本没有影响。当裂纹区转轴受交变压力时，裂纹周期性时闭时开，对振动 的影响比较复杂。出现横向疲劳裂纹时，轴的刚度呈各向异性，振动带有非线性 性质。一倍频和二倍频分量随时间逐渐增大，特别是二倍频分量，随裂纹深度的 增大而明显增大。
转子动不平衡确认步骤
1、信号录取方法： （1）最好使用 6 通道仪器同时记录 1V、2V、1H、2H、1A、2A 振动； （2）也可以使用 2 通道仪器分别同时记录 1V、2V；1H、2H；1A、2A 振动。
2、分析 1V、2V 相位差 、分析 1H、2H 相位差： 若 1V、2V 相位差与 1H、2H 相位差接近，则可能存在动不平衡
2 x RPM
3 x RPM 低于1 x RPM
同步振动频率（交流 电线频） 2 x同步振动频率 多次谐波（与工频有 谐波关系）
高次谐波（与工频没 有谐波关系）
机械松动
不对中 油膜涡动（小于 1/2RPM）
电的问题
扭转脉冲 齿轮故障 空气动力 水力动力 机械松动 往复力 相对摩擦 轴承问题
5. 往复力 6. 电的问题 7. 松动 8. 软地脚、管子张力导致的变形 1. 如果轴向振动高，存在不对中 2. 往复力 3. 共振 4. 如果存在皮带2 x RPM，则皮带损坏 通常存在混合不对中或轴向间隙偏大（松动） 1. 驱动皮带损坏 2. 环境振动影响 3. 次谐波共振 4. 拍振 电的问题包括转子条断裂、转子偏心、相间不 平衡、转子定子间隙不均 不常见，除非有激励共振发生 1. 故障齿轮啮合频率 2. 风机叶片通过频率 3. 叶轮叶片通过频率 4. 如果存在严重松动会产生2 x、3 x、4 x或
常见故障频谱分析
2020年4月
目录
1
典型故障识别
二2、
典型频谱分析
三3、
案例介绍
2
一、典型故障识别
1X频以下：轴承保持架、油膜涡动、紊流、低频响应 1X-10X频：
－不平衡，1X －不对中，1X，2X －轴弯曲，1X，2X －松动，1X－10X －叶片通过频率，叶片数X工频 大于10X频：
动相位差为180度。（此类振动是由于地脚螺栓、胎板或水泥浆松动引起，会产生1倍频的振
6
三、松动
3、轴承座松动
二、典型频谱分析
特征：径向1X、2X和3X波峰。
频谱有上显示1X，2X和3X处有振动分量，但通常没有其它谐波，在严重的情况下还会有0.5X 的的波峰。相位也被用来辅助识别这种故障。轴承和基础间有180度的相位差
结构设计不合理 制造和安装误差 材质不均匀 转子的腐蚀、磨损、结垢 零部件的松动及脱落
不同原因引起的转子不平衡故障规律接近，但各有特点，在分析时 需仔细了解设备运行历史
6
二、不对中
1、平行不对中
二、典型频谱分析
特征：径向2X波峰，径向1X低幅波峰（垂直或水平方向上）。
如果不对中轴的中心线平行但不共线，这样的不对中称为平行不对中（或相离不对中）。平 行不对中在各个轴的联结端产生剪切应力和弯曲变形。联轴器两端的轴承，会在径向（垂直 和水平方向上）上产生高强度的1X和2X振动。在多数情况下，2X处的幅度要高于1X。对于单 纯的平行不对中，轴向上1X和2X处的振幅都很小。沿联轴器检测到的振动在轴向和径向上异 相，并且轴向上的相位差为180度。
6
二、典型频谱分析 四、共振、轴弯曲、偏翘轴承
1、共振
特征：频谱中通常只在一个方向有“峰丘”出现。
15类39个机械振动故障及其特征频谱讲解的非常详细你学会了吗
15类39个机械振动故障及其特征频谱讲解的非常详细你学会了吗学会了。
机械振动故障是指机械设备在运行中出现的振动异常现象，它是机械设备磨损、松动、不平衡、共振等问题的表现。
了解机械振动故障及其特征频谱对于检测和预防故障具有重要意义。
下面将详细介绍15类39个机械振动故障及其特征频谱。
1.不平衡故障：当旋转部件不平衡时会引起振动，其特征频谱多在主轴转速及其倍频处出现。
