振動測試基礎知識振動測試基礎知識1振動測試基礎知識振動測試基礎知識2振幅A

(Amplitude)

偏離平衡位置的最大值。描述振動的規(guī)模。頻率

f

(Frequency)

描述振動的快慢。單位為次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。周期

T=1/f

為每振動一次所需的時間，單位為秒。

圓頻率

=2

f

為每秒鐘轉(zhuǎn)過的角度，單位為弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振動在起始瞬間的狀態(tài)。簡諧振動的三要素振幅A(Amplitude)簡諧振動的三要素3振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系

振動位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。三者的幅值相應為A、A、A2。相位關(guān)系：加速度領先速度90o;速度領先位移90o。xvaxva振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系振動位移(Displac4振動的時域波形名稱波形名稱波形

振動的時域波形名稱波5若干幅值參數(shù)的定義瞬時值(Instantvalue)

振動的任一瞬時的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)

振動離平衡位置的最大偏離。平均絕對值

(Averageabsolutevalue)均值

(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

xpx=x(t)若干幅值參數(shù)的定義瞬時值(Instantvalue)x6正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關(guān)系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值簡諧振動的幅值參數(shù)正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼7復雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，彼此間無明確定關(guān)系正峰值負峰值峰峰值xrms復雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，正峰值負峰值峰峰值x8常用的幅值參數(shù)及其單位

位移

峰峰值。單位為微米（m）

速度

有效值。單位為毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。單位為米/秒平方（m/s2）常用的幅值參數(shù)及其單位位移9練習一:100mil(Peak)=?

微米(峰峰值)2G(Peak)=?m/s-2(RMS)注:1Inch=1000mil=25.4mm=25,400微米G為重力加速度=9.81m/s-2練習一:10振動信號的頻率分析把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分解出來的方法。頻率分析的數(shù)學基礎是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。頻率分析可用頻率分析儀來實現(xiàn)，也可在計算機上用軟件來完成。頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。振動信號的頻率分析把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分解出11各種振動的頻譜圖名稱波形頻譜名稱波形頻譜各種振動的頻譜圖名稱波形頻譜12時間域頻率域FFTIFFT時間域頻率域FFTIFFT13磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應典型頻率范圍：10Hz~1000Hz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：20mV/mm/s測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的速度。不適于測量瞬態(tài)振動和很快的變速過程。輸出阻抗低，抗干擾力強。傳感器質(zhì)量較大，對小型對象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。磁電速度傳感器接收形式：慣性式測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的速度14典型的磁電速度傳感器及其特性典型的磁電速度傳感器及其特性15壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應典型頻率范圍：0.2Hz~10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號可在很大范圍內(nèi)變化。測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的加速度。適應高頻振動和瞬態(tài)振動的測量。傳感器質(zhì)量小，可測很高振級。現(xiàn)場測量要注意電磁場、聲場和接地回路的干擾。壓電加速度傳感器接收形式：慣性式測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的加16壓電加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預緊環(huán)出線口底座出線口三角剪切型中心壓縮型預壓簧片三角柱壓電加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預緊環(huán)出線口底座17壓電加速度傳感器的典型特性預緊環(huán)底座質(zhì)量塊出線口晶體片壓電加速度傳感器的典型特性預緊環(huán)底座質(zhì)量塊出線口晶體片18渦流位移傳感器不接觸測量，特別適合測量轉(zhuǎn)軸和其他小型對象的相對位移。有零頻率響應，可測靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。靈敏度與被測對象的電導率和導磁率有關(guān)。相移很小。接收形式：相對式變換形式：電渦流典型頻率范圍：0~20kHz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：8.0V/mm(對象為鋼)渦流位移傳感器不接觸測量，特別適合測量轉(zhuǎn)軸和其他小型對象的相19渦流位移傳感器及前置器渦流位移傳感器20軸承振動的測點布置軸承振動的測點布置21軸振動的測點布置軸振動的測點布置22軸承振動與軸振動的比較軸承振動與軸振動的比較23基頻是轉(zhuǎn)速頻率，記作1R。基頻分量的幅值與轉(zhuǎn)子的不平衡大小有關(guān)。基頻分量的相位與不平衡在轉(zhuǎn)子上的方位有直接對應關(guān)系。基頻大小和相位由基頻分析儀或頻率分析方法求得。

