旋转机械的振动监测与诊断(一)课件.ppt

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1、第四章 旋转机械的振动监测与诊断,第四章 旋转机械的振动监测与诊断,目录,4.1 旋转机械的振动及故障概论4.2 旋转机械故障的诊断信息的表达和分析4.3 旋转机械故障的简易诊断与方法4.4 旋转机械故障的精密诊断及典型故障分析4.5 滚动轴承的振动诊断方法4.6 齿轮和齿轮箱的监测与诊断方法4.7 其他分析方法简介,目录4.1 旋转机械的振动及故障概论,1.概述 机械设备的种类很多，粗的分类也有几十种，按产品分有几千种。各种机械设备虽都有其本身个性，故障的模式各有特点，但就其故障诊断方法原理而言，共性是主要的，方法是一致的。然而大多数故障是随机的，也必须具体问题具体分析，也就是说学习工况监测

2、与故障诊断的方法首先必须掌握诊断方法的基本原理。,1.概述,旋转机械式各种类型机械设备中数量应用最广泛的一类机械，如电动机、离心式风机、水泵以及各种加工机床等，特别是一些大型旋转机械，如离心式压缩机、汽轮机、球磨机、大型转机等在石化、电力、冶金等支持国家经济命脉的一些工业部门是属于关键设备。因此，对旋转机械的监测和诊断是很必要的。它愈来愈受到普遍的重视，例如大型汽轮发电机组合、大型离心式压缩机组的监测和诊断技术已被列为“八五”国家科技攻关项目。,旋转机械式各种类型机械设备中数量应用最,4.1 旋转机械的振动及故障概论,4.1.1 转子系统、转子振动和转子故障之间的关系 机械设备的振动的特点：

3、1）广泛性 2）有效性 3）可识别性 4）复杂性,4.1 旋转机械的振动及故障概论 4.1.1 转子系统,1） 广泛性,任何机械设备在动态下都会或多或少地产生一定的振动，人们将这种在动态下表现出的振动称为振动存在的广泛性。如：发动机工作时所产生的周期振动；机床在工作时所产生的各种随机振动等。,1） 广泛性 任何机械设备在动态下都会或,2） 有效性,当设备发生异常或故障时，振动将会发生变化，一般表现为振幅加大。这一特点使从振动信号中获取诊断信息变为可能，因此称为振动监测的有效性。,2） 有效性 当设备发生异常或故障时，振,3）可识别性,随着信号分析技术的发展，人们还看到有不同类型、性质、原因和部

4、位产生的故障所激发的振动将具有不同的特征。这些特征可表示为频率成分、幅值大小、相位差别、波形形状、能量分布状况等。这一特点是人们从振动信号中识别故障成为可能。因此称为振动的可识别性。,3）可识别性 随着信号分析技术的发展，人,4）复杂性,进一步研究表明，振动信号性质，特征不仅与故障有关，而且还与系统的固有特性有关。具体表现为以下几个方面： 1）同一故障对不同的转子系统，由于系统固有频率特性不同，其振动的幅值和相位可能相差很大。 2） 同一故障发生在不同的部位，其振动的特征相同，但因故障激励传递通道的不同（即传递函数不同），将会对振动有较大影响。 3）同一故障在不同部位布置测点，由于传递通道的不

5、同，其振动宜会有较大的差别。 这三点表明振动特征不仅取决于故障而且还受到系统特性的影响，这一特点称为振动识别的复杂性。,4）复杂性 进一步研究表明，振动信号性,故障（输入）,振动信号（输出）,转子系统（传递函数）,图 4-1 转子系统，转子故障和转子故障间的关系,根据振动的以上几个特点，从工程控制论的观点，我们可以把转子系统，转子振动和转子故障间的关系用一下框图来描述（图4-1）。其中故障相当于系统地输入或激励，振动则相当于系统的输出或相应，而系统的特性则可以通过系统地输入和输出来求出。,故障（输入）振动信号（输出） 转子系统 图 4,设系统为定常线性系统，其输入为x(t)，输出为y(t)。它

