旋转机械的振动监测与诊断
旋转机械故障诊断
旋转机械故障诊断
旋转机械故障诊断主要是通过观察和分析机械运行过程中
的异常现象来判断故障原因。
以下是一些常见的旋转机械
故障诊断方法：
1. 震动分析：通过测量机械运行时的振动幅值和频率，分
析振动的特点和变化趋势，判断故障位置和类型。
常见的
故障类型包括不平衡、轴承损坏和轴承松动等。
2. 温度监测：通过测量机械的各个部件的温度，判断是否
存在过热的情况。
过高的温度可能是由于摩擦、润滑不良
或散热不良等原因引起的故障。
3. 声音分析：通过对机械工作过程中产生的声音进行分析，判断是否存在异响或噪音。
噪音可以是由于轴承损坏、齿
轮磨损或螺栓松动等引起的。
4. 润滑油分析：通过对机械润滑油的化学成分和物理性质
进行分析，判断是否存在金属粉末、水分或杂质等异常。
这些异常可能是由于零件磨损或润滑油质量不佳引起的故障。
5. 可视检查：通过对机械各个部件的外观进行检查，观察
是否存在磨损、裂纹或松动等现象。
这可以帮助诊断轴承、齿轮和联接件等部件的故障。
以上是常见的旋转机械故障诊断方法，诊断时可以结合多
种方法综合分析，准确判断和定位故障原因，以便及时进
行修复或更换有问题的部件。
典型机械的振动监测与诊断
到泵安全运行的报警值。拆机修理发现一异物缠绕在叶轮上，
改变了质心。清除异物，工频处幅值仅为0.97μm，振幅明显
减小，泵运行正常。
返回
转子不对中
旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子
系统，转子间一般采用刚性或半挠性联轴节联接。
由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、
趋势分析
停机门限值
280
240
报警门限值
200
160
120
80
40
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
日期 d
趋势分析是把所测得的特征数据值和预报值按一定的时间顺
序排列起来进行分析。这些特征数据可以是通频振动、1X振幅、
2X振幅、0.5X振幅、轴心位置等，时间顺序可以按前后各次采样、
按小时、按天等。
瀑布图
350
座不圆；轴圆度误差大；热裂纹发展，旋转爬
行；微动磨损和胶着现象的发展。
2.内、外圈内表面有轴向裂纹
发生旋转爬行或微动磨损
3.内、外圈上有周向裂纹
轴承座变形；装配不均匀；过载
4.动圈（内圈或外圈）端面上有径向裂纹
动圈运转期间与轴承座或轴肩发生碰撞或摩擦
5.滚子轴承座圈上挡边断裂
挡边上装配压力分布不均匀；装配时锤击力过
标准（m）
转速( r/min)
≤1000
1500
3000
3600
≥6000
轴承上
75
50
25
21
12
轴上
(靠近轴承)
150
《2024年旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究》范文
《旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究》篇一一、引言旋转机械广泛应用于各种工业领域，如风力发电、航空航天、交通运输等。
然而，由于长时间运行和复杂的工作环境，旋转机械经常会出现各种故障，如轴承磨损、齿轮断裂等。
这些故障不仅影响设备的正常运行，还可能导致严重的安全事故。
因此，对旋转机械进行故障诊断与预测显得尤为重要。
本文将介绍旋转机械故障诊断与预测的方法及其应用研究。
二、旋转机械故障诊断与预测方法1. 基于振动信号分析的方法振动信号分析是旋转机械故障诊断与预测的常用方法。
通过传感器采集设备的振动信号，对信号进行时域、频域和时频域分析，可以提取出设备运行状态的特征信息。
当特征信息超过设定的阈值时，即可判断设备存在故障。
此外，还可以通过对比历史数据，预测设备未来可能出现的故障。
2. 基于声音信号分析的方法声音信号分析是另一种有效的故障诊断与预测方法。
通过采集设备的声波信号，对信号进行频谱分析和声强分析，可以判断设备的运行状态和故障类型。
该方法具有非接触式、实时性强的优点，适用于对复杂工作环境下的设备进行故障诊断。
3. 基于数据驱动的智能诊断方法随着人工智能技术的发展，基于数据驱动的智能诊断方法在旋转机械故障诊断与预测中得到了广泛应用。