基頻分量的幅值和相位

基頻是轉(zhuǎn)速頻率，記作1R。

基頻分量的幅值和相位

24鍵相與相位參考脈沖在轉(zhuǎn)子上刻印鍵相標記K，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電式或渦流式），其輸出為相位參考脈沖。參考脈沖是測量相位的基準。參考脈沖也可用于測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。K’K1轉(zhuǎn)t參考脈沖鍵相與相位參考脈沖在轉(zhuǎn)子上刻印鍵相標記K，在軸承座上布置25振動相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系從參考脈沖到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動相位。振動相位與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度一一對應。這在平衡和故障診斷中有重要作用。振動信號參考脈沖振動相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系從參考脈沖到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角定26波形圖(Wave)時間域內(nèi)的振動波形頻譜圖(Spectrum)組成振動的各諧波成分軸心軌跡(Orbit)轉(zhuǎn)軸中心的振動軌跡，由水平和鉛垂兩方向波形合成旋轉(zhuǎn)機械的振動圖示(定轉(zhuǎn)速)波形圖(Wave)旋轉(zhuǎn)機械的振動圖示(定轉(zhuǎn)速)27波形圖、頻譜圖及軸心軌跡波形圖、頻譜圖及軸心軌跡28波德圖和極坐標圖波德圖(BodePlot)和極坐標圖(PolarPlot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動的幅值和相位隨機器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。波德圖和極坐標圖波德圖(BodePlot)和極坐標圖(Po29第三個坐標也可以是時間(日期)、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜陣圖）第三個坐標也可以是時間(日期)、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜30軸心位置的測定軸心位置圖可以用x-y記錄儀或計算機來繪制。渦流傳感器的輸出信號動態(tài)部分靜態(tài)部分軸心軌跡軸心位置間隙變化平均間隙軸心位置的測定軸心位置圖可以用x-y記錄儀或計算機來繪制。渦31狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷

的

儀器和方法狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷

的

儀器和方法32在設備運行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設備運行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預測、預報設備未來的狀態(tài)。什么是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷？是防止事故和計劃外停機的有效手段。是預知維修的基礎，是設備維修的發(fā)展方向。在設備運行中或在基本不拆卸的情況下，什么是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷33監(jiān)測和診斷的各種手段★

振動：適用于旋轉(zhuǎn)機械、往復機械、軸承、齒輪等。★溫度（紅外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等。★

聲發(fā)射：適用于壓力容器、往復機械、軸承、齒輪等。★油液（鐵譜）：適用于齒輪箱、設備潤滑系統(tǒng)、電力變壓器等。★無損檢測：采用物理化學方法，用于關(guān)鍵零部件的故障檢測。★壓力：適用于液壓系統(tǒng)、流體機械、內(nèi)燃機和液力耦合器等。★強度：適用于工程結(jié)構(gòu)、起重機械、鍛壓機械等。★表面：適用于設備關(guān)鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等。★工況參數(shù)：適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設備等。★電氣：適用于電機、電器、輸變電設備、電工儀表等。監(jiān)測和診斷的各種手段★振動：適用于旋轉(zhuǎn)機械、往復機械、軸34儀器分類：離線測量儀表便攜式測振表數(shù)據(jù)采集器在線測量系統(tǒng)表盤式的