6、们的拉氏变换分别为：X(s)和Y(s)，即：,(4-1),其中 为复变量。,则可定义： 为系统的传递函数，用以描述系统的特性。,设系统为定常线性系统，其输入为x(t)，输出为,由于傅氏变换只是拉氏变换的一种特殊情况( )。这时 成为系统的频响函数。由于FFT运算很方便，因此实际上传递函数 常用频响函数 来代替。这时系统特性可以表示为：,由此可得：,（4-3）,（4-4）,上式为图4-1的具体数学表达式。它表明设备的振动的振动现象是由故障激励和系统特性所共同决定的。,由于傅氏变换只是拉氏变换的一种特殊情况(,4.1.2 转子系统，转子振动和转子故障的分类 转子系统是一种多自由度振动系统，它具有多

7、个自振频率。当转子的转速达到横向振动的一阶自振频率时，将会发生一阶共振。此时的转速称为（一阶）临界转速。接近临界转速时将会发生强烈的振动现象即共振。越过临界转速后，运行在两个临界转速之间时，机械会运行的更平稳些，特别是对于细长轴的转子效果更好。,以临界转速为界，当前人们把转子系统分为两种： 刚性转子系统 柔性转子系统,以临界转速为界，当前人们把转子系统分为两种：, 刚性转子系统,刚性转子系统是指工作转速在(一阶)临界转速以下的转子系统！目前大多数低速(工作频率100Hz)机械均属于刚性转子系统。 刚性转子系统一般采用滚动轴承，其故障激励大多与转速同步(即激振频率等于工作频率)。因此产生的振动称

8、为同步振动。, 刚性转子系统 刚性转子系统是指工作转, 柔性转子系统,柔性转子系统是指工作转速在(一阶)临界转速以上的转子系统。一些大型高速(工作频率100Hz)旋转机械。 柔性转子系统主要应用于大型高速旋转机械，因此多采用流体动压滑动轴承。其故障激起的振动一般属于自激振动。自激振动是一种在振动过程中由于系统内部不断有能量输入而产生的共振现象。其振动频率一般低于工作频率并与系统的一阶横向自振频率有关，故自激振动在设备诊断中又称为亚同步振动。, 柔性转子系统 柔性转子系统是指工作转速在(一阶,例题,图4-3为由于摩擦引起的自激振动的简单例子。,图4-3 干摩擦引起的自激振动,m,k,v,滑动摩擦

9、系数： 、,振幅为：A,显然：,因此振子将产生自激振动，振幅将会不断增大，自激振动的频率为振子的自振频率。,例题 图4-3为由于摩擦引起的自激振动的,图4-2表示为一最简单的转子系统。按其在坐标平面发生的振动形式，转子的振动可分为以下三种： 横向振动 振动发生在包括转轴的横向平面内（例如x、y平面）。 轴向振动 振动发生在转轴的轴向方向上（x轴）。 扭转振动 沿转轴轴线发生的扭振,旋转机械大多数故障所激发的振动为横向振动，是我们研究的主要对象，某些故障如不对中将会激发轴向振动，而多盘转子的柔性轴将会产生扭振等。,按转子类型及其振动性质的不同，可将旋转机械的主要故障做以下分类：,旋转机械故障,刚

10、性转子,柔性转子,同步振动,亚同步振动,(强迫振动),(自激振动),不平衡,不对中,轴弯曲,装配件或基础松动,转子与定子摩擦,转子横向裂纹,油膜涡动,油膜震荡,旋转失速,喘振,顶隙激振,图4-4 旋转机械故障分类,按转子类型及其振动性质的不同，可将旋转机械的主要,从振动信号中全面地提取诊断信息并以直观和清晰的形式表达出来是信号处理的基本任务和最终目标。本节则着重对旋转机械故障诊断中有关信息的一些特定的表达形式和分析方法以及某些新发展做扼要的论述。,4.2 旋转机械故障的诊断信息的表达和分析,从振动信号中全面地提取诊断信息并以直观,4.2.1 波形分析法,振动波形是振动位移、速度或加速度随时间变