该方法通过收集设备的运行数据，利用机器学习、深度学习等算法对数据进行训练和建模，实现对设备运行状态的监测和故障预测。
该方法具有准确度高、适应性强、可扩展性强的优点。
三、旋转机械故障诊断与预测方法的应用研究1. 在风力发电领域的应用风力发电是旋转机械的重要应用领域之一。
通过采用振动信号分析和声音信号分析等方法，可以对风力发电机组的齿轮箱、轴承等关键部件进行实时监测和故障诊断。
同时，采用基于数据驱动的智能诊断方法，可以实现对风力发电机组运行状态的预测和优化，提高设备的可靠性和效率。
2. 在航空航天领域的应用航空航天领域对设备的可靠性和安全性要求极高。
采用基于振动信号分析和声音信号分析等方法，可以对航空发动机、螺旋桨等旋转机械进行实时监测和故障诊断。
旋转机械振动监测和分析
在轴承座等 非转 动部件上 的振动变化并不 十分 明
显， 如果不 是直 接测 量转子 的振 动 ， 这些 故障易 被忽
略。 ２ ２旋 转机械 振 动测试 系统 ．
进行分析处理， 从不 同角度为状态监测 、 障诊断、 故 动平衡或其它试验研究 目的提供必要 的信息。
旋转机械振动测试系统如图 １ 所示。测试系统
中、 油膜涡 动及振 荡 、 润滑油 中断 、 推力 轴承损 坏 、 轴
测为基础的故障诊断和预测技术得到推广 与应用。 这种技术 的发展 ， 将使设 备 的维修方 式从传 统 的 “ 事故维修” 定期维修 ” 和“ 过渡到“ 预知性维修 ” ， 从而大大提高设备的年利用率 ， 减少停机维修时间 ， 降低维修费用 ， 同时也减少了备件库存量。此外 ， 旋
中图分类号 ： ３ ９ ０２
１ 振动状态在线监测及预测维修
旋 转机 械 的振动监 测是 设备 运转状 态监 测的重 要 组成 部分 。随着 生 产 技 术 的发 展 ， 种 以状 态 监 一
膜 轴 承 、 动轴承或 其 它类 型轴 承支 承 在轴 承座 或 滚
机壳、 箱体及基础 等非转 动部件上 ， 构成 了所谓 的 “ 转子 一 支承系统” 。一台旋转机械能否可靠地工 作主要决定 于转子 的运 动是否正常。大量事实表 明， 旋转机械的大多数振动故障是与转子直接有关 。 比如由质量不平衡、 转轴的弯曲或热变形、 轴线不对
一
转子或转轴 ， 在进行振动测量 和信号分析时 ， 也 总是 将振 动与 转动 密 切 结合 起 来 ， 以给 出整 个 转 子
运动 的某些 特 征 。 ．
２ １旋 转 机械 的振 动 问题 ．
峰振幅达 ０ ４— ．ｍ ． ０５ ｍ。如果 以轴承座的振幅为
机械故障诊断—Ch旋转机械的振动监测与诊断授课PPT
旋转机械的故障可能导致生产 中断、设备损坏和安全事故。
振动监测与诊断的方法
振动监测是通过测量和分析设备 的振动信号来评估其运行状态的
方法。
振动诊断则是基于监测数据，通 过信号处理、特征提取和模式识 别等技术，对设备的故障进行诊
断和预测。
振动监测与诊断是实现旋转机械 故障预警和预防性维护的重要手
段。
基于人工智能的方法
神经网络
神经网络是一种模拟人脑神经元结构的计算模型，可以通过训练 学习识别出非线性、复杂的故障特征。
支持向量机
支持向量机是一种分类器，可以通过训练学习将正常状态和故障状 态进行分类和识别。
决策树
决策树是一种基于规则的分类器，可以通过训练学习将故障特征进 行分类和识别。
CHAPTER 05
CHAPTER 02
旋转机械的振动原理
旋转机械振动的类型
强迫振动
由外部周期性干扰力引起 的振动，如不平衡的转子 、不均匀的气流等。
自激振动
由机械内部某种自激力引 起的振动，如油膜振荡、 流体激振等。
随机振动
受到多种随机因素影响的 振动，如环境振动、地震 等。
旋转机械振动的产生原因
转子不平衡
转子质量分布不均匀， 导致转动时产生离心力
振幅
监测机械振动的幅度，判断机械运转的稳定 性。
相位
监测机械振动的相位，判断机械运转的协调 性。
振动监测的频率范围
低频
通常在10Hz以下，用于监测大 型旋转机械和往复机械的振动。
中频
通常在10Hz-1kHz之间，用于监 测大多数旋转机械的振动。
高频
通常在1kHz以上，用于监测精 密机械和高速旋转机械的振动。
基于模型的方法