計算機化的監(jiān)測和診斷儀器的分類和選用儀器選用原則：

被監(jiān)測對象在生產(chǎn)中的地位生產(chǎn)的規(guī)模和產(chǎn)量預計的投資設備管理人員的水平和素質(zhì)儀器分類：監(jiān)測和診斷儀器的分類和選用儀器選用原則：35監(jiān)測和診斷儀器的分類和功能監(jiān)測和診斷儀器的分類和功能36監(jiān)測和診斷儀器選用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集離線監(jiān)測數(shù)據(jù)周期采集25％重要機器5％關(guān)鍵機器30％一般重要機器20％次要機器20％普通機器不監(jiān)測用壞為止透平機壓縮機汽輪發(fā)電機組燃氣輪機大電機大、中型泵風機齒輪箱小電機小型泵通風機監(jiān)測和診斷儀器選用在線監(jiān)測離線監(jiān)測25％5％30％20％2037頻譜分析法頻譜分析法是最基本和最常用的故障診斷方法。每種故障有其對應的特征頻率。根據(jù)特征頻率及其變化確定機器的故障性質(zhì)和嚴重程度。頻譜分析法頻譜分析法是最基本和最常用的故障診斷方法。38轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障R:

轉(zhuǎn)動頻率轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障R:39轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風機TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡諧波，少毛刺。透平風機TOTI齒40轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡的類型41轉(zhuǎn)子不對中的類型正確對中

e=0,

=0平行不對中

e0,=0角度不對中

e=0,0綜合不對中

e0,0轉(zhuǎn)子不對中的類型正確對中e=0,=0平行不對中42轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸向振動一般較大。本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。電機水泵POPI43轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X…等成分。松動結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速44松動故障引起的間入諧量未松動時的頻譜松動時的頻譜

出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成分松動故障引起的間入諧量未松動時的頻譜45松動結(jié)合面兩邊振動差別大50353815101218402558松動！松動！不松動不松動松動結(jié)合面兩邊振動差別大50353815101218402546齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加。可用倒頻譜作進一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。O47帶滑動軸承的機械的頻譜特點不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動、碰摩0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50帶滑動軸承的機械的頻譜特點不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動48從油膜渦動發(fā)展到油膜振蕩渦動頻率c/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/min從油膜渦動發(fā)展到油膜振蕩渦動頻率c/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/mi49油膜振蕩的防治措施臨時措施▲增加油溫。▲更換粘度較低的油。▲減小軸承的寬度，以增加比壓。▲抬高失穩(wěn)軸承的標高，增加軸承的負載。▲減小軸承的間隙。根本措施▲

改變軸瓦的結(jié)構(gòu)。

增加預負荷，開油槽，改變供油方式等▲

改用穩(wěn)定性較好的軸承。圓瓦—橢圓瓦—多油葉瓦—多油楔瓦—可傾瓦▲

改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，將其臨界轉(zhuǎn)速提高到工作轉(zhuǎn)速的一半以上。油膜振蕩的防治措施臨時措施根本措施50軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測是機械設備故障診斷技術(shù)的重要內(nèi)容。旋轉(zhuǎn)機械的故障中軸承的損壞故障約占30%。軸承的運行質(zhì)量除軸承元件本身的加工質(zhì)量外，軸承的安裝及裝配質(zhì)量影響很大。滾動軸承的振動軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測是機械設備故障診斷技術(shù)的重要內(nèi)容。滾51滾動軸承的失效形式

疲勞點蝕:因受滾動壓應力磨損:因受壓力又有與內(nèi)外座圈的相對滑動腐蝕:潤滑油中的水分幾其它化學物質(zhì)產(chǎn)生銹蝕裂紋:由于磨削或淬火時作用而產(chǎn)生磨粒磨損:由于磨屑作用而磨損滾動軸承的失效形式