11、化的曲线，与同步振动有关的各种故障所激发的振动都是属于周期函数，其基本成分以基频（工作频率）成分为主以及若干高次谐波函数再附加以随即噪声所组成。图4-5为含有周期成分的振动波形。,图4-5 含有周期成分的振动波形,4.2.1 波形分析法 振动波形是振动位移、,图4-6 经平滑处理后的振动波形,波形分析方法主要是通过观察振动波形的特征来获取诊断信息的，例如将图4-5用时间域平均法进行平滑处理后可得曲线如图4-6所示。其为一典型的周期为T的正弦曲线。若其频率( )与转子的工作频率相等时，则可初步判定振动与不平衡有关。,图4-6 经平滑处理后的振动波形 波形分析方法主,4.2.2 频谱分析（FFT分

12、析）法,4.2.2.1 频谱分析的类型,频谱分析目前是在计算机上用快速傅氏变换(FFT)来实现的，因此又称为FFT分析法。频谱图是用频谱分析法提取诊断信息的一种表达方式。在旋转机械诊断中，常用的频谱图有以下几种：,A 幅值图及相位图B 阶比幅值谱C 自功率谱图,4.2.2 频谱分析（FFT分析）法4.2.2.1 频谱分,A 幅值谱及相位谱,设 为振动信号 的傅氏变换，即：,一般情况下 为一复数函数，令,则：,A 幅值谱及相位谱 设,其中： 称为幅值谱或FFT谱，它表示信号中个频率成分的幅值大小沿频率轴的分布情况。 称为相位谱，它表示信号中各频率成分的相位沿频率轴的变化状况。,其中：,图4-7为

13、一台透平压缩机转子振动的幅值谱。转子转速 (工作频率 ),图 4-7 幅值谱,图4-7为一台透平压缩机转子振动的幅值谱。转子转速,幅值谱可以提供以下的诊断信息： 1）振动信号中主要有哪些频率成分及谐波分量所组成，图中除包括工作频率的基频外还有 等高次谐波分量及 的低频分数谐波分量。 2）组成的谐波分量中哪些成分的幅值最为突出，这提示着和故障的某种联系。如图中 及 分量比较突出且存在着 ，由以后可知，这一诊断信息提示着转子可能存在着不平衡、不对中及半速涡动。,幅值谱可以提供以下的诊断信息：,B 阶比幅值谱,在同步振动中其基频成分与转子的工作频率即旋转频率 相等，为了便于识别各频率成分（包括基频、

14、倍频、及分数频等）与故障的联系，常将频谱图的频率轴（横坐标）该用工作频率的倍数来表示，而纵坐标仍表示幅值，这种谱图成为阶比幅值谱。,B 阶比幅值谱 在同步振动中其基频成分,图4-8 阶比幅值谱,图4-8为图4-7的阶比幅值谱,两图形状相似，仅在横轴方向比例有所改变，因此两者提供的诊断信息量相同。,图4-8 阶比幅值谱 图4-8为图4,C 自功率谱图,信号的自功率谱密度 简称为自功率谱。它表示信号样本中所含能量沿频率轴的分布状况，多用于以随机信号为主的信号分析中。例如，有摩擦故障或由轴承、齿轮激起的全频带振动的分析中。功率谱提供的诊断信息与幅值谱基本相同，但具有更多的优点：,1）它可以把能量集中

15、的谱峰更加突出表现出来。,2）它还可以研究某一段带范围内能量分布的水平。,3）它比幅值谱有更加广泛的用途；如随机振动中输入、输出谱，人机工程中的环境谱，医疗中的心电图、脑电图、肌电图的谱分析等。,C 自功率谱图 信号的自功率谱密度,图4-9为滚动轴承的功率谱图，其中06Hz及6872Hz有三个能量集中的敏感地带，这将为轴承振动检测方法的研究、传感器的设计等提供依据。,图4-9 滚动轴承的功率谱图,图4-9为滚动轴承的功率谱图，其中06Hz,4 .2. 3轴心轨迹分析法,轴心轨迹是指转子轴心点相对于轴承座运动而形成的轨迹。柔性转子均采用流体动压滑动轴承，其轴与轴承之间的间隙为轴心轨迹的形成构成了

