重庆大学机械考研-机械工程测试技术-信号频谱分析的应用.ppt

转动机械常见故障的频率特征 华中科技大学机械学院 2.3 非周期信号及其频谱 第二章、信号分析基础 2.3-2 频谱分析的应用——故障诊断 在机械设备故障诊断技术中，针对不同的情况，存在不同的信号分析方法，而频域分析更是发挥至关重要的作用。一般说来，频谱分析是故障诊断的关键。频域分析法主要是对信号的频率结构进行分析，确定信号是由那些频率成分所组成，以及这些频率成分幅值的大小。通过对“故障特征频率”及“故障特征频率幅值”的分析，就可以准确地对设备的故障情况进行诊断。 第二章、信号分析基础 2.3-2 频谱分析的应用——故障诊断 在分析谱图时应抓住重点，忽略次要因素，以确定故障类型，找出设备存在的问题。 在分析振动谱图时，有两条原则： （1）频率形态（大小及其变化等）代表故障类型；（2）幅值代表故障劣化程度。 强迫振动类故障 自激振动类故障 R: 转动频率 例1 利用频谱诊断发动机连杆轴承间隙 发动机连杆轴承间隙变化时的振动功率谱 间隙增加，功率谱幅值也相应增加，并且在1.2kHz处尤其明显，谱峰值随连杆轴承间隙的增加而呈抛物线关系增加。因此，利用这一关系可诊断出连杆轴承间隙的大小。 例2 不平衡故障 泵、风机、电动机使用一段时间后，由于磨擦、积灰等原因，使转子质心改变，出现不平衡（电动机由于润滑脂过量也会引起不平衡）。不平衡的特点是： 1、振动频率单一，振动方向以径向为主。在工频（亦称转频）（1X ）处有一最大峰值，（转子若为悬臂支承，将有轴相分量）； 2、在一阶临界转速内振幅随转速的升高而增大； 3、谱图中一般不含工频（1X）的高次谐波（2X、3X ……）。 一台射流泵正常运转时在工频（1800r／min）处幅值最大，达1.5μm（图5-1）。3个月后再测量，同一处的最大峰值已是2.83μm（图5-2），达到泵安全运行的报警值。拆机修理发现一异物缠绕在叶轮上，改变了质心。除异物，工频处幅值仅为0.97μm（图5-3），振幅明显减小，泵运行正常。 5-3 5-4 例3 不对中及轴弯曲 就旋转机械而言，70％-75％的振动是不对中引起的。 不对中有两种：平行不对中和角度不对中。平行不对中径向振动比较突出，角度不对中轴向振动更突出、两者在机器端部或联轴器两边都有180°的相位差。 不对中振动的特点： 1．在2X处有大的能量分布； 2．随着不对中程度的增加，产生很大的轴向振动分量； 3．在联轴器的两边振动的相位关系是180°＋30°； 4．在2X处的幅值大于1X处的50％时意味不对中程度已加剧。 图5-5是一台水泵的谱图，图中2X处也有峰值，该处幅值已明显增大并超过1X调处的幅值（图5-5），说明不对中已比较严重。检查发现不对中量达0.254mm。找正后谱图（图5-6）2x处的幅值已明显变小，机组运行相当平稳。 5-5 5-6