疲勞點蝕:因受滾動壓應力52D

—節(jié)圓直徑d—滾珠直徑—接觸角z—滾珠數(shù)R—軸的轉(zhuǎn)速頻率滾動軸承故障的特征頻率dD外環(huán)故障頻率內(nèi)環(huán)故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環(huán)保持架碰內(nèi)環(huán)D—節(jié)圓直徑滾動軸承故障的特征頻率dD外環(huán)故障頻率53滾動軸承故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。隨著故障發(fā)展，它的幅值增加，并有諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調(diào)。電機離心泵PIPO1X2X頻率故障基本頻率6.71X基本頻率的四個諧波滾動軸承故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。電機離54帶滾動軸承的機械的頻譜特點不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk帶滾動軸承的機械的頻譜特點不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率55倒頻譜分析診斷法倒頻譜分析用于識別頻譜圖中的周期結(jié)構(gòu)倒頻譜的定義和有關(guān)的術(shù)語倒頻譜分析主要應用于滾動軸承和齒輪的故障診斷倒頻譜分析診斷法倒頻譜分析用于識別頻譜圖中的周期結(jié)構(gòu)56倒頻譜是對數(shù)功率譜的頻譜。通俗地說，倒頻譜是頻譜圖的頻譜。它突出了頻譜圖中的周期成分。倒頻譜圖的橫坐標為倒頻率（時間）。倒頻譜的定義log(Fxx(f))c()FFT倒頻譜是對數(shù)功率譜的頻譜。倒頻譜的定義log(Fxx(57倒頻譜分析的特點能顯示頻譜圖中不明顯（被淹沒）的復雜的周期頻譜結(jié)構(gòu)，并精確地確定其倒頻率（振動周期）。倒頻譜的主要峰值是大量周期分量的平均值，數(shù)值較穩(wěn)定，它可作為評定機械狀態(tài)的一個指標。對從振源到測點之間信號傳遞路徑的變化不大敏感。倒頻譜分析的特點能顯示頻譜圖中不明顯（被淹沒）的復雜的周期頻58倒頻譜分析的應用

齒輪信號中確定周期成分(一)電機軸50Hz，63個齒水泵軸121Hz，26個齒頻譜圖中看到嚙合頻率3.15kHz看不清周期結(jié)構(gòu)電機離心泵齒輪箱倒頻譜分析的應用

齒輪信號中確定周期成分(一)電機軸50Hz59倒頻譜圖中清晰可見若干尖峰，顯示頻譜圖的周期結(jié)構(gòu)8.2ms(121Hz)及諧波為出軸齒輪轉(zhuǎn)頻20ms(50Hz)為入軸齒輪的轉(zhuǎn)頻倒頻譜分析的應用

齒輪信號中確定周期成分(二)倒頻譜圖中清晰可見若干尖峰，顯示頻譜圖的周期結(jié)構(gòu)倒頻譜分析的60頻譜圖僅看出嚙合頻率(4.3kHz)及其諧波即使經(jīng)高倍細化，也難以確定頻譜圖中的周期成分0～20kHz原頻譜圖3.5～13kHz細化頻譜圖倒頻譜分析的應用

齒輪信號中確定周期成分(三)頻譜圖僅看出嚙合頻率(4.3kHz)及其諧波0～20kHz原61倒頻譜圖中清晰顯示兩組周期頻譜族結(jié)構(gòu)Ai為11.9ms(84.3Hz)及諧波；Bi為20ms(50Hz)及諧波這是輸入軸A和輸出軸B的轉(zhuǎn)速頻率倒頻譜圖7.5～9.5kHz細化頻譜圖倒頻譜分析的應用

齒輪信號中確定周期成分(四)11.9ms（84.3Hz）20ms（50Hz）倒頻譜圖中清晰顯示兩組周期頻譜族結(jié)構(gòu)倒頻譜圖7.5～9.5k62倒頻譜分析的應用

對傳遞路徑不敏感齒輪箱上兩個不同的測點得到的頻譜圖差別很大但兩個倒頻譜圖差別很少，高倒頻率區(qū)基本一樣2.6kHz倒頻譜圖頻譜圖倒頻譜分析的應用

對傳遞路徑不敏感齒輪箱上兩個不同的測點得到63正常狀態(tài)：頻譜無周期結(jié)構(gòu)；倒頻譜無明顯峰。故障狀態(tài)：倒頻譜出現(xiàn)10.4Hz、35.6Hz及其倒諧波。10.4Hz最大為一惰輪的轉(zhuǎn)頻，表明它有故障，并可與輸出軸頻5.4Hz的兩倍區(qū)別開來。故障狀態(tài)