16、条件。 实验证明，轴心轨迹携带着丰富的诊断信息，特别是与亚同步振动有关的一些故障的诊断信息。,4 .2. 3轴心轨迹分析法 轴心轨迹是指转子,轴心轨迹携带的诊断信息表现为其形状、旋转方向和稳定性等方面。,A 轴心轨迹的形状,B 轴心轨迹的旋转方向,C 轴心轨迹的稳定性,轴心轨迹携带的诊断信息表现为其形状、旋转方向,A 轴心轨迹的形状,轴心轨迹的形状与机器的运行状态及发生故障的类型有密切关系。根据实验及研究的结果以下列出几种典型故障的轴心轨迹图。,a：不平衡,b：不对中,c：亚同步振动,d：转子与静止部件的碰撞和摩擦,A 轴心轨迹的形状 轴心轨迹的形状与机器的运,a 不平衡,由不平衡引起的轴心轨

17、迹理论上应为圆形,但由于轴承油膜刚度在x、y方向上的差别以及其他一些因素的影响，实际上是一个椭圆。图4-10为汽轮发电机启动过程中基频分量的仿真轴心轨迹图。椭圆长轴倾角的变化主要是受到启动过程中温度升高所致。,b,a,c,d,e,f,g,h,i,j,图4-10 发电机启动过程基频轴心轨迹,a 不平衡 由不平衡引起的轴心轨迹理论上应,不对中轴心轨迹主要由二倍频、四倍频谐波分量由计算机仿真合成。图4-11为存在不同程度不对中缺陷时的轴心轨迹。随着不对中的增大轨迹由椭圆形变为香蕉形，最后成为“8”字形。,圈411存在不同程度的不对中缺陷时的轴心轨迹,b 不对中,不对中轴心轨迹主要由二倍频、四倍频谐波

18、分量由,C 亚同步振动,圈4一12的内“8”字形为典型的半速涡动的轴心轨迹。由于涡动频率并非恰为转子旋转频率的一半，所以涡动轨迹并不完全重复大多数亚同步自激振动的轴心轨迹都具有上述的特征。,图4-12 油膜涡动时的仿真轴心轨迹,C 亚同步振动 圈4一12的内“8”字形为,图4-13为由内摩擦失稳而引起的亚同步振动的轴心轨迹。,图 4-13 内摩擦失稳时的轴心轨迹,图4-13为由内摩擦失稳而引起的亚同步振动的,d：转子与静止部件的碰撞和摩擦,图4-14a、b，c、d为转子与静止部件产生不同程度的碰撞和摩擦时的轴心轨迹.,图 4-14 碰撞弹回的摩擦轨迹,(a),(b),(c),(d),d：转子与

19、静止部件的碰撞和摩擦 图4-14a、,B：轴心轨迹的旋转方向,若轴的旋转方向与轴心轨迹旋转方向一致，称为正向进动。反之，称为逆向进动。绝大多数情况下为正向进动。饲如，当转子具有不平街，不对中故障时，或当转子在轴承或密封装置流体动力激振下(油膜激振、气脓激振、蒸汽激振等)由于油膜失稳产生的亚同步涡动均为正向进动。此外由于转子内封存有残余液体厦由f轴弯曲时的内摩擦所激发的涓动亦为正向进动。在少数情况下，例如转予和定子之间的干摩擦和某些具有螺旋浆的旋转机械由于叶片的动力作用，刚会产生逆向进动。 上述产生正反向进动的机理将在本章后半部分或在有关专门文献中进行分析。,B：轴心轨迹的旋转方向 若轴的旋转方