2.轴承故障：常见的轴承故障有滚动体故障、内外圈故障和滚道故障。
其特征频谱包含滚动体抛出频率、倒流频率、内圈通过、外圈通过频率等。
3.齿轮故障：齿轮故障主要包括齿轮缺陷、齿根断裂和齿面磨损。
特征频谱包括齿轮传动频率及其倍频、齿轮包络谱等。
4.松动故障：机械设备过程中的松动故障会导致振动异常。
特征频谱一般包括主共振频率及其倍频。
5.磨损故障：磨损故障是机械设备使用时间过长导致的故障，其特征频谱一般包括零件接触频率、偏心频率等。
6.传动带故障：传动带在工作中容易出现断裂、脱落等故障，其特征频谱包括带速频率、杂音频率等。
7.轴弯曲故障：轴弯曲会引起振动异常，其特征频谱一般包括弯曲频率及其倍频。
8.泵故障：泵故障常见的有叶轮裂纹、泵轴弯曲等，特征频谱包括泵叶轮频率、泵叶片共振频率等。
9.电机故障：电机故障主要有轴承故障、定子故障等，特征频谱包括电机1倍频、整周期故障频率等。
10.切削形状异常：机械设备切削形状异常也会导致振动异常，特征频谱包括刀具频率、零件频率等。
11.错位故障：轴同步装置故障会导致振动异常，特征频谱包括传动带频率等。
12.泄漏故障：机械设备泄漏故障会导致振动异常，特征频谱包括泄漏频率等。
13.气动故障：气动系统故障会引起振动异常，特征频谱包括气体脉动频率等。
14.液压故障：液压系统故障会导致振动异常，特征频谱包括液压湍流频率等。
15.电控故障：电控系统故障会引起机械设备振动异常，特征频谱包括开关频率、电机倍频等。
以上是15类39个机械振动故障及其特征频谱的详细介绍。
典型故障简单频谱
.
3.偏心转子
在转子中心连线方向上最大的1X 转速频率振动
相对相位差为0 度或180 度 试图动平衡将使一个方向的振动 幅值减小，但是另一个方向振动可
能增大
8
.
4.弯曲轴
弯曲的轴产生大的轴向振动 如果弯曲接近轴的跨度中心，则 1X 转速频率占优势 如果弯曲接近轴的跨度两端，则 2X 转速频率占优势 轴向方向的相位差趋向于180 度
9
.
5.1 机械松动（A）
机器底脚结构松动引起的 基础变形将产生“软底脚”问题 相位分析将揭示机器的底板部件之
间垂直方向相位差约180 度
10
.
5.2 机械松动（B）
由地脚螺栓松动引起的 可能产生0.5X，1X ，2X 和3X 转速频率振动 有时，由裂纹的结构或轴承座引起的
11
.
当存在过大的滑动轴承间隙时，很小的不平衡或不对 中将导致很大幅值的振动。
27
17
.
12、拍振
拍振是两个频率非常接近的振动同相位和反相位合成 的结果
宽带谱将显示为一个尖峰上下波动 本身在宽带谱上存在两个尖峰的 频率之差就是拍频
18
.
13、齿轮故障
正常状态频谱显示1X 和2X 转速 频率和齿轮啮合频率GMF 齿轮啮合频率GMF 通常伴有旋转转速频率边带 所有的振动尖峰的幅值都较低，没有自振频率
21
.
齿轮不对中
齿轮不对总是激起二阶或更高阶的齿轮啮合频率的谐 波频率，并伴有旋转转速频率边带
齿轮啮合频率基频（1XGMF）的幅值较小，而2X 和3X 齿轮啮合
频率的幅值较高 为了捕捉至少2XGMF 频率，设置足够高的最高分析
频率Fmax很重要
22
常见的15种振动故障与特征频谱
常见的15种振动故障及其特征频谱以下十五种常见的振动故障及其特征频谱: 不平衡、不对中、偏心转子、弯曲轴、机械松动、转子摩擦、共振、皮带和皮带轮、流体动力激振、拍振、偏心转子、电机、齿轮故障、滚动轴承、滑动轴承。
一、不平衡不平衡故障症状特征：●振动主频率等于转子转速；●径向振动占优势；●振动相位稳定；●振动随转速平方变化；●振动相位偏移方向与测量方向成正比。
1、力偶不平衡●力偶不平衡症状特征：●同一轴上相位差180°；●存在1X转速频率而且占优势；●振动幅值随提高的转速的平方变化；●可能引起很大的轴向及径向振动幅值；●动平衡需要在两个修正面内修正。