正常狀態(tài)頻譜圖倒頻譜圖入軸35.6Hz惰輪10.4Hz出軸5.4Hz倒頻譜分析的應用

卡車齒輪箱的診斷正常狀態(tài)：頻譜無周期結(jié)構(gòu)；倒頻譜無明顯峰。故障狀態(tài)64相關(guān)產(chǎn)品

-振通932高級分析儀中文Window菜單顯示，操作更方便大尺寸、彩色液晶屏幕，清晰美觀12800線分辨率頻譜，頻率范圍25kHz基于DSP的全功能高速動態(tài)分析雙通道采集，14位AD采樣USB接口可配MCM2/3,SDES等軟件高速記錄起停車振值,幅值,相位,頻譜標準數(shù)采器功能存儲200測點,32K波形用硬件包絡解調(diào)檢測診斷軸承齒輪故障轉(zhuǎn)速測量、噪聲測量、相位測量、相位診斷相關(guān)產(chǎn)品-振通932高級分析儀中文Window菜單顯示，65共振解調(diào)法原理：故障所引起的低頻（通常是數(shù)百HZ以內(nèi)）沖擊脈沖激起了高頻（數(shù)十倍于沖擊頻率）共振波形，對它進行包絡、檢波、低通濾波（即解調(diào)），會獲得一個對應于低頻沖擊的而又放大并展寬的共振解調(diào)波形。共振解調(diào)法原理：故障所引起的低頻（通常是數(shù)百HZ以內(nèi)）沖擊脈66共振解調(diào)法的示意圖共振解調(diào)法的示意圖67共振解調(diào)法的優(yōu)點：

剔除了低頻振動干擾對于共振解調(diào)波，可作頻譜分析共振解調(diào)法的優(yōu)點：

剔除了低頻振動干擾68實例：1、某變速箱輸出軸后軸承（型號為50309）滾動體外圈有點蝕，測試時發(fā)現(xiàn)：時域信號出現(xiàn)調(diào)制峰群

實例：1、某變速箱輸出軸后軸承（型號為50309）滾動體外圈69振動分析診斷報告70最簡單是看HFA包絡波有效值HFA<1正常HFA>2警惕HFA>6危險最簡單是看HFA包絡波有效值HFA<1正常71相關(guān)產(chǎn)品-

909Z系列軸承故障檢測儀雙參數(shù)振動檢測測量高頻包絡值,將低頻率(不平衡、不對中、松動等振動濾除掉)，專用于軸承齒輪監(jiān)測測量振動速度真有效值,用于和ISO標準比較相關(guān)產(chǎn)品-909Z系列軸承故障檢測儀雙參數(shù)振動檢測72振動測試基礎知識振動測試基礎知識73振動測試基礎知識振動測試基礎知識74振幅A

(Amplitude)

偏離平衡位置的最大值。描述振動的規(guī)模。頻率

f

(Frequency)

描述振動的快慢。單位為次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。周期

T=1/f

為每振動一次所需的時間，單位為秒。

圓頻率

=2

f

為每秒鐘轉(zhuǎn)過的角度，單位為弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振動在起始瞬間的狀態(tài)。簡諧振動的三要素振幅A(Amplitude)簡諧振動的三要素75振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系

振動位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。三者的幅值相應為A、A、A2。相位關(guān)系：加速度領先速度90o;速度領先位移90o。xvaxva振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系振動位移(Displac76振動的時域波形名稱波形名稱波形

振動的時域波形名稱波77若干幅值參數(shù)的定義瞬時值(Instantvalue)

振動的任一瞬時的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)

振動離平衡位置的最大偏離。平均絕對值

(Averageabsolutevalue)均值

(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

xpx=x(t)若干幅值參數(shù)的定義瞬時值(Instantvalue)x78正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關(guān)系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值簡諧振動的幅值參數(shù)正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼79復雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，彼此間無明確定關(guān)系正峰值負峰值峰峰值xrms復雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，正峰值負峰值峰峰值x80常用的幅值參數(shù)及其單位

位移

峰峰值。單位為微米（m）

速度

有效值。單位為毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。單位為米/秒平方（m/s2）常用的幅值參數(shù)及其單位位移81練習一:100mil(Peak)=?