20、向与轴心轨,C：轴心轨迹的稳定性,一般情况下,轴心轨迹保持稳定。一但发生形状大小的变化或轨迹紊乱，则揭示机器运行状态已发生变化或进入异常。,C：轴心轨迹的稳定性 一般情况下,轴心轨迹保持,4.2.4转速跟踪分析方法,上述分析方法都是在机器的转速不变的条件下进行的，因此均属于稳态分析方法。但是很多情况下，只有当工况改变时特别是启停车时转速变化的过程中，某些重要的诊断信息才能充分显示来这种方法称为转速跟踪分析方法，是属于瞬态分析方法的,4.2.4转速跟踪分析方法 上述分析方法都是在,转速跟踪分析方法是在一些稳态分析法的基础上考虑到转速变化的影响而构成的。它主要由以下几种图形来表示。,a 奈奎斯持(

21、Nyquist)图和波德(Bode)图,b 瀑布图和敢贝尔(Campbell)图,转速跟踪分析方法是在一些稳态分析法的基础上考,4.2.5统计分析方法,统计分析方法是对振动信号中各频率分量的综合影响用统计方法进行量化处理的一种方法，量化指标称为诊断指标，它可以直接从振动参数中获得也可以从波形曲线或频谱图中获取。诊断指标可以单独使用例如在简易诊断中用于状态监测。也可以组合成特征向量进行模式识别，用于精密诊断中。,4.2.5统计分析方法 统计分析方法是对振动,常用的诊断指标有以下几种： 1)：振动的峰-峰值(p-p值)。常用的峰-峰值为振动位移和加速度的峰-峰值 和 。图4-17为峰-峰值的测量方

22、法，它可以直接从一般的测振仪中读出。 一般压缩机、气轮机出厂及大修验收标准常采用这种指标显然这种指标携带的诊断信息有限只用于初步状态评判,常用的诊断指标有以下几种：,t,x(t),A,P-P,图 4-17 峰-峰值的测量方法,tx(t)AP-P图 4-17 峰-峰值的测量方法,2)：振动烈度（振动速度的均方值） ， 它是根据振动速度曲线的均方根值而求出的。,其中T为 曲线的样本长度。设 为n个谐波分量组成：,其中( )为各组成分量的幅值，由此可导出：,2)：振动烈度（振动速度的均方值）,这时的均方根值 又称为速度的有效值。,由此可见， 一是表示振动信号中各频率分量的能量的综合影响，表征着振动的

23、威力或破坏能力，故称为振动烈度。它是一种比较敏感的诊断指标，广泛地用于各种测振标准中。,特殊情况下，当 中只含有一个单一的频率成分时：,这时的均方根值 又称为速度的有效,第五节、滚动轴承的振动诊断方法,5.1 滚动轴承的失效与振动测定5.1.1滚动轴承的失效形式 滚动轴承在运行过程中，由于装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等都可能使轴承过早损坏。即使不出现上述情况，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损而不能正常工作。总之，滚动轴承的损伤形式是十分复杂的。表5-1为滚动轴承的主要损伤形式及产生原因。,第五节、滚动轴承的振动诊断方法5.1 滚动轴承的失效与振动,表5-1滚动轴承

24、的主要损伤形式及产生原因,损伤形式损伤原因损伤特征损伤结果轴向载荷过大向心轴承的滚,运输中轴承受到振幅很小的摇摆运动作用类似静压痕损伤轴承，,5.1.2滚动轴承的振动测定1.测定部位 测定部位选择的基本思路是选择在离轴承最近、最能反映轴承振动的位置上。一般讲，若轴承座是外露的，测点位置可直接选在轴承座上；若轴承座是非外露的，测点应选择在轴承座刚性较好的部分或基础上。同时，应在测点处做好标记，以保证不会由于测点部位的不同而导致测量值的差异。 由于滚动轴承的振动在不同方向上反映出不同的特性，因此一般情况下都应按图5-1所示那样在水平（x）、垂直（y）和轴向（z）三个方向上进行检测。,5.1.2滚动