2、悬臂转子不平衡●悬臂转子不平衡症状特征：●径向和轴向方向存在1X转速频率；●轴向方向读数同相位，但是径向方向读数可能不稳定；●悬臂转子经常存在力不平衡和力偶不平衡两者，所以都需要修正。
二、不对中1、角向不对中角向不对中症状特征：特征是轴向振动大；联轴器两侧振动相位差180°；典型地为1X和2X转速大的轴向振动；通常不是1X，2X或3X转速频率占优势；症状可指示联轴器故障。
2、平行不对中●平行不对中症状特征：●大的径向方向相位差180°的振动严重不对中时，产生高次谐波频率；●2X转速幅值往往大于1X转速幅值，类似于角向不对中的症状；●联轴器的设计可能影响振动频谱形状和幅值。
3、装斜的滚动轴承装斜的滚动轴承症状特征：振动症状类似于角向不对中；试图重新对中联轴器或动平衡转子不能解决问题；产生相位偏移约180°的侧面；对侧面或顶部对底部的扭动运动。
三、偏心转子●偏心转子症状特征：●在转子中心连线方向上最大的1X转速频率振动；●相对相位差为0°或180°；●试图动平衡将使一个方向的振动幅值减小，但是另一个方向振动可能增大。
四、弯曲轴●弯曲轴症状特征：●弯曲的轴产生大的轴向振动；●如果弯曲接近轴的跨度中心，则1X转速频率占优势；●如果弯曲接近轴的跨度两端，则2X转速频率占优势；●轴向方向的相位差趋向180°。
机械故障诊断-动平衡技术
6
B 轴 弯 曲
轴向
类 似 不 平 衡 故 障 的 诊 断
典型的频谱
相 位 关 系
振动特征类似动不平衡，振动以 1X 为主，如果弯曲靠近联轴 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。 振动随转速增加迅速增加，过了临界转速也一样。
D
悬 臂 转 子 不 平 衡
悬臂转子不平衡会在远端轴承处产生轴向力 悬臂转子不平衡轴心振动轨迹是一个圆形
3 不 平 衡 类 型 与 其 故 障 特 征
D
轴向和径向
悬 臂 转 子 不 平 衡
典型的频谱 典型的频谱
相位关系 相位关系
悬臂转子不平衡在轴向和径向都会引起较大 1X 振动。 轴向相位稳定，而径向相位会有变化。
3
A
径向
不 平 衡 类 型 与 其 故 障 特 征
力 不 平 衡
典型的频谱
相位关系
同频占主导，相位稳定。如果只有不平衡，1X 幅值大于等 于通频幅值的80％，且按转速平方增大。
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近90度。
90 C
B
A 0
180
W
270 T
W＝A*T/C =164g
角度＝290＋27＝317（度）
③.试重及配重的施加方法
去 重 校 正
加 重 校 正
风机
6
A 偏 心 转 子
电机 风机 径向 电机
类 似 不 平 衡 故 障 的 诊 断
典型的频谱
机械故障诊断案例分析
六、诊断实例例1：圆筒瓦油膜振荡故障的诊断某气体压缩机运行期间，状态一直不稳定，大部分时间振值较小，但蒸汽透平时常有短时强振发生，有时透平前后两端测点在一周内发生了20余次振动报警现象，时间长者达半小时，短者仅1min左右。
图1-7是透平1＃轴承的频谱趋势，图1-8、图1-9分别是该测点振值较小时和强振时的时域波形和频谱图。
经现场测试、数据分析，发现透平振动具有如下特点。
图1-7 1*轴承的测点频谱变化趋势图1-8测点振值较小时的波形与频谱图1-9测点强振时的波形和频谱(1)正常时，机组各测点振动均以工频成分(143.3Hz）幅值最大，同时存在着丰富的低次谐波成分，并有幅值较小但不稳定的69.8Hz（相当于0.49×）成分存在，时域波形存在单边削顶现象，呈现动静件碰磨的特征。
(2)振动异常时，工频及其他低次谐波的幅值基本保持不变，但透平前后两端测点出现很大的0.49×成分，其幅度大大超过了工频幅值，其能量占到通频能量的75%左右。