微米(峰峰值)2G(Peak)=?m/s-2(RMS)注:1Inch=1000mil=25.4mm=25,400微米G為重力加速度=9.81m/s-2練習一:82振動信號的頻率分析把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分解出來的方法。頻率分析的數(shù)學基礎是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。頻率分析可用頻率分析儀來實現(xiàn)，也可在計算機上用軟件來完成。頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。振動信號的頻率分析把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分解出83各種振動的頻譜圖名稱波形頻譜名稱波形頻譜各種振動的頻譜圖名稱波形頻譜84時間域頻率域FFTIFFT時間域頻率域FFTIFFT85磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應典型頻率范圍：10Hz~1000Hz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：20mV/mm/s測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的速度。不適于測量瞬態(tài)振動和很快的變速過程。輸出阻抗低，抗干擾力強。傳感器質(zhì)量較大，對小型對象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。磁電速度傳感器接收形式：慣性式測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的速度86典型的磁電速度傳感器及其特性典型的磁電速度傳感器及其特性87壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應典型頻率范圍：0.2Hz~10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號可在很大范圍內(nèi)變化。測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的加速度。適應高頻振動和瞬態(tài)振動的測量。傳感器質(zhì)量小，可測很高振級。現(xiàn)場測量要注意電磁場、聲場和接地回路的干擾。壓電加速度傳感器接收形式：慣性式測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的加88壓電加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預緊環(huán)出線口底座出線口三角剪切型中心壓縮型預壓簧片三角柱壓電加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預緊環(huán)出線口底座89壓電加速度傳感器的典型特性預緊環(huán)底座質(zhì)量塊出線口晶體片壓電加速度傳感器的典型特性預緊環(huán)底座質(zhì)量塊出線口晶體片90渦流位移傳感器不接觸測量，特別適合測量轉(zhuǎn)軸和其他小型對象的相對位移。有零頻率響應，可測靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。靈敏度與被測對象的電導率和導磁率有關(guān)。相移很小。接收形式：相對式變換形式：電渦流典型頻率范圍：0~20kHz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：8.0V/mm(對象為鋼)渦流位移傳感器不接觸測量，特別適合測量轉(zhuǎn)軸和其他小型對象的相91渦流位移傳感器及前置器渦流位移傳感器92軸承振動的測點布置軸承振動的測點布置93軸振動的測點布置軸振動的測點布置94軸承振動與軸振動的比較軸承振動與軸振動的比較95基頻是轉(zhuǎn)速頻率，記作1R。基頻分量的幅值與轉(zhuǎn)子的不平衡大小有關(guān)。基頻分量的相位與不平衡在轉(zhuǎn)子上的方位有直接對應關(guān)系。基頻大小和相位由基頻分析儀或頻率分析方法求得。

基頻分量的幅值和相位

基頻是轉(zhuǎn)速頻率，記作1R。

基頻分量的幅值和相位

96鍵相與相位參考脈沖在轉(zhuǎn)子上刻印鍵相標記K，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電式或渦流式），其輸出為相位參考脈沖。參考脈沖是測量相位的基準。參考脈沖也可用于測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。K’K1轉(zhuǎn)t參考脈沖鍵相與相位參考脈沖在轉(zhuǎn)子上刻印鍵相標記K，在軸承座上布置97振動相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系從參考脈沖到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動相位。振動相位與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度一一對應。這在平衡和故障診斷中有重要作用。振動信號參考脈沖振動相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系從參考脈沖到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角定98波形圖(Wave)時間域內(nèi)的振動波形頻譜圖(Spectrum)組成振動的各諧波成分軸心軌跡(Orbit)轉(zhuǎn)軸中心的振動軌跡，由水平和鉛垂兩方向波形合成旋轉(zhuǎn)機械的振動圖示(定轉(zhuǎn)速)波形圖(Wave)旋轉(zhuǎn)機械的振動圖示(定轉(zhuǎn)速)99波形圖、頻譜圖及軸心軌跡波形圖、頻譜圖及軸心軌跡100波德圖和極坐標圖波德圖(BodePlot)和極坐標圖(PolarPlot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動的幅值和相位隨機器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。波德圖和極坐標圖波德圖(BodePlot)和極坐標圖(Po101第三個坐標也可以是時間(日期)、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜陣圖）第三個坐標也可以是時間(日期)、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜102軸心位置的測定軸心位置圖可以用x-y記錄儀或計算機來繪制。渦流傳感器的輸出信號動態(tài)部分靜態(tài)部分軸心軌跡軸心位置間隙變化平均間隙軸心位置的測定軸心位置圖可以用x-y記錄儀或計算機來繪制。渦103狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷

的

儀器和方法狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷

的

儀器和方法104在設備運行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設備運行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預測、預報設備未來的狀態(tài)。什么是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷？是防止事故和計劃外停機的有效手段。是預知維修的基礎，是設備維修的發(fā)展方向。在設備運行中或在基本不拆卸的情況下，什么是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷105監(jiān)測和診斷的各種手段★

振動：適用于旋轉(zhuǎn)機械、往復機械、軸承、齒輪等。★溫度（紅外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等。★

聲發(fā)射：適用于壓力容器、往復機械、軸承、齒輪等。★油液（鐵譜）：適用于齒輪箱、設備潤滑系統(tǒng)、電力變壓器等。★無損檢測：采用物理化學方法，用于關(guān)鍵零部件的故障檢測。★壓力：適用于液壓系統(tǒng)、流體機械、內(nèi)燃機和液力耦合器等。★強度：適用于工程結(jié)構(gòu)、起重機械、鍛壓機械等。★表面：適用于設備關(guān)鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等。★工況參數(shù)：適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設備等。★電氣：適用于電機、電器、輸變電設備、電工儀表等。監(jiān)測和診斷的各種手段★振動：適用于旋轉(zhuǎn)機械、往復機械、軸106儀器分類：離線測量儀表便攜式測振表數(shù)據(jù)采集器在線測量系統(tǒng)表盤式的

計算機化的監(jiān)測和診斷儀器的分類和選用儀器選用原則：

被監(jiān)測對象在生產(chǎn)中的地位生產(chǎn)的規(guī)模和產(chǎn)量預計的投資設備管理人員的水平和素質(zhì)儀器分類：監(jiān)測和診斷儀器的分類和選用儀器選用原則：107監(jiān)測和診斷儀器的分類和功能監(jiān)測和診斷儀器的分類和功能108監(jiān)測和診斷儀器選用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集離線監(jiān)測數(shù)據(jù)周期采集25％重要機器5％關(guān)鍵機器30％一般重要機器20％次要機器20％普通機器不監(jiān)測用壞為止透平機壓縮機汽輪發(fā)電機組燃氣輪機大電機大、中型泵風機齒輪箱小電機小型泵通風機監(jiān)測和診斷儀器選用在線監(jiān)測離線監(jiān)測25％5％30％20％20109頻譜分析法頻譜分析法是最基本和最常用的故障診斷方法。每種故障有其對應的特征頻率。根據(jù)特征頻率及其變化確定機器的故障性質(zhì)和嚴重程度。頻譜分析法頻譜分析法是最基本和最常用的故障診斷方法。110轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障R:

轉(zhuǎn)動頻率轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障R:111轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風機TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡諧波，少毛刺。透平風機TOTI齒112轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡的類型113轉(zhuǎn)子不對中的類型正確對中

e=0,

=0平行不對中

e0,=0角度不對中

e=0,0綜合不對中

e0,0轉(zhuǎn)子不對中的類型正確對中e=0,=0平行不對中114轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸向振動一般較大。本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。電機水泵POPI115轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X…等成分。松動結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速116松動故障引起的間入諧量未松動時的頻譜松動時的頻譜

