旋转机械故障基频计算.docVIP

旋转机械主要由轴、轴承、齿轮等基本零件或部件组成。本节将主要分析轴、轴承以及轴系的故障信号特征，齿轮系统的故障分析留待下一节讨论。 1、轴与轴系故障特征 轴与轴系在旋转运动中产生的故障信号是由不平衡、不对中以及由此而引起的轴变形等原因引起的，先分别分析如下： （1）不平衡 轴的不平衡使其在选装时产生一个不平衡力矩，激起周期振动，其振动频率为，式中 n为轴的转速：即为轴系的一阶转频。 （2）轴系不对中 轴系安装不好、轴的弯曲以及相关部位的间隙等都将造成轴系对中不良，运行中激起振动。两轴平行但轴线不重合。两轴线相交叉，两轴线空间交错均属于对中不良。不对中将激起轴向振动，其频率与一阶转频相对：不对中同时会激起横向振动，其谐波成分有时比较复杂，但常常表现为二阶转频的振动。有时除有二阶谐频外也有明显的一阶、三阶以及高阶谐频振动。 （3）轴的弯曲 轴的弯曲通常是由自重或安装不良引起的，其故障实质是与不对中时一样的。这种故障同样会引起轴向的一阶转频的振动和横向的一阶及二阶转频的振动。 （4）固接件松动 固接件的松动常常是由于前面所说的几种故障振动造成的后果。固接件松动激起的故障振动信号，其频率为（0.3～0.5）、以及高阶振动频率。 2、滚动轴承的故障信号特征 轴承是旋转机械的重要部件，轴承的故障往往影响机械的正常运转。严重的故障导致轴承损坏，不得不停车修理或更换轴承。 轴承原件的缺陷在运行中产生低频脉动，脉动激起的振动，可展为渐减的无穷简谐级数，其基频即为脉动频率。根据产生缺陷的元件不同，脉动频率可以计算出来。 上图是径向滚动轴承的几何关系，假设轴承的各接触元件是刚性的，在载荷的作用下仍然保持其精确的几何形状，并在运动中只存在滚动。对于图示径向滚动轴承，内圈固定在轴上与轴一起旋转，外圈固定不动。滚动的接触点A、B和滚动中心到转轴中心的距离分别为、和。由此可求得几个旋转频率和通过频率，现分别推导如下： （1）内圈旋转频率 由于内圈和转轴一起旋转，因此将轴的转速N化为单位HZ即是。 （2）保持架旋转频率 保持架绕轴心o旋转一周时，滚珠也绕轴心o公转一圈。滚珠在滚道内作纯滚动，触点A的速度与内圈速度相等，既有： 由于外圈固定，因而B点是滚珠的速度瞬心，滚珠中心的速度应为： 滚珠绕轴心o的公转频率为： 即为保持架的旋转频率。 （3）滚珠自转频率 滚珠的自转运动和保持架运动之间的关系分别绕及o作反向转动。其旋转频率之比为： 由此可得滚珠的自转频率为： （4）保持架通过内圈频率 该项通过频率为： （5）滚珠通过内圈频率 该频率等于滚珠数z乘以保持架的通过频率： （6）滚珠通过外圈频率 注意到外圈是固定的，因此，该项通过频率等于z乘以保持架的旋转频率： 了解上述各项频率后，将有助于轴承的故障诊断。如果内圈滚道有故障，如内圈剥落、凹痕、不平衡等，应在振动信号中找到；若外圈滚道有故障，如外圈剥落、凹痕、不对中等。应发现频率为的振动信号；滚珠有故障，如钢球剥落、因其自转一次将通过内、外圈各一次，其故障频率为： 对于止推轴承，a=0，其故障频率如下： 内圈故障（包括内圈剥落、不平衡等）为： 外圈故障（包括不对中、剥落、凹痕等）为： 滚珠故障（钢球剥落）为： 一般情况下d/D=0.2，因此，可给出及的经验公式为： 以上给出的是故障激励的基频。滚珠通过故障激起的是周期性冲击，它不是单一的简谐振动，而是展开为渐减的无穷简谐级数，在频谱图上则是表现为一定形式的离散谱线族。 车削头：前端轴承7020ACDB/P5 (100X150X24)接触角a=25度；后端轴承6016P5 (80X125X22)；下端轴承7020ACTA/DBP5 (100X150X24)；上端轴承7212AC/P5 (60X110X22)。 雕刻头：前端直径(4-VEX65/NS)；后端直径（2-VEX55）；靠近带轮处所用轴承7213C (65X120X23)。 主轴箱：前轴承NN3208K/P5W33(140X210X53)；中间轴承7028C/DB/P5(140X210X33)接触角a=15度；后轴承NN3204K/P5W33;