讲义(第五章)常用机械旋转设备振动标准
基础部分
一、振动监测基础 二、振动数据采集 三、振动分析基础 四、振动故障诊断 五、常用振动标准
机组振动监测基础部分
• 做好振动监测诊断工作应熟悉以下内容：
• • • • • *所监测的主要设备分类结构及特点 *常用振动监测仪器 *用于振动信号拾取的主要传感器 *常用的振动信号分析仪器 *准确地采集转动设备的振动数据
• *振动信号的分析处理
• *转动设备的常见振动故障及诊断 • *设备振动检测标准 • *第四章中我们已经叙述了常见振动故障的诊断。这里介绍振动标 准。
五、设备振动检测标准
1、常用的振动测量与评价参考标准
国际标准化组织标准： 1. ISO7919-1~5 非往复式机器的机械振动----在旋转轴上的测量和评价 第一部分 总则 (GB/T11348.1-89) 第二部分 陆地安装的大型汽轮发电机组 (GB/T11348.2-1997) 第三部分 耦合的工业机器 (GB/T11348.3) 第四部分 燃气轮机组 (GB/T11348.4) 第五部分 水力发电厂和泵站机组 2. ISO10816-1~6 机械振动----在非旋转部件上测量和评价机器振动 第一部分 总则 第二部分 陆地安装的功率超过50MW的大型汽轮发电机组 第三部分 额定功率大于15KW额定转速在120 15000转/分在现场测 量的工业机器 第四部分 不包括航空器类的燃气轮机组 第五部分 水力发电厂和泵站机组 第六部分 额定功率超过100KW的往复式机器
• 6. ISO1952/1(GBGB/T6444-1995) 机械振动----平衡术语
• 7. ISO1940/1(GB9239-88) 刚性转子平衡品质许用不平衡的确定
• 8. ISO5343(GB6558-86) 柔性转子平衡的评定准则 • 9. ISO2372(GB6075-85) 工作转速在10200赫兹的机器的机械振 动----规定评定标准的基础
旋转机械振动的故障诊断流程
旋转机械振动的故障诊断流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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旋转机械设备简易诊断方法
旋转机械设备简易诊断方法一、旋转机械运转产生的振动机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械运转时产生的振动也是同样的。
轴系异常（包括转子部件）所产生的振动频率特征如下：二、对象设备的选择从效率和效果方面来看，将工厂内所有设备都作为简易诊断对象是不可取的。
从技术方面看，有可以诊断的设备也有不可诊断的设备。
因此选择对象设备时必须充分探讨，选择标准如下：1）与生产直接有关的设备2）虽然是附属设备，但故障引起的破坏性大的设备3）由于故障，有再次损坏可能性的设备4）维修成本高的设备三、检测周期为使机械设备的异常在初期阶段就能被发现，必须对设备进行定期检测，检测周期的长短要视异常程度大小而定。
异常严重的必须缩短检测周期。
这一点非常重要，但是，不看必要性，过分缩短检测周期是不经济的。
决定检测周期时必须注意：·设备过去的异常履历和发生异常的周期·设备的劣化速度对过去有异常履历的设备，检测周期应为发生周期的1/10以下。
而象磨损故障这一类劣化是慢慢进行的设备，检测周期即使长一点也是足够的。
但是对于高速旋转体，故障一旦产生立即会导致故障的设备，希望每天检测或在线监测。
以下是各类设备的标准检测周期（是一个基本周期），如检测数据变化加剧或达到判定基准的注意区域时，必须缩短检测周期。
一般情况下，轴承劣化初期，劣化是慢慢进展的，这时如不作适当处置，劣化就会激烈进展，因此，对轴承来说，检测周期应比其它设备或部件短，尽可能每天检测较放心。
另外，检测周期不应固定不变。
如果，检测值同判定基准对照处在很正常状态时，则周期可固定不变，但当进入注意区域时，检测周期应缩短，这一点很重要。
四、检测诊断点：检测点最好是在轴承壳体部位，应选择探头与机械接触良好。
刚性高的部位作为测点，测低频振动时，三个方向都测（轴向、水平、垂直），一般轴向和水平向都在轴心同高度测。