出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成分松動故障引起的間入諧量未松動時的頻譜117松動結(jié)合面兩邊振動差別大50353815101218402558松動！松動！不松動不松動松動結(jié)合面兩邊振動差別大503538151012184025118齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加。可用倒頻譜作進一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。O119帶滑動軸承的機械的頻譜特點不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動、碰摩0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50帶滑動軸承的機械的頻譜特點不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動120從油膜渦動發(fā)展到油膜振蕩渦動頻率c/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/min從油膜渦動發(fā)展到油膜振蕩渦動頻率c/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/mi121油膜振蕩的防治措施臨時措施▲增加油溫。▲更換粘度較低的油。▲減小軸承的寬度，以增加比壓。▲抬高失穩(wěn)軸承的標高，增加軸承的負載。▲減小軸承的間隙。根本措施▲

改變軸瓦的結(jié)構(gòu)。

增加預負荷，開油槽，改變供油方式等▲

改用穩(wěn)定性較好的軸承。圓瓦—橢圓瓦—多油葉瓦—多油楔瓦—可傾瓦▲

改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，將其臨界轉(zhuǎn)速提高到工作轉(zhuǎn)速的一半以上。油膜振蕩的防治措施臨時措施根本措施122軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測是機械設備故障診斷技術(shù)的重要內(nèi)容。旋轉(zhuǎn)機械的故障中軸承的損壞故障約占30%。軸承的運行質(zhì)量除軸承元件本身的加工質(zhì)量外，軸承的安裝及裝配質(zhì)量影響很大。滾動軸承的振動軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測是機械設備故障診斷技術(shù)的重要內(nèi)容。滾123滾動軸承的失效形式

疲勞點蝕:因受滾動壓應力磨損:因受壓力又有與內(nèi)外座圈的相對滑動腐蝕:潤滑油中的水分幾其它化學物質(zhì)產(chǎn)生銹蝕裂紋:由于磨削或淬火時作用而產(chǎn)生磨粒磨損:由于磨屑作用而磨損滾動軸承的失效形式

疲勞點蝕:因受滾動壓應力124D

—節(jié)圓直徑d—滾珠直徑—接觸角z—滾珠數(shù)R—軸的轉(zhuǎn)速頻率滾動軸承故障的特征頻率dD外環(huán)故障頻率內(nèi)環(huán)故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環(huán)保持架碰內(nèi)環(huán)D—節(jié)圓直徑滾動軸承故障的特征頻率dD外環(huán)故障頻率125滾動軸承故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。隨著故障發(fā)展，它的幅值增加，并有諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調(diào)。電機離心泵PIPO1X2X頻率故障基本頻率6.71X基本頻率的四個諧波滾動軸承故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。電機離126帶滾動軸承的機械的頻譜特點不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk帶滾動軸承的機械的頻譜特點不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率127倒頻譜分析診斷法倒頻譜分析用于識別頻譜圖中的周期結(jié)構(gòu)倒頻譜的定義和有關(guān)的術(shù)語倒頻譜分析主要應用于滾動軸承和齒輪的故障診斷倒頻譜分析診斷法倒頻譜分析用于識別頻譜圖中的周期結(jié)構(gòu)128倒頻譜是對數(shù)功率譜的頻譜。通俗地說，倒頻譜是頻譜圖的頻譜。它突出了頻譜圖中的周期成分。倒頻譜圖的橫坐標為倒頻率（時間）。倒頻譜的定義log(Fxx(f))c()FFT倒頻譜是對數(shù)功率譜的頻譜。倒頻譜的定義log(Fxx(129倒頻譜分析的特點能顯示頻譜圖中不明顯（被淹沒）的復雜的周期頻譜結(jié)構(gòu)，并精確地確定其倒頻率（振動周期）。倒頻譜的主要峰值是大量周期分量的平均值，數(shù)值較穩(wěn)定，它可作為評定機械狀態(tài)的一個指標。對從振源到測點之間信號傳遞路徑的變化不大敏感。倒頻譜分析的特點能顯示頻