機械故障特征頻譜的案例
齒輪故障&軸承故障&旋轉機械故障特征頻率
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
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《機械系統動力學分形特征及故障診斷方法》
目錄
第1章 機械故障診斷概述
1.1 機械故障診斷發展概述
1.2 基于現代非線性理論的復雜機械故障診斷與預測
第2章 復雜機械系統故障的研究方法
2.1 機械設備故障診斷的研究方法
2.2 機械設備故障診斷的技術與方法
第3章 分形與分形維數
3.1 分形原理概述
3.2 分維及其測量方法
3.3 分形學的分類
3.4 分形學的應用領域
第4章 小波及小波包分析
4.1 概述
4.2 小波變換
4.3 多分辨分析
4.4 小波包分析
4.5 小波應用領域概述
第5章 基于小波理論的信號降噪研究
5.1 噪聲
5.2 工程上傳統、常用的去噪方法
5.3 小波降噪法
5.4 應用實例
5.5 基于小波理論的汽輪發電機故障診斷研究
5.6 基于小波理論的汽輪發電機組故障診斷
5.7 小波能量特征法在發電機組故障診斷中的應用研究
第6章 分形理論及小波分形技術的復雜機械故障診斷
……
第7章 基于多重分形的分形維數計算
第8章 基于廣義分形特征的故障診斷
第9章 李雅普諾夫指數在復雜機構故障診斷中的應用研究
第10章 等離子弧淬火表面條紋方向對摩擦性能影響的研究
第11章 電磁軸承控制系統設計與仿真研究
第12章 電磁軸承控制的魯棒穩定性研究
參考文獻
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機械系統動力學分形特征及故障診斷方法
機械系統動力學分形特征及故障診斷方法/機械工程師繼續教育叢書
作者：徐玉秀 等著 出版社：國防工業出版社 出版時間：2006年01月
本書從系統狀態的角度、從研究復雜系統的基點出發，探討復雜機械系統故障診斷的理論、技術方法，全書共12章，系統介紹了復雜機械系統故障診斷的研究方法、分形與分形維數、小波及小波包分析、基于小波理論的信號降噪研...
￥25.00￥19.60節省：￥5.40
時域沖擊特征在機械故障診斷中的意義01
從振動信號的高頻段，使用包絡檢波的方法，很容易能夠提取到軸承的故障特征頻率，目前也是業內最常用的方法，準確性也非常高，完全滿足工業界的需求。
第三階段：中低頻階段
隨著軸承損傷的進一步加劇，沖擊能量更高，足以激發軸承座，甚至是主結構的固有振動，該頻率分布可能為幾百赫茲，甚至可以達到幾十赫茲。所以在中低頻段，使用包絡檢波的方法，也能夠提取到明顯的軸承故障特征頻率。換句話說，如果從中低頻范圍內能明顯的提取到軸承故障頻率，說明軸承損傷已經到了第三階段，算是比較嚴重的階段了，這個時候，可以安排軸承的更換了。
第四階段：全頻階段
還是隨著軸承損傷的更一步加劇，沖擊能量更大，沖擊發生時間很密集，沖擊能量分布在全頻帶范圍內，時域信號上完全看不出明顯的沖擊特性，表現為寬帶隨機振動。此時已經無法從頻域內提取到軸承故障特征，振動量級很大，在此階段耽誤了軸承更換，可能會釀成更大的事故。
可以發現，經典的視角是從頻域看軸承失效的四個階段。但從筆者的敘述中，也可以從沖擊的視角看，第一階段是微弱沖擊階段，第二階段是中等沖擊階段，第三階段是強烈沖擊階段，第四階段為全面沖擊階段。其實，不同階段的不同頻域表現正是不同程度的沖擊決定的，從沖擊角度看軸承失效是更本質更深入的角度，所以也蘊含了更多的可能性，更多的方法以及更多的自由度！
02從沖擊角度診斷故障的局限
如上文所述，因為從沖擊角度看待故障是更本質的。所以既可以從頻域來研究沖擊特性，也可以從時域來研究沖擊特性。在頻域研究沖擊特性的局限在于，當沖擊來源比較豐富，工況比較復雜（比如變負載變轉速），尤其是轉速很低的情況下，頻域方法（一般是指包絡法）往往無法有效識別故障，更加不能指示故障位置。
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機械系統動力學分形特征及故障診斷方法
機械系統動力學分形特征及故障診斷方法/機械工程師繼續教育叢書
作者：徐玉秀 等著 出版社：國防工業出版社 出版時間：2006年01月
本書從系統狀態的角度、從研究復雜系統的基點出發，探討復雜機械系統故障診斷的理論、技術方法，全書共12章，系統介紹了復雜機械系統故障診斷的研究方法、分形與分形維數、小波及小波包分析、基于小波理論的信號降噪研...
