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典型零部件故障的振动诊断 转轴组件的故障诊断 转轴组件是旋转机械系统中重要的一类基础件，它是以旋转轴为中心，包括齿轮、叶轮等工作件、联轴器以及支承轴承在内的组合。转轴组件的常见故障现象有不平衡、不同轴（不对中）、机械松动、自激震动以及电磁力激振等。用振动方法诊断转轴组件的故障，是基于对各类激振频率及其振动波形的识别。下面讨论以上各类故障形式在振动信息中的反应特点。 不平衡 在旋转机械的各种异常现象中，由于不平衡而造成振动的情形占有很高的比例。所谓不平衡，就是由于旋转体轴心周围的质量分布不均、使之在旋转过程中产生离心力而引起振动的现象。 由于不平衡所引发的振动，其最重要的特点就是发生与旋转同步的基本振动，其振动特性如表4-18所示。不平衡故障的频谱特性如图4-40所示，图4-41所示是某离心式压缩机的不平衡响应谱图，图中虚线是转子经过平衡校准后在同一位置测得的一倍转速频率处的振动响应。 图4-10 不平衡的振动频谱 表4-18 不平衡故障的振动特性 项目性质振动方向以径向为主振动频率以旋转频率fr为主要频率成分相位与旋转标记经常保持一定的角度（同步）振幅随着转速的升高，振幅增长得很快，转速降低时，振动可趋近于零（共振范围除外）不同轴（不对中） 所谓不同轴，是指用联轴节联接起来的两根轴的中心线不重合的现象，又称不对中。不同轴现象可进一步细分为如图4-42所示多种情形。存在不同轴时，除产生径向振动外，还容易发生轴向振动。不同轴不严重时，其频率成分为旋转基频；不同轴严重时，则产生旋转基频的高次谐波成分。这样，仅从频率方面来考察，有时则很难区分不同轴与不平衡故障。两者的重要区别在于振幅频率随转速的变化特性，两者的差别如图4-43所示。对于不平衡故障，振幅随转速的升高增大的很快；而对于不同轴的故障，振幅大体固定，与转速没有太强的关系。此外，与不平衡相比，不同轴引起的振动，其转频的2倍頻幅值相对较大。不同轴故障的振动特性列于表4-19中，图4-44所示是实测的某离心式压缩机存在不同轴故障时壳体的振动特征。 图4-42 不同轴的主要情形 （a）位置不对中；（b）角度不对中； （c）位置和角度不对中 图4-43 不平衡与不同轴故障的振幅随转速的变化情形  表4-19 不同轴故障的振动特性 项目性质振动方向易发生轴向振动，如发生的轴向振动在径向振动的50%以上，则存在不同轴振动频率普通的联轴节以1fr为主，如不同轴剧烈时，则发生2fr、3fr等频谱成分相位与旋转标记经常保持一定的角度（同步）振幅振幅与转速的关系不大机械松动 机械松动现象是因紧固不牢引发的。其通常的特征是在旋转频率的一系列谐频上出现较大的振幅。机械松动较详细的振动特性如表4-20所示。图4-45所示是从一高速蒸汽涡轮机上经过近一个月的监测得到的一系列壳体振动特征频谱图，由此可见，机械松动将产生一系列的旋转频率的谐波成分。 表4-20 机械松动的振动特性 项目性质振动方向虽无特别容易出现的方向，但垂直方向的振动出现可能性较大振动频率除基本频率fr外，可发现高次谐波成分（2fr、3fr，···），也会发生1/2fr、1/3fr等相位与旋转标志同步振幅如使转速增减，振幅会突然变大或减小（跳跃现象） 图4-44 离心式压缩机存在不同轴故障时壳体的振动响应 图4-45 高速蒸汽涡轮机存在松动时的振动响应 自激振动 润滑油起泡、喘振和蠕动以及气穴、摩擦等都会引起自激振动。自激振动的最基本特点在于振动频率为相关振动体的固有频率，其振动特性列于表4-21中。 表4-21 自激振动的振动特性 项目性质振动方向无特殊方向性相位有变化（非同步）振动频率与转速无关的固有振动频率振幅转速的变化对振幅的影响较小自激振动与强迫振动的特性比较如表4-22所示。 表4-22 自激振动与强迫振动的特性比较 比较 项目自激振动强迫振动频率与转速的关系频率与转速无关而大体固定振动频率为旋转频率或其n或1/n倍振幅与转速的关系转速的变化对振幅的影响较小在某一固定转速下振幅出现了峰值，多以危险速度及其n倍来表示振幅大小与异常程度的关系振幅值基本一定（与异常程度无关）振幅的大小随异常程度而变，异常严重则振幅增大发生的频率为转轴组件的固有振动频率为旋转频率或n、1/n倍，或为固定振动频率典型原因油膜振荡、磁滞抖动、摩擦振动、中空轴内进入流体不平衡、不同轴、周期变化的强制力引起的振动其他再现性不好； 加上微小力量即可抑止振动振幅的再现性、共振曲线的再现性好； 为了抑止振