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
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）
• 平行不对中主要引起径向振动，角度不对中 主要引起轴向振动
角度不对中
轴向有较大的1X，2X频振动值，但不会出现 1X，2X或3X特别突出的情况
平行不对中
振动频谱与角度不对中有相同的征兆，但2倍频通 常高于1倍频
轴承翘曲
轴承翘曲
产生非常突出的轴向振动，而且这种故障通 过常规的平衡或对中是无法消除的
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
• 转子轴颈在轴承中的安装对中，这与是否形 成良好的油膜和适当的轴承负荷有关
不对中的原因
• 安装误差 • 不均匀的热膨胀 • 管道力 • 转子弯曲 • 机壳变形 • 地基不均匀下沉 • 地震影响
不对中的特征
• 改变了轴承中的油膜压力，因此不对中的最 大振动往往表现在紧靠连轴节两端的轴承上
• 不对中所引起的振动幅值与转子的负荷有关 ，它随负荷的增大而增高
频谱分析
典型故障识别
• 1X频以下：轴承保持架、油膜、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 －轴承故障 －齿轮故障 －气蚀
谐波
边频
瀑布图
典型频谱分析
不平衡
静平衡/质量不平衡 力不平衡
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 ห้องสมุดไป่ตู้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
动平衡
static/mass
couple
不平衡原因
• 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
不平衡故障特征
不平衡所产生的离心力始终作用在转子上，转子每旋转 一周，就在转子或轴承的测点处产生一次振动响应，因 此它的振动频率就是转子的转速频率：
轴弯
轴弯-分析
1 - axial measurements across machine typically 180 degrees out of phase, and ... 2 - radial measurements across machine are typically in phase
机械松动
结构松动
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倍频的振动
紧固螺栓松动
此类振动是由轴承座松动引起，在频谱图上会产生0.5倍频的振动
部件松动
此类松动是由零件的安装不当引起的，除在频谱图上会产生 工频的谐波外，还会产生较高的噪音信号和0.5、1.5、2.5倍 的工频信号
机械松动-分析
• 当轴承转速n>10r/min时，轴承损伤的主要形 式：
➢ 疲劳剥落（点蚀） ➢ 磨损或擦伤 ➢ 锈蚀和电蚀 ➢ 断裂 ➢ 胶合
频段设置
• 速度值: mm/s • 加速度包络值: Ge (Enveloped accerlation ) • 10X频 • 200X频 • 40 X频 • 线精度( line resolution ) • 平均次数 • 切除频率( Cut-off frequency )