要求在三个方向测是因为各种故障引起的振动发生在不同的方向上。
如何对旋转机械设备进行振动分析检测？
如何对旋转机械设备进⾏振动分析检测？亚泰光电来源：亚泰光电机器设备的旋转部件会不时产⽣频率介于50Hz～10kHz之间的振动，我们可以测量设备的振动幅度，以便从中了解滚轴及其它转动部分的物理状态，这个监控过程⼀般称为振动分析。
这些设备如果出现机械问题及电⽓问题，均会引起振动幅度的变异，振动⼤⼩与设备问题的严重性息息相关。
如果能掌握振动的⼤⼩及变异来源，就能在设备尚未严重恶化之前，事先完成检修⼯作，以避免造成设备更⼤的损坏，⽽影响⽣产或增加维修费⽤。
⼀、振动显⽰信号 设备振动显⽰出来的信号⽐较复杂，但从确定性⾓度，分为确定性信号和⾮确定性信号。
在旋转部件中，有不少是确定性信号： 机组的联接及转⼦存在不对中、不平衡。
齿轮箱中轮齿的点蚀、剥落、断齿 滚动轴承中零部件损坏 滑动轴承中存在油膜涡动等等这些常见的故障。
这些确定性信号都有可以⽤函数关系来描述，即通过理论计算和频谱分析技术均可确定它们的特征频率，从⽽确定故障的类型和部位。
振动分析仪利⽤电压加速度传感器将振动信号转换为电信号。
⽽对电信号进⾏处理和分析，就能反推出设备各种振动量的准确值。
从振动量的值来了解设备及其部件的状况，进⽽判断这些设备运转状态是否良好。
这样就可以把检测到的振动情况可作为是否停机之依据，降低意外当机的机率。
还可以分析出故障的部位和故障原因，并推断出检修的⽅法。
⼆、振动的⼀些基本概念 为了更好地研究振动分析设备故障诊断技术，⾸先要对振动有⼀定的了解。
1、表⽰振动的要素包括：振幅、频率、相位、能量等。
振幅：表明振动幅度的⼤⼩，振幅能说明设备或部件损坏的严重程度。
频率：表明振动的来源，能说明设备或机械组件损坏的原因。
相位：代表测点间振动的相互关系，能说明设备或机械组件的运转模态。
能量：代表振动的破坏⼒，设备或机械组件损坏的冲击状况。
2、其中振幅有三种数据类型：位移值(毫⽶)、速度值(毫⽶/秒)、加速度值。
位移值，⽤于低转速成设备诊断上。
旋转机械的振动监测与诊断
• 4、操作运行 ①过程/工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）
偏离设计值，机器运行工况不正常
②机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性
③运行点接近或落入临界转速区
④润滑或冷却不良 ⑤转子局部损坏或结垢 ⑥启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热 膨胀不均 匀或在临界区停留时间过久������ • 5、机器劣化 ①长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化 ②转子局部损坏、脱落或产生裂纹 ③零部件磨损、点蚀或腐蚀等 ④配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破 坏了配合性质和精度 ⑤机器基础沉降不均匀，机器壳体变形
旋转机械转速一般都较高，对故障诊断技术的要求就特别 迫切，如汽轮发电机、压缩机、风机、大型轧钢机等。旋 转机械正朝着大型、高速和自动化方向发展，这对提高安 全性和可靠性，对发展先进的状态监测与故障诊断技术， 提出了迫切的要求。进而形成了近年来国内外广泛的旋转 机械振动监测和故障诊断技术。
机械振动
旋转机械的振动 监测与诊断
主要内容
旋转机械的振动及故障概论 旋转机械的监测参数
旋转机械振动故障分析常 用方法
旋转机械的典型故障及其诊 断方法
1、旋转机械的振动及故障概论
旋转机械的定义 旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械，尤其是 指主要部件作旋转运动的、转速较高的机械。
旋转机械覆盖了动力、电力、化工、冶金、机械制造等重 要工程领域。
指轴系转子之间的连接对中程度，它与各轴承 之间的相对位置有关，不对中故障是旋转机械的 常见故障之一。 5’ 温度
轴瓦温度反映轴承运行情况。 6’ 润滑油压
反映滑动轴承油膜的建立情况。
返回
3、旋转机械振动故障分析常用方法
旋转机械及离心机类振动等级标准