(3)分频成分随转速的改变而改变，与转速频率保持0.49×左右的比例关系。
(4)将同一轴承两个方向的振动进行合成，得到提纯轴心轨迹。
正常时，轴心轨迹稳定，强振时，轴心轨迹的重复性明显变差，说明机组在某些随机干扰因素的激励下，运行开始失稳。
(5)随着强振的发生，机组声响明显异常，有时油温也明显升高。
诊断意见：根据现场了解到，压缩机第一临界转速为3362r/min，透平的第一临界转速为8243r/min，根据上述振动特点，判断故障原因为油膜涡动。
根据机组运行情况，建议降低负荷和转速，在加强监测的情况下，维持运行等待检修机会处理。
生产验证：机组一直平稳运行至当年大检修。
检修中将轴瓦形式由原先的圆筒瓦更改为椭圆瓦后，以后运行一直正常。
例2：催化气压机油膜振荡某压缩机组配置为汽轮机十齿轮箱＋压缩机，压缩机技术参数如下：工作转速：7500r/min出口压力：1.OMPa 轴功率：1700kW 进口流量：220m3 /min 进口压力：0.115MPa转子第一临界转速：2960r/min1986年7月，气压机在运行过程中轴振动突然报警，Bently 7200系列指示仪表打满量程，轴振动值和轴承座振动值明显增大，为确保安全，决定停机检查。
转动机械常见故障的频率特征
PO 1X 频率 2X 频率 叶片通 过频率
出现 2X 频率成分。 轴心轨迹成香蕉形或8字形。 轴向振动一般较大。 本例中，出现叶片通过频率。
水泵
MO
PI
MI
电机
转子不对中的类型
综合不对中 e 0, 0
平行不对中 e 0, = 0
正确对中 e = 0, = 0
角度不对中 e = 0, 0
转动机械常见故障的频率特征
转子不平衡故障的频谱
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。
透平
风机
TO
TI
齿轮箱
1X频率(水平)
1X频率(水平)
1X频率(铅垂)
1X频率(铅垂)
轴向很小
轴向很小
转子不平衡的类型
转子不对中故障的频谱
输入轴
啮合频率 GMF
上边频
下边频
2X
根据相应的国际标准、国家标准、行业标准等， 如： ISO， GB， API 等。
以机器正常状态的振动值作为基数，自己和自己比。
与同类机器的振动值作比较。
相对法
类比法
确定报警值和危险值的方法
转机振动标准举例(轴承振动) I测量频率范围 10～1000Hz
电机
离心泵
PI
PO
1X 2X 频率
故障基本 频率6.71X
基本频率的 四个谐波
带滚动轴承的机械的频谱特点
不平衡
不对中
松动
滚动轴承故障频率
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50×R Frequency in order
mm/s pk
故障电机典型频谱特征
常见故障电机频谱特征图-瓦伦尼安教学设备 序号
故障种类 特征频谱图
备注 1 转子偏心 偏心转子会导致转子和
定子之间的间隙随着转
动不断变化，从而产生
一个脉动的振动源，可
以看到两倍行频分量，
并出现1X 波峰，及该频
率处的极通频率的边
带。
2 轴弯曲 由于转子铜条上的电流
的不均匀分布，引起转
子受热不均，导致转子
弯曲变形，同时转子弯
曲会出现所有的不平衡
现象，我们可以检测电
机冷却状态下的轴弯曲
状态。
3 转子条断裂
转子断条会在1X 处产
生极通过频率的边带，
以及它的谐波（2X,3X,
等）你会看到1X 谐波的
频谱，同时每个谐波附
近都有“裙带”的极通
过边带。
4 电机缺相
由于连接松动导致的电
机缺相，也会产生很强
的两倍行频，（100Hz ）
的振动，并伴有1/3的
行频的变频带。
5 轴承故障 1.内圈故障的轴承会出
现故障频率(pbfi)及谐波
伴有转频的边带.
