典型机械故障的振动分析与诊断PPT(共40页)
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• 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。
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
，其周围分布1X旁瓣。
联 轴来自百度文库节 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。
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近90度。
力
偶
质
不 平
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
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
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。
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。
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
，其周围分布1X旁瓣。
联 轴来自百度文库节 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。
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近90度。
力
偶
质
不 平
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
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
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。