旋转机械及离心机类振动等级标准简介本文档旨在介绍旋转机械及离心机类的振动等级标准。
振动等级标准是评估旋转机械和离心机振动水平的重要指标，可用于故障诊断、性能评估以及振动监测等方面。
振动等级标准分类旋转机械及离心机类的振动等级标准分为不同等级，主要分为以下几类：1. 低振动等级：此类机械的振动水平较低，非常接近或达到理想的无振动状态。
低振动等级的机械通常在运行过程中振动非常小，几乎不会对其他设备产生干扰。
2. 中等振动等级：此类机械的振动水平较中等，略高于低振动等级。
中等振动等级的机械在运行过程中的振动可能会轻微地影响其他设备的正常工作，但通常不会导致严重故障。
3. 高振动等级：此类机械的振动水平较高，远超低振动等级。
高振动等级的机械在运行过程中的振动会对其他设备产生明显的干扰，甚至可能导致设备故障或性能下降。
振动等级标准应用振动等级标准的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 故障诊断：通过对机械振动水平的评估，可以判断机械是否存在故障或潜在问题。
根据振动等级标准，可以对故障的严重程度进行评估，并采取相应的维修或更换措施。
2. 性能评估：振动等级标准可以作为评估旋转机械和离心机性能的指标之一。
通过对振动等级的监测与分析，可以评估机械的运行状态和性能表现，进而判断是否需要进行维护或改进。
3. 振动监测：振动等级标准也可用于振动监测系统的设计和使用过程中。
通过与标准对比，可以对监测数据进行合理的解读和分析，及时发现振动异常，并采取相应的控制措施。
总结旋转机械及离心机类的振动等级标准是评估机械振动水平的重要指标，并广泛应用于故障诊断、性能评估和振动监测等领域。
了解振动等级标准的分类和应用，有助于提高机械的运行可靠性和性能表现，有效预防故障和性能下降。
大型旋转机械状态检测与故障诊断讲义
⼤型旋转机械状态检测与故障诊断讲义⼤型旋转机械状态检测与故障诊断讲义沈⽴智阿尔斯通创为实技术发展（深圳）有限公司2006年12⽉⽬录第⼀节状态监测与故障诊断的基本知识 (4)⼀、状态监测与故障诊断的意义 (4)⼆、⼤机组状态监测与故障诊断常⽤的⽅法 (4)1. 振动分析法 (4)2. 油液分析法 (5)3. 轴位移的监测 (5)4. 轴承回油温度及⽡块温度的监测 (5)5. 综合分析法 (6)三、有关振动的常⽤术语 (6)1. 机械振动 (6)2. 涡动、进动、正进动、反进动 (6)3. 振幅 (7)3.1 振幅 (7)3.2 峰峰值、单峰值、有效值 (7)3.3 振动位移、振动速度、振动加速度 (7)3.4 振动烈度、振动标准 (8)4. 频率 (9)4.1 频率、周期 (9)4.2 倍频、⼀倍频、⼆倍频、0.5倍频、⼯频、基频、半频 (9)4.3 通频振动、选频振动 (10)4.4 故障特征频率 (10)5. 相位 (12)5.1 相位、相位差 (12)5.2 键相器 (13)5.3 绝对相位 (13)5.4 同相振动、反相振动 (14)5.5 相位的应⽤ (14)6. 相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动 (16)7. 横向振动、轴向振动、扭转振动 (16)8. 刚性转⼦、挠性转⼦、圆柱形振动、圆锥形振动、⼸状回转 (17)9. 刚度、阻尼、临界阻尼 (17)10. 临界转速 (18)11. 挠度、弹性线、主振型、轴振型 (18)12. ⾼点、重点 (19)13. 机械偏差、电⽓偏差、晃度 (20)14. 谐波、次谐波 (20)15. 同步振动、异步振动、亚异步振动、超异步振动 (20)16. 共振、⾼次谐波共振、次谐波共振 (21)17. 简谐振动、周期振动、准周期振动、瞬态振动、冲击振动、随机振动 (21)18. ⾃由振动、受迫振动、⾃激振动、参变振动 (22)19. 旋转失速、喘振 (23)20. 半速涡动、油膜振荡 (24)第⼆节状态监测与故障诊断的基本图谱 (26)⼀、常规图谱 (26)1. 机组总貌图 (26)2. 单值棒图 (26)3. 多值棒图 (27)4. 波形图 (28)5. 频谱图 (31)6. 轴⼼轨迹图 (31)7. 振动趋势图 (33)8. 过程振动趋势图 (36)9. 