2.外圈故障的轴承，出
现故障频率（pbfo ）及
谐波。
6匝间短路
绕组运动会导致缓慢磨损并降低绕组绝缘性能。
随着振动，绝缘性会降低，必须使用电动机电路分析而不是振动来监视和评估匝间短路情况。
7转子不平衡波形为正弦波；
轴心轨迹为圆或椭圆；
1X频率为主；径向（水
平和垂直）振动为1X
主；振幅随转速升高而
增大。
滚动轴承故障频谱特征分析
发电厂中的滚动机械很多，作为重要部件的滚动轴承广泛用于电厂各类机械驱动系统中。
滚动轴承的作用是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失，是一种精密的机械元件。
滚动轴承具有使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高等优势，也有减振能力较差，高速时寿命低，声响较大等劣势。
工作中的滚动轴承即使润滑良好，安装正确，防尘防潮严密，运转正常，最终也会因为滚动接触表面的疲劳而失效。
滚动轴承的损坏会导致机械系统出现故障，严重情况下甚至会造成人身伤害。
为保证机械系统的正确运行以及人身安全，需要采取有效的轴承故障分析方法，尽早发现故障以采取应对措施。
一、滚动轴承常见故障1.磨损。
滚动轴承内滚道与滚动体的相对运动会产生磨损；多尘环境中外界的尘土、杂质侵入到轴承内，也会使滚道与滚动体表面产生磨损；润滑不良，还会产生黏着磨损，这种黏着磨损随着轴承转速越高会日益加剧。
还有一种微振磨损，即滚动轴承不旋转但出于振动中时，滚动体与滚道接触面间存在往复的微小滑动，在滚道上产生波纹状的磨痕。
磨损产生后，表面粗糙度增大，轴承游隙加大，运动精度降低，噪声和振动都会增强。
2.疲劳剥落。
工作时轴承滚动体表面与滚道由于交变载荷的作用，先在轴承表面下一定深度处产生裂纹，裂纹逐步扩展至接触表层产生剥落坑，随着时间的增长剥落坑进一步增大会导致滚动体或滚道的局部表层金属大面积剥落，使轴承产生振动和噪声。
3.腐蚀。
当有电流通过滚动轴承内部时，滚动体和滚道间接触点处引起火花使轴承表面局部熔融，产生波纹状凹凸不平；水分、空气水分的直接侵入滚动轴承也会引起轴承表面的锈蚀。
此外，轴承套圈在轴颈或座孔中的微小相对运动也会造成微振腐蚀。
4.塑性变形。
热变形引起的额外载荷、过大的静载荷或冲击载荷、高硬度异物的侵入等情况的发生，会在滚动轴承滚道表面形成划痕或不均匀的凹痕，压痕产生后会进一步加大冲击载荷引起附近表面的剥落，引起轴承塑性变形，进一步加剧轴承振动和噪声。
最权威的故障诊断特征频率整合
最权威的故障诊断特征频率整合频率和振动故障的对应关系并不是唯一的常见的故障特征频率及相应的故障类型，简要介绍如下：①工频工频成分在所有情况下都存在，工频幅值几乎总是最大，应该在其发生异常增大的情况下才视为故障特征频率。
工频所对应的故障类型相对较多。
多数（60％以上）为不平衡故障，即突发性不平衡（断叶片、叶轮破裂等）、渐发性不平衡（结垢、腐蚀等）、初始不平衡，以及轴弯曲等；同时，相当数量（接近40％）为轴承偏心类故障，如间隙过大、轴承合金磨损、轴承不对中、轴承座刚度差异过大等；此外，还有刚性联轴器的角度（端面）不对中；支座、壳体、基础的松动、变形、裂缝等支承刚度异常引起的振动或共振；运行转速接近临界转速；发电机及电动机转子偏心等。
②二倍频二倍频成分在所有情况下也都存在，幅值往往低于工频的一半，常伴有呈递减状的三倍频、四倍频、…，也应该在异常增大的情况下视为故障特征频率。
二倍频所对应的故障类型较为集中。
绝大多数为不对中故障，如齿式联轴器（带中间短接）和金属挠性（膜盘、叠片）联轴器的不对中、刚性联轴器的平行（径向）不对中，其中，既有安装偏差大所产生的冷态不对中，又有由温差产生的支座升降不均匀以及管道力所引起的热态不对中，以及联轴器损伤故障等；此外，还有概率较小的其它故障，如转动部件松动，转子刚度不对称（横向裂纹），支承刚度在水平、垂直方向上相差过大等。
③低频（低于工频的频率）正常情况下，低频成分往往不存在或者以微量幅值（一般不大于3μm）存在，在其大于3~5μm的情况下，就应该以故障特征频率的预兆加以关注了。
低频所对应的故障类型相对复杂。