展開 高速旋轉機械的頻譜分析
高速旋轉機械的頻譜分析
原作者：李兆華 鐘愛光
出處：
【關鍵詞】空壓機組,干熄焦循環主風機
【論文摘要】介紹了氧氣廠2＃DA350空壓機組、干熄焦循環主風機、輔風機等振動故障的診斷及處理方法。總結了應用先進的設備故障診斷技術的重要性。
一、前言
我公司絕大多數關鍵設備為旋轉機械設備，如各類風機、空壓機、大型電機等。設備的日常維護和安裝調試過程中，經常遇到因劇烈振動而無法正常生產的情況，而振動的原因錯綜復雜，僅靠耳聽、手摸的原始方法，很難全面準確的分析判斷故障的原因。采用先進的設備狀態檢測和故障診斷技術，通過振動檢測掌握各類設備在一定時期的運行狀態，為從事設備維護、安裝、調試的工程技術人員提供一套完整的設備運行狀態資料，根據這些資料進行數據分析，可以準確的分析判斷故障原因，縮短檢修工期，合理的安排關鍵設備的預防維修計劃，從而避免因突發性設備故障而造成的經濟損失，確保產生的順利進行。
二、采用故障診斷技術處理設備故障的幾個實例
1．氧氣廠2＃DA350一61型空壓機組振動故障的處理 、
氧氣廠DA350～61型空壓機是制氧機的動力設備，機組進行是否正常，直接關系到第一煉鋼廠的生產，是總公司的關鍵設備。
1999年4月份，該機組借第一煉鋼廠停產機會，解體大修，組裝后試車時，機組振動超標，無法正常運行，嚴重影響檢修工期。如解體檢查至少需要3天的時間，況且對能否檢查到故障點也沒有十分把握。于是我們利用NG一8902多通道數據采集故障診斷系統，對該機組進行了全面的測試。
(1)空壓機組的測點布置如圖1所示。
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展開 往復壓縮機典型故障特征
往復壓縮機在進、排氣閥吸氣、排氣，活塞、連桿、十字頭往復運動時產生撞擊和噪聲，并且各缸之間的撞擊和噪聲相互干擾，如果采用常規頻譜分析的手段，頻譜圖上將呈現連續而密集的寬帶譜線，故障特征信號被背景噪聲所湮沒，難以提取和識別，而且振動對氣體泄漏也不敏感。
沖擊、漏氣和摩擦是往復機械最主要的信號類型，其在時域的特征如圖1所示。我們在現場使用的往復壓縮機是由多個氣缸組成，各缸的進排氣閥的開啟、關閉沖擊信號混雜在一起。往復壓縮機診斷技術強調各項參數處理成為相對曲軸轉角的定位信號進行分析，閥門開啟關閉、十字頭運動等事件與曲軸相位對應起來，從而實現故障分析和預知。相位信號通過下述手段采集，在飛輪罩殼上固定安裝磁電式速度傳感器，盤車使1缸處于上止點位置，在飛輪上鉆孔使其與磁電傳感器精確對齊，各缸之間的角度差是固定的，這樣在逐缸測試各種類型的信號時，便有了一個相位參考基準，就可以各類信號在一個做功周期內與相應的事件準確對應起來，同時同類缸的同類信號也可以放在一起進行類比判斷，哪個缸存在異常便易顯現出來。為進一步消除各缸信號串擾，對振動和超聲波信號進行分頻段處理，超聲波信號取36kHz~44 kHz和15 .5 kHz~40 kHz；振動高頻信號取5 .6kHz ~40 kHz；振動中頻取180 Hz~8 kHz；振動低頻取1Hz~8 kHz。高頻信號頻率高、波長短、方向性好、衰減大，因此抗干擾性強；中、低頻信號與之相反，但能反映振動能量的大小。幾種類型的信號采用不同的頻段組合，既可隔離干擾又能反映振動的能量大小，各種信號相互印證，結合性能分析，便能對往復壓縮機故障進行全面地分析與診斷。
展開 轉子不對中故障的振動特征（轉）
轉子不對中故障的振動特征
序號
特征參量
故障特征
原始不平衡
漸變不平衡
突發不平衡
1
2
3
4
5
6
7
8
9
時域波形
特征頻率
常伴頻率
振動穩定牲
振動方向
相位特征
軸心軌跡
進動方向
矢量區域
1×頻與2×頻疊加波形
2×頻明顯較高
1×頻、高次諧波
穩定
軸向為主
較穩定
雙環橢圓
正進動
不變
1×頻與2×頻疊加波形
2×頻明顯較高
1×頻、高次諧波
穩定
徑向、軸向均轉大
較穩定
雙環橢圓
正進動
不變
1×頻與2×頻疊加波形
2×頻明顯較高
1×頻、高次諧波
穩定
徑向、軸向均較大
較穩定
雙環橢圓
正進動
不變
轉子不對中故障的振動敏感參數
序號
敏感參數
隨敏感參數變化情況
序號
敏感參數
隨敏感參數變化情況
1
2
3
4
5
振動隨轉速變化
振動隨油溫變化
振動隨介質油溫變化
振動隨壓力變化
