旋转机械的振动监测与诊断ppt课件.ppt

第四章 旋转机械的振动监测与诊断 目录 4.1 旋转机械的振动及故障概论 4.2 旋转机械故障的诊断信息的表达和分析 4.3 旋转机械故障的简易诊断与方法 4.4 旋转机械故障的精密诊断及典型故障分析 4.5 滚动轴承的振动诊断方法 4.6 齿轮和齿轮箱的监测与诊断方法 4.7 其他分析方法简介 1.概述 机械设备的种类很多，粗的分类也有几十种，按产品分有几千种。各种机械设备虽都有其本身个性，故障的模式各有特点，但就其故障诊断方法原理而言，共性是主要的，方法是一致的。然而大多数故障是随机的，也必须具体问题具体分析，也就是说学习工况监测与故障诊断的方法首先必须掌握诊断方法的基本原理。 1） 广泛性 任何机械设备在动态下都会或多或少地产生一定的振动，人们将这种在动态下表现出的振动称为振动存在的广泛性。如：发动机工作时所产生的周期振动；机床在工作时所产生的各种随机振动等。 2） 有效性 当设备发生异常或故障时，振动将会发生变化，一般表现为振幅加大。这一特点使从振动信号中获取诊断信息变为可能，因此称为振动监测的有效性。 3）可识别性 随着信号分析技术的发展，人们还看到有不同类型、性质、原因和部位产生的故障所激发的振动将具有不同的特征。这些特征可表示为频率成分、幅值大小、相位差别、波形形状、能量分布状况等。这一特点是人们从振动信号中识别故障成为可能。因此称为振动的可识别性。 4）复杂性 进一步研究表明，振动信号性质，特征不仅与故障有关，而且还与系统的固有特性有关。具体表现为以下几个方面： 1）同一故障对不同的转子系统，由于系统固有频率特性不同，其振动的幅值和相位可能相差很大。 2） 同一故障发生在不同的部位，其振动的特征相同，但因故障激励传递通道的不同（即传递函数不同），将会对振动有较大影响。 3）同一故障在不同部位布置测点，由于传递通道的不同，其振动宜会有较大的差别。 这三点表明振动特征不仅取决于故障而且还受到系统特性的影响，这一特点称为振动识别的复杂性。 4.1.2 转子系统，转子振动和转子故障的分类 转子系统是一种多自由度振动系统，它具有多个自振频率。当转子的转速达到横向振动的一阶自振频率时，将会发生一阶共振。此时的转速称为（一阶）临界转速。接近临界转速时将会发生强烈的振动现象即共振。越过临界转速后，运行在两个临界转速之间时，机械会运行的更平稳些，特别是对于细长轴的转子效果更好。 以临界转速为界，当前人们把转子系统分为两种： ⑴ 刚性转子系统 ⑵ 柔性转子系统 ⑴ 刚性转子系统 刚性转子系统是指工作转速在(一阶)临界转速以下的转子系统！目前大多数低速(工作频率100Hz)机械均属于刚性转子系统。 刚性转子系统一般采用滚动轴承，其故障激励大多与转速同步(即激振频率等于工作频率)。因此产生的振动称为同步振动。 ⑵ 柔性转子系统 例题 图4-2表示为一最简单的转子系统。按其在坐标平面发生的振动形式，转子的振动可分为以下三种： ⑴ 横向振动 振动发生在包括转轴的横向平面内（例如x、y平面）。 ⑵ 轴向振动 振动发生在转轴的轴向方向上（x轴）。 ⑶ 扭转振动 沿转轴轴线发生的扭振 旋转机械大多数故障所激发的振动为横向振动，是我们研究的主要对象，某些故障如不对中将会激发轴向振动，而多盘转子的柔性轴将会产生扭振等。 按转子类型及其振动性质的不同，可将旋转机械的主要故障做以下分类： 从振动信号中全面地提取诊断信息并以直观和清晰的形式表达出来是信号处理的基本任务和最终目标。本节则着重对旋转机械故障诊断中有关信息的一些特定的表达形式和分析方法以及某些新发展做扼要的论述。 4.2.1 波形分析法 4.2.2 频谱分析（FFT分析）法 A 幅值谱及相位谱 B 阶比幅值谱 C 自功率谱图 4 .2. 3轴心轨迹分析法 A 轴心轨迹的形状 a 不平衡 4.2.4转速跟踪分析方法 4.2.5统计分析方法 第五节、滚动轴承的振动诊断方法 5.1 滚动轴承的失效与振动测定