可进一步分为两种类型：一种是分数谐波振动，如1/2倍频、1/3倍频、…，且频率成分较多，多数为摩擦及松动故障，如密封、油封、油挡的摩擦，轴承紧力不足等；另一种是亚异步振动，对应的为流体激振类故障，如旋转失速、喘振、油膜涡动、油膜振荡、密封流体激振，此外还有进汽（气）激振等，其中油膜振荡、密封流体激振为自激振动，是一种很危险、能量很大的振动，一般发生在转速高于第一临界转速之后，多数是在二倍第一临界转速以上，频率成分较为单一。
转动机械常见故障及其频率特征资料重点
转动机械常见故障及其频率特征资料重点转动机械是指依靠旋转运动来完成工作的机械设备，包括电机、风机、泵等。
这些机械设备在长时间运行的过程中，常常会遇到一些故障。
了解并掌握这些故障及其频率特征，对于提高设备的可靠性和运行效率具有重要意义。
以下是一些转动机械常见故障及其频率特征的重点概述：1.轴承故障：轴承故障是转动机械中最常见的故障之一、轴承故障的频率特征包括频谱分析中的频谱峰值，通常以倍频为特征。
其他可能的特征包括振动加速度、速度和位移等参数的变化。
2.不平衡故障：不平衡是指转动机械在运行过程中由于质量不均匀分布导致的问题。
不平衡故障的频率特征主要包括由于不平衡引起的径向振动频率。
此外，还应注意检查频谱中的谐波振动频率，这些频率通常会出现在不平衡故障的频谱中。
3.错位故障：错位故障是指转动机械中轴心与旋转件中心不重合的问题。
错位故障的频率特征主要表现为以旋转频率为中心的低频分量。
同时，对于大型机械设备，还可能会出现由于错位引起的回转频率。
4.轮齿故障：对于齿轮传动的转动机械，轮齿故障是常见的问题之一、轮齿故障的频率特征主要包括齿轮传动频率及其倍频，以及其谐波振动频率。
5.润滑故障：润滑故障包括油液流量问题、油液质量问题和油温过高等。
润滑故障的频率特征主要体现在振动和声音信号中的周期性模式变化上。
以上仅是一些转动机械常见故障及其频率特征的重点概述。
在实际应用过程中，具体的故障和频率特征可能会有所不同，需要根据具体设备的特点进行分析和判断。
对于转动机械的故障诊断和预防，可以借助振动分析、声学分析、热成像等技术手段来进行监测和判断。
及早发现并处理这些故障，可以提高设备的可靠性和运行效率，减少意外停机和维修成本。
故障电机典型频谱特征
故障电机典型频谱特征故障电机的典型频谱特征主要包括波形特征和频谱分析特征。
下面将详细介绍故障电机的常见频谱特征。
1.健康电机波形特征：(1)正常运转电机的波形特征应当是平滑、对称的。
电流波形应该是周期性的正弦波，在频率上和额定频率基本一致。
(2)当电机出现故障时，波形特征将发生变化。
例如，当电机有轴承故障时，轴承的损坏会导致电机在运转时产生不规则的振动，因此电流波形也会出现不规则的变化。
2.健康电机频谱特征：(1)健康电机的频谱分析特征主要体现在频谱图中。
对于健康电机来说，其频谱图中应当只包含一个主频率的峰值。
主频率通常等于电机的额定频率。
(2)异常电机的频谱图中除了主频率外，还会出现其他频率成分的峰值。
这些额外的频率成分通常是由于故障引起的。
下面是故障电机常见故障及其频谱特征：1.轴承故障：当电机的轴承出现故障时，频谱图中会出现一系列的频率峰。
这些特征频率通常是轴承的特征频率，可以通过峰值的位置和大小来判断轴承的故障类型。
2.不平衡故障：当电机的转子不平衡时，频谱图中会出现主频率的倍频峰。
倍频峰的数量和大小可以反映转子不平衡的严重程度。
3.绝缘故障：当电机绝缘出现故障时，频谱图中会出现高次谐波峰。
这些谐波峰的出现通常是由于电机绝缘材料的非线性性质引起的。
4.磁极对齐故障：当电机的磁极对齐出现故障时，频谱图中会出现空间谐波峰。
空间谐波峰的出现与电机的转子与定子之间的位置关系有关。
总之，故障电机的频谱特征是判断电机健康状况及故障类型的重要依据。
通过对电机波形和频谱进行分析，可以准确地诊断电机的故障，并采取相应的维修措施，以保证电机的正常运行。
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垂直向 频率
1X 2X
径向
幅
值 1/2X
3X
频率
大连宇明设备诊断技术有限公司
-5-
常见典型振动故障及其典型特征谱
5.3 机械松动（C） 机械松动（C）症状特征：
相位经常是不稳定的 将产生许多谐波频率
6.转子摩擦 转子摩擦症状特征：
振动频谱类似于机械松动 通常产生一系列可能激起自激振 动的频率 可能出现转速的亚谐波频率振动 摩擦可能是部分圆周或整圆周的
7.共振 共振症状特征：
当强迫振动频率与自振频率一致 时，出现共振 轴通过共振时，相位改变 180 度 系统处于共振状态时，将产生大 幅值的振动