极坐标图 (36)10. 轴⼼位置图 (37)11. 全息谱图 (37)⼆、启停机图谱 (38)1. 转速时间图 (38)2. 波德图 (39)3. 奈奎斯特图 (41)4. 频谱瀑布图 (42)5. 级联图 (43)第三节故障诊断的具体⽅法及步骤 (44)⼀、故障真伪的诊断 (44)1. ⾸先应查询故障发⽣时⽣产⼯艺系统有⽆⼤的波动或调整 (44)2. 其次应查看仪表、主要是探头的间隙电压是否真实可信 (46)3. 应查看相关的运⾏参数有⽆相应的变化 (48)4. 应察看现场有⽆⼈可直接感受到的异常现象 (49)⼆、故障类型的诊断 (51)1. 振动故障类型的诊断 (51)1. 1主要异常振动分量频率的查找步骤及⽅法 (52)a）先看棒图或多值棒图 (52)b）依次调看振动趋势图 (53)c）最后看频谱图 (53)1.2 根据异常振动分量的频率进⾏振动类型诊断 (54)a) 主要异常振动分量为⼯频时 (54)b) 主要异常振动分量为低频时 (56)c) 主要异常振动分量为⼆倍频时 (58)d) 主要异常振动分量为其它频率时 (59)2. 轴位移故障原因的诊断 (60)三、故障程度的评估 (61)四、故障部位的诊断 (63)五、故障趋势的预测 (64)第⼀节状态监测与故障诊断的基本知识⼀、状态监测与故障诊断的意义状态监测是指通过⼀定的途径了解和掌握设备的运⾏状态，包括利⽤监测与分析仪表（定时的或⾮定时的、在线的或离线的），采⽤各种检测、监视、分析和判别⽅法，结合设备的历史和现状，对设备当前的运⾏状态作出评估（属于正常、还是异常），对异常状态及时作出报警，并为进⼀步进⾏故障分析、性能评估等提供信息和数据。
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旋转机械的振动监测与诊断
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旋转机械的振动监测与诊断
•（一）振动信号简易诊断法有以下几种：
• A 振幅值诊断法
• 这里所说的振幅值指峰值 均值 （对于简谐 振动为半个周期内的平均值，对于轴承冲击振动为经 绝对值处理后的平均值）以及均方根值(有效值)。
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旋转机械的振动监测与诊断
•诊断的。峰值反映的是某时刻振幅的最大值，因而 它适用于象表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故 障诊断。另外，对于转速较低的情况，也常采用峰 值进行诊断。均值用于诊断的效果与峰值基本一样， 其优点是检测值较峰值稳定，但一般用于转速较高 的情况。均方根值是对时间平均的，因而它适用于 像磨损之类的振幅值随时间缓缓变化的故障诊断。
•当滚动轴承无损伤或有极微小损伤时，脉冲值（dB值）
很小；随着故障的发展，脉冲值逐渐增大。当冲击能
量达到初始值的1000倍（60dB）时，就认为该轴承的
寿命已经结束。当轴承工作表面出现损伤时，所产生
的实际脉冲值用 表示，它与初始脉冲值
之
差称为标准冲击能量
•﹦ •﹣
•根据 值可以将轴承的工作状态分为三个区域进 行诊断。
①润滑不良，润滑 脂过硬，启动时加 速度太大 ②滚道面不平行， 转速过高 ③润滑不良,装配 不当,轴向载荷过 大
损伤特征
①向心轴承的滚道仅 一侧表面剥落 ②双列轴承的表面仅 一侧表面剥落 ③滚动体及滚道接触 边缘剥落 ④滚动体的圆周方向 在对称位置上有剥落 ⑤滚子轴承的疾驰道 和滚动体靠近端部外 表面产生剥落 ⑥受力表面较大面积 压光和微观剥落
旋转机械的振动监测与 诊断
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旋转机械的振动监测与诊断
•主要内容： •1.旋转机械的振动及故障概论 •2.旋转机械故障的诊断信息的表达和分析 •3.旋转机械故障的简易诊断方法 •4.旋转机械故障的精密诊断及典型故障分析 •5.滚动轴承的振动诊断方法 •6.齿轮和齿轮箱的监测与诊断方法 •7.其他分析方法简介
• 由于滚动轴承的振动在不同方向上反映出不同的 特性，因此一般情况下都应按图5-1所示那样在水平 （x）、垂直（y）和轴向（z）三个方向上进行检测。
