1.齒輪故障特征頻譜

功率倒頻譜常用于齒輪系統的振動和噪聲分析，它能分離轉軸二次以上諧波調制而引起的大量“邊頻”，容易找出主要調制頻率成分，從而對故障做出準確的診斷。

齒輪常見故障的特征頻譜如圖1所示，其中，GMF表示齒輪嚙合頻率，Fr表示低速齒輪轉頻，Fn表示高速齒輪轉頻。

（a）正常

（b）磨損

（c）不對中

（d）裂紋

（e）偏心

（f）斷齒

圖1 齒輪常見故障特征頻譜圖

2.滾動軸承故障特征

2.1.故障頻率經驗公式

1）內圈故障頻率

2）外圈故障頻率

3）保持架故障頻率

4）滾動體故障頻率

5）外圈與保持架的關系

6）外圈與內圈的關系

其中，f_r為轉頻，z為滾動體個數。

2.2.滾動軸承滾動體故障

1）滾動體損傷時，缺陷部位通過內圈或外圈滾道表面時會產生沖擊振動。

2）滾動軸承無徑向間隙時，會產生頻率為n×z×f_b的沖擊振動。

3）滾動軸承有徑向間隙時，根據損傷部位與內圈或外圈發生沖擊接觸的位置不同，會發生以保持架旋轉頻率f_c進行的振幅調制的情況。

圖2 滾動軸承滾動體故障

2.3.滾動軸承內圈故障

1）內滾道產生損傷時，如剝落、裂紋、點蝕等，若滾動軸承無徑向間隙，會產生頻率為n×z×f_i的沖擊振動。

2）通常滾動軸承都有徑向間隙，且為單邊載荷，根據損傷部分與滾動體發生沖擊接觸的位置不同，振動的振幅會發生周期性的變化，及發生振幅調制的情況。

圖3 滾動軸承內圈故障

2.4.滾動軸承外圈故障

1）滾動軸承外圈滾道產生損傷時，在滾動體通過時也會產生沖擊振動。

2）由于損傷的位置與載荷方向的相對位置關系是一定的，所以不存在振幅調制的情況。

圖4 滾動軸承外圈故障

3.旋轉機械故障特征

3.1.轉子不平衡

1）轉子不平衡形式

靜不平衡；偶不平衡；動不平衡（靜不平衡+偶不平衡）。

圖5 靜不平衡

圖6 偶不平衡

轉子轉動一周，離心力方向改變一次。因此，轉子不平衡振動的頻率與轉頻一致。

2）轉子不平衡故障現象

?  時域為類似正弦波的振動波形。

?  振動能量主要集中在工作轉頻的1倍頻。

?  軸心軌跡為橢圓，并為正進動方向。

?  主要表現為徑向振動。

?  同一平面X、Y方向振動相位相差90°。

?  振動幅值隨轉速升高而迅速增大。

?  振動幅值不隨負荷的增大而增大。

3.2.轉子不對中

美國MONSANTO石化公司統計，旋轉機械故障的50%~60%是由轉子不對中引起的。

轉子故障特征頻率