振動隨流量變化
明顯
有影響
有影響
不變
不變
6
7
振動隨負荷變化
其他識別方法
明顯
聯軸器兩側軸承振動較大。環境溫度變化對振動有影響
轉子不對中故障原因與治理措施
序號
故障原因分類
故障原因
治理措施
1
設計原因
對工作狀態下熱膨脹量計算不準。對介質壓力、真空度變化對機殼的影響計算不準。給劣出的冷態對中數據不準。
⑴核對設計給出的冷態對中數據
⑵按技術要求檢查調整軸承對中
⑶檢查熱態膨脹是否受限
⑷檢查保溫是否完好
⑸檢查調整基礎沉降
2
制造原因
材質不均、造成熱膨脹不均勻。
展開 
總結各種故障特征征兆(轉自振動論壇)
皮帶傳動故障診斷要點
1）檢查皮帶頻率的2、4、6倍頻處的徑向振動。如果有較大的峰值，則存在故障。
2）檢查軸向振動，如果與徑向振動一樣，也在皮帶頻率2倍頻處有較大峰值，則為皮帶輪不對中。
3）在時域波形每轉一周出現2個、4個、6個峰值。
皮帶頻率=л·（皮帶輪轉速·皮帶輪直徑/皮帶長度）
補充：
皮帶與皮帶輪的主要故障有兩個皮帶輪偏斜，即沒有達到四點一線；皮帶張力不夠，即皮帶松。
皮帶輪偏斜可以通過皮帶特征頻率看出來，由于一組皮帶經常是多根，常表現出來的故障頻率有2、4、6、8倍頻中的某一個或幾個占主導。
皮帶松可以通過計算皮帶輪的變速比，推算出從主動輪到被動輪的精確轉頻，看是否偏低。
另一個問題是松動，如果電機表現出很高幅值的皮帶振動頻率，超出因皮帶輪偏斜產生的力所能達到的振幅，不要輕易下結論說是皮帶輪偏斜，當然有這樣的因素在里面，主要的原因可能是底座剛度不足，所引起的強迫振動或共振。
展開 【原創】關于轉子發生各種故障信號特征的討論
請大家幫忙看看發生故障的三維譜圖現象
一個起機過程的三維譜圖，在轉子試驗臺測得的。
圖片附件: 未命名.JPG (2006-9-3 16:03, 69.13 K)
油膜失穩故障的非線性特征分析
摘 要: 以多自由度轉子系統為對象,運用模態降階和變步長的Newmark 積分方法分析了油膜力分別按短軸承理論和
長軸承理論計算時的非線性振動特征,同時分析了轉子不平衡量的大小和轉速對軸頸振動的渦動軌跡、頻譜及其穩定性
的影響。
關鍵詞: 非線性轉子系統;油膜振蕩;不平衡量
油膜失穩故障的非線性特征分析.pdf
設備故障診斷手冊——機械設備狀態監測和故障診斷
2.6.2潤滑油光譜分析技術 2.6.3鐵譜技術 2.6.4顆粒計數技術 2.6.5潤滑油分析技術的選用 第2.7章計算機輔助診斷及專家系統 2.7.1概述 2.7.2計算機輔助監測與診斷系統 2.7.3專家診斷系統 2.7.4神經網絡智能診斷系統 第3篇典型機械故障及其診斷 第3.1章旋轉機械故障診斷 3.1.1概述 3.1.2旋轉機械的振動基本特性 3.1.3轉子不平衡的診斷 3.1.4轉子永久性彎曲和臨時性彎曲的診斷 3.1.5轉子支承系統聯接松動的診斷 3.1.6轉子與靜止件摩擦的診斷 3.1.7轉子過盈配合件過盈不足的診斷 3.1.8轉子不對中的診斷 3.1.9油膜渦動和油膜振蕩的診斷 3.1.10旋轉失速的診斷 3.1.11喘振的診斷 3.1.12密封間隙動力失穩的診斷 3.1.13轉軸橫向裂紋的診斷 第3.2章往復機械（內燃機）故障診斷 3.2.1概述 3.2.2內燃機的性能診斷 3.2.3內燃機的傳遞特性 3.2.4故障特征量的提取及其敏感性分析 3.2.5內燃機運動件磨損狀態的監測 第3.3章機械零件故障診斷 3.3.1滾動軸承故障診斷 3.3.2齒輪故障診斷 第3.4章工程結構故障診斷 3.4.1概述 3.4.2結構故障的振動診斷 3.4.3結構故障的聲發射診斷 3.4.4結構故障的其它診斷方法 第3.5章液壓設備故障診斷 3.5.1液壓傳動系統工作原理 3.5.2液壓系統故障診斷方法 3.5.3工作油故障 3.5.4振動故障 3.5.5噪聲故障 3.5.6壓力失調 3.5.7系統發熱 3.5.8嚴重磨損 3.5.9動作失靈 第3.6章電氣設備故障診斷 3.6.1概述 3.6.2電氣設備絕緣故障離線診斷 3.6.3電氣設備突發性故障及繼電保護診斷 3.6.4中小電氣設備借助于機理分析的故障診斷 3.6.5電氣設備繞組故障診斷 3.6.6電氣設備內部故障在線診斷
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