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旋转机械的振动监测与诊断
•2.测定参数
• 根据滚动轴承的固有特性、制造条件、使用情况 的不同，它所引起的振动可能是频率为1kHz以下的低 频脉动，也可能是频率为1kHz以上，数千赫乃至数十 千赫的高频振动，更多的情况是同时包含了上述两种 振动成分。因此，通常检测的振动速度和加速度分别 覆盖了上述的两个频带，必要时可用滤波器取出需要 的频率成分。如果是在较宽的频带上检测振动级，则 对于要求低频振动小的轴承检测振动速度，而对于要 求高频振动小的轴承检测振动加速度。
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•2.滚动轴承的固有振动频率 • 滚动轴承在运行过程中，由于滚动体与内圈或外 圈冲击而产生振动，这时的振动频率为轴承各部分的固 有频率。 • 固有振动中，外圈的振动表现最明显，计算内圈 及外圈的固有振动频率时，将它们看作为矩形截面的圆 环，故可用如下近似公式：
花熔化
损伤，丧失精度而
③微振，装配不当 不能继续工作
①冲击载荷过大，装 配不当，胶合发展 ②冲击载荷，热处理 不当，装配不当，胶 合发展 ③对中不良，装配不 当，润滑不良，异常 载荷，转速过快，异 物进入
①外环或内环产生裂 纹 ②滚动体产生裂纹 ③保持架断裂
导致产生裂纹，断裂， 使轴承失效
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•5.1.2滚动轴承的振动测定
•1.测定部位
• 测定部位选择的基本思路是选择在离轴承最近、 最能反映轴承振动的位置上。一般讲，若轴承座是外 露的，测点位置可直接选在轴承座上；若轴承座是非 外露的，测点应选择在轴承座刚性较好的部分或基础 上。同时，应在测点处做好标记，以保证不会由于测 点部位的不同而导致测量值的差异。
• 若加工制造时， 在滚道或滚动体上留 有如图5-5所示的加 工波纹，那么当凸起 数目达到一定量值时， 会产生特有的振动。
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•(4)滚动轴承的损伤引起的振动
• 当轴承损伤 时，如图5-6所示 内圈点蚀，就会引 起相应的冲击振动。
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①滚道面和滚动体 表面出现胶合 ②深沟球轴承的滚 道面出现螺旋状胶 合 ③滚子端面和挡边 外出现胶合
损伤结果
使滚动体或滚道表面 产生剥落坑，并向大 片剥落发展，导致轴 承失效
导致表面烧伤，并 使金属从一个表面 粘附到另一表面
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磨损 腐蚀 破损
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①运输中轴承受到振 幅很小的摇摆运动作 用 ②配合面间有微小间 隙造成的滑动磨损 ③异物落入，润滑不 良，对中不良，装配 不当
•E 冲击脉冲法（SPM法）
• 冲击脉冲法（Shock Pulse Method）的原理是， 滚动轴承运行中有缺陷（如疲劳剥落、裂纹、磨损和 混入杂物）时，就会发生冲击，引起脉冲性振动。由 于阻尼的作用，脉冲性振动是一种衰减性振动，因而 冲击脉冲的强弱反映了故障的程度。
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•
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B 连续在线监测
连续在线监测主要适用于重要场合或由于工况 恶劣不易靠近滚动轴承的场合，以及滚动轴承加速 劣化的阶段，相应的监测仪器较定期检测的仪器要 复杂，成本也要高些。
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•5.2 滚动轴承的振动机理