1X 2X
4X
幅
值 1/2X
3X
频率
幅
1X 2X 3X 4X
值 1/2X 3/2X 5/2X 7/2X
频率
一阶弯曲
nr1
二阶弯曲
nr2
nr
频率
8.1 皮带共振 皮带共振症状特征：
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
齿轮啮合频率 GMF
GMF-N0 GMF+N0
fn
频率
2GMF
齿轮啮合频率 GMF
幅
值
1XN0 1XN1
2GMF-N0 2GMF-N1
2X 1X
轴向
3X
频率
2.2 平行不对中 平行不对中症状特征：
大的径向方向相位差 180 度的振动
严重不对中时产生高次谐波频率
2X 转速幅值往往大于 1X 转速幅值
类似于角向不对中的症状
幅
联轴器的设计可能影响振动频谱 值
形状和幅值
2X 1X
径向
3X
频率
2.3 装斜的滚动轴承 装斜的滚动轴承症状特征：
如果皮带自振频率与驱动转速或 被驱动转速频率一致，则可能出 现大幅值的振动 改变皮带张力可能改变皮带的自 振频率
幅
1X 皮带共振
值
频率
大连宇明设备诊断技术有限公司
-6-
常见典型振动故障及其典型特征谱
8.2 皮带磨损，松动或不匹配 皮带磨损，松动或不匹配症 状特征：
往往 2X 转速频率占优势 振动幅值往往是不稳定的，有时 是脉冲，频率或是驱动转速频率， 或是被驱动转速频率 齿形皮带磨损或不对中将产生齿 轮皮带频率大幅值的振动 皮带振动频率低于驱动转速或被 驱动转速频率
皮带轮不对中将产生 1X 转速频 率的大幅值的轴向振动
电动机上振动幅值最大的往往是
风机转速频率
1X 主动或从动皮带 幅 值
轴向
频率
大连宇明设备诊断技术有限公司
-7-
常见典型振动故障及其典型特征谱
9.流体动力激振 9.1 叶片通过频率激振 流体动力激振症状特征：
如果叶片与壳体之间的间隙不均 匀，叶片通过频率（BPF）振动 的幅值可能很高 如果摩擦环卡在轴上，可能产生 高幅值的叶片通过频率（BPF） 振动 偏心的转子可能产生幅值过大的 叶片通过频率（BPF）振动
频率
大连宇明设备诊断技术有限公司
- 10 -
常见典型振动故障及其典型特征谱
13.2 齿磨损 齿磨损症状特征：
激起自振频率同时伴有磨损齿轮 的 1X 转速频率的边带说明齿磨 损 边带是比齿轮啮合频率 GMF 更 好的磨损指示 当齿轮的齿磨损时齿轮啮合频率 的幅值可能不变
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
振动幅值随提高的转速的平方
变化
可能引起很大的轴向及径向振
动幅值
动平衡需要在两个修正面内修 幅
正
值
1X 轴向及径向
频率
1.2 悬臂转子动平衡 悬臂转子动平衡症状特征：
径向和轴向方向存在 1X 转速频 率 轴向方向读数同相位，但是径向 方向读数可能不稳定 悬臂转子经常存在力不平衡和 幅 力偶不平衡两者，所以都需要修 值 正
2FL----二倍电源频率 幅
1X 值 FP
2FL FP
-9-
频率
常见典型振动故障及其典型特征谱
11.5 转子断条 转子断条症状特征：
旋转转速及其谐波频率两侧伴随 极通过频率（FP）边带说明转子 断条故障 在 转 子 条 通 过 频 率 (RBPF) 两 侧 伴随二倍电源频率（2FL）边带说 明转子条松动 往 往 是 转 子 条 通 过 频 率 (RBPF) 的 二 倍 （ 2XRBPF ） 和 三 倍 （3XRBPF）幅值很高，而转子 条 通 过 频 率 (RBPF) 的 基 频 （1XRBPF）的幅值很小
2X
4FL
3X 4X
频率
11.2 同步电动机 同步电动机症状特征：
同步电动机的定子线圈松动产生 高幅值的线圈通过频率振动 线圈通过频率两侧将伴随 1X 转 速频率的边带
11.3 电源相位故障 电源相位故障症状特征：
相位问题将引起二倍电源频率 （2FL）伴有（1/3）FL 的边带 如果不修正电源故障，二倍电源 频率（2FL）的电磁振动幅值可能 超过 25 毫米/秒峰值 如果电源接头局部故障只是偶尔 接触故障
9. 2 流体紊流 流体紊流症状特征：
在风机中，由于流道内气流的压 力变化或速度变化，往往会出现 气流紊流流动 将产生随机的，可能在 0 到 30 赫兹频率范围的低频振动
幅 值 1X
1XBPF
BPF----叶片通过频率 2XBPF
频率
幅 值 随机谱
1X
1XBPF BPF----叶片通过频率
频率
9.3 气穴 气穴症状特征：
振动症状类似于角向不对中 试图重新对中联轴器或动平衡转 子不能解决问题 将产生相位偏移约 180 度的侧面 对侧面或顶部对底部的扭动运动
幅
值
2X 1X
轴向
3X
频率
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-4-
常见典型振动故障及其典型特征谱
3.偏心转子
偏心转子症状特征：
在转子中心连线方向上最大的 1X 转速频率振动
常见典型振动故障及其典型特征谱
常见典型振动故障及其典型特征谱
目录
1．不平衡 1.1 力偶不平衡 1.2 悬臂转子动平衡 2．不对中 2.1 角向不对中 2.2 平行不对中 2.3 装斜的滚动轴承 3．偏心转子 4．弯曲转子 5．机械松动 5.1 机械松动（A 型） 5.2 机械松动（B 型） 5.3 机械松动（C 型） 6．转子摩擦 7．共振 8．皮带和皮带轮 8.1 皮带共振 8.2 皮带磨损，松动或不匹配 8.3 偏心皮带轮 8.4 皮带/皮带轮不对中 9.流体动力激振 9.1 叶片通过频率激振 9.2 流体紊流 9.3 气穴 10．拍振 11．交流电机 11.1 定子偏心，绝缘短路和铁芯 松动 11.2 同步电动机 11.3 电源相位故障 11.4 偏心转子 11.5 转子断条 12．直流电机 13．齿轮 13.1 齿载荷的影响 13.2 齿磨损 13.3 齿轮偏心和侧隙游移 13.4 齿轮不对中
11.4 偏心转子 偏心转子症状特征：
偏心转子产生旋转的，可变的气 隙，它产生脉冲振动 经常要求进行细化谱分析，以分 离二倍电源频率（2FL）与旋转转 速的谐波频率
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幅 1X
值
2X
线圈通过频率 CPF 1X 频率
2FL----二倍电源频率
幅 1X
值
2X
2FL 1/3FL
频率
皮带张力
1X 主动
幅 皮带频率谐频
值
1X 被动
频率
8.3 偏心皮带轮 偏心皮带轮症状特征：
偏心或不平衡的皮带轮将产生 1X 转速频率的大幅值的皮带轮 振动 在皮带一致方向上的振动幅值最 大 试图动平衡偏心皮带轮要谨慎
1X 偏心皮带轮
幅
值
1X 高速皮带轮
频率
8.4 皮带/皮带轮不对中 皮带/皮带轮不对中症状特 征：
2FL----二倍电源频率
2FL
频率
幅
值
1X 2X
可控硅整流器频率（SCR） 频率
13.齿轮故障 正常状态频谱
正常状态频谱显示 1X 和 2X 转速 频率和齿轮啮合频率 GMF 齿轮啮合频率 GMF 通常伴有旋 转转速频率边带 所有的振动尖峰的幅值都较低， 没有自振频率
13.1 齿载荷的影响 齿载荷的影响症状特征：
齿轮啮合频率 GMF
fn
GMF+N0
GMF-N0
频率
13.3 齿轮偏心和侧隙游移 齿轮偏心和侧隙游移症状特 征：
齿轮啮合频率 GMF 两侧较高幅 值的边带说明齿轮偏心，侧隙游 移和齿轮轴不平行 有故障的齿轮将调制边带 不正常的侧隙游移通常将激起齿 轮自振频率振动
13.4 齿轮不对中 齿轮不对中症状特征：
齿轮不对总是激起二阶或更高阶 的齿轮啮合频率的谐波频率，并 伴有旋转转速频率边带 齿轮啮合频率基频（1XGMF）的 幅值较小，而 2X 和 3X 齿轮啮合 频率的幅值较高 为了捕捉至少 2XGMF 频率，设 置足够高的最高分析频率 Fmax 很 重要
13.5 断齿/裂齿 断齿/裂齿症状特征：
断齿或裂齿将产生该齿轮的 1X 转速频率的高幅值的振动 它将激起自振频率振动，并且在 其两侧伴有旋转转速基频边带 利用时域波形最佳指示断齿或裂 齿故障 两个脉冲之间的时间间隔就是 1X 转速的倒数
齿轮啮合频率往往对载荷很敏感 高幅值的齿轮啮合频率 GMF 未 必说明齿轮有故障 每次分析都应该在最大载荷下进行
N1
N0
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
齿轮啮合频率 GMF
GMF-N1
GMF-N0 GMF+N0频率
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
齿轮啮合频率 GMF
GMF-NHale Waihona Puke GMF-N0 GMF+N0