•5.2.1滚动轴承振动的基本 参数 •1.滚动轴承的结构 • 滚动轴承是由内圈、 外圈、滚动体和保持架四 部分组成。图5-2为滚动轴 承的结Байду номын сангаас简图。
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⑶类比判定标准 是对若干同一型号的轴承在相同的条件下在同一部位进
行振动检测，并将振值相互比较进行判断的标准。
注：绝对判定标准是在规定的检测方法的基础上制定 的标准，因此必须注意其适用频率范围，并且必须 按规定的方法进行振动检测。适用于所有轴承的绝 对判定标准是不存在的，因此一般都是兼用绝对判 定标准、相对判定标准和类比判定标准。这样才能 获得准确、可靠的诊断结果。
①轴承内部配合面等 锈蚀 ②滚动面上出现模板 状凸凹 ③表面红色或黑色的 锈斑
①类似静压痕 ②在配合面上出现红 褐色磨损粉末的局部 磨损
损伤轴承，降低轴 承运转精度
③滚道面、滚动体面、 凸缘面、保护架等磨 损
④圆锥滚子轴承挡边 磨损过大
①空气中水分的凝结， 腐蚀性介质侵入 ②电流通过产生电火
表面由于电流、化 学和机械作用产生
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•B 波形因数诊断法
• 波型因数定义为峰值与均值之比。该值也是用 于滚动轴承简易诊断的有效指标之一。
•如图5-7所示，
当
值过
大时，表明滚动
轴承可能有点蚀，
而
值过
小时，则有可能
发生了磨损。
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•C 概率密度诊断法 • 无故障滚动轴承的振幅的概率密度曲线是典型的 正态分布曲线；而一旦出现故障，则概率密度曲线可 能出现偏斜或分散的现象。
5.3.2 声发射诊断
当固体受到力作用时，由于内部缺陷的存在， 会产生应力集中，使塑性变形加大或形成裂纹 与扩展，这时均要释放弹性波。这种现象称声 发射（Acoustic Emission,缩写AE）。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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•表5-1滚动轴承的主要损伤形式及产生原因
损伤形式 疲劳
胶合
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损伤原因
①轴向载荷过大 ②轴向载荷过大，对 中不良，润滑不良 ③保持架的圆度误差 太大 ④装配不当，对中不 良，轴弯曲 ⑤轴、保持架精度不 高 ⑥安装时冲击载荷过 大，圆柱滚子轴承的 装配过盈量太大
•E—材料的弹性模量 I—圆环中性轴截面二次矩 • A—圆环的截面积 D圆环中性轴直径
—材料密度 n—变形波的节线数
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•5.2.2 滚动轴承的振动特征
•1.滚动轴承的振动形式 引起滚动轴承振动的原因很多， 除了其本身的固有振动以外还包括以下振动：
•（1）轴承构造引起 的振动 图5-3所示的 轴承，随滚动体位置 不同，其承载状态也 不断变化，这将导致 内、外圈和滚动体产 生弹性变形而引起振 动。
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• (二) 滚动轴承故障的精密诊断法
•
• 通过对滚动轴承实施简易诊断发现有故障后，
应进一步对其进行精密诊断，即通过振动信号的频
率分析，以判明故障的类别和原因。
•
• 常用的精密诊断方法有：
•
•
A 低频信号分析法
•
•
B 中、高频信号绝对值分析法
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•（2）滚动体的非线性伴生振动
• 滚动轴承靠滚 道与滚动体的弹性 接触来承受载荷， 具有一定的弹性， 其刚性很高；当轴 承润滑不良时，就 会出现非线性的特 性，如图5-4所示， 从而产生非线性振 动。
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•（3）由于精加工波纹引起的振动