25、轴承的振动测定,旋转机械的振动监测与诊断(一)课件,2.测定参数 根据滚动轴承的固有特性、制造条件、使用情况的不同，它所引起的振动可能是频率为1kHz以下的低频脉动，也可能是频率为1kHz以上，数千赫乃至数十千赫的高频振动，更多的情况是同时包含了上述两种振动成分。因此，通常检测的振动速度和加速度分别覆盖了上述的两个频带，必要时可用滤波器取出需要的频率成分。如果是在较宽的频带上检测振动级，则对于要求低频振动小的轴承检测振动速度，而对于要求高频振动小的轴承检测振动加速度。,2.测定参数,3.测定周期 滚动轴承的振动检测可分为： A 定期检测 对于定期检测，为了早期发现轴承故障，以免故障迅速发展到严

26、重的程度，检测的周期应尽可能短一些。但如果检测周期定得过短，则在经济上可能是不合理的。因此，应综合考虑技术上的需要和经济上的合理性来确定合理的检测周期。,3.测定周期,B 连续在线监测 连续在线监测主要适用于重要场合或由于工况恶劣不易靠近滚动轴承的场合，以及滚动轴承加速劣化的阶段，相应的监测仪器较定期检测的仪器要复杂，成本也要高些。,B 连续在线监测,5.2 滚动轴承的振动机理,5.2.1滚动轴承振动的基本参数1.滚动轴承的结构 滚动轴承是由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。图5-2为滚动轴承的结构简图。,5.2 滚动轴承的振动机理5.2.1滚动轴承振动的基本参数,2.滚动轴承的固有振动频

27、率 滚动轴承在运行过程中，由于滚动体与内圈或外圈冲击而产生振动，这时的振动频率为轴承各部分的固有频率。 固有振动中，外圈的振动表现最明显，计算内圈及外圈的固有振动频率时，将它们看作为矩形截面的圆环，故可用如下近似公式：,E材料的弹性模量 I圆环中性轴截面二次矩 材料密度 A圆环的截面积 D圆环中性轴直径 n变形波的节线数,2.滚动轴承的固有振动频率 E材料的弹性模量,5.2.2 滚动轴承的振动特征,1.滚动轴承的振动形式 引起滚动轴承振动的原因很多，除了其本身的固有振动以外还包括以下振动：,（1）轴承构造引起的振动 图5-3所示的轴承，随滚动体位置不同，其承载状态也不断变化，这将导致内、外圈和

28、滚动体产生弹性变形而引起振动。,5.2.2 滚动轴承的振动特征1.滚动轴承的振动形式,（2）滚动体的非线性伴生振动,滚动轴承靠滚道与滚动体的弹性接触来承受载荷，具有一定的弹性，其刚性很高；当轴承润滑不良时，就会出现非线性的特性，如图5-4所示，从而产生非线性振动。,（2）滚动体的非线性伴生振动 滚动轴承靠滚道与滚,（3）由于精加工波纹引起的振动,若加工制造时，在滚道或滚动体上留有如图5-5所示的加工波纹，那么当凸起数目达到一定量值时，会产生特有的振动。,（3）由于精加工波纹引起的振动 若加工制造时，在,(4)滚动轴承的损伤引起的振动,当轴承损伤时，如图5-6所示内圈点蚀，就会引起相应的冲击振动

29、。,(4)滚动轴承的损伤引起的振动 当轴承损伤时，如,(三)滚动轴承的故障诊断方法,滚动轴承的故障诊断方法,振动信号分析诊断声发射诊断油液分析诊断光纤监测诊断,其中，振动信号分析诊断方法最为常用。,(三)滚动轴承的故障诊断方法 滚动轴承的振动信号分析诊断其,5.3.1振动信号分析诊断,滚动轴承的振动信号分析故障诊断方法可分为： （1）简易诊断法 简易诊断的目的是初步判断被列为诊断对象的滚动轴承是否出现了故障。 （2）精密诊断法 精密诊断的目的是要判断在简易诊断中被认为是出现了故障的轴承的类别及故障原因。,5.3.1振动信号分析诊断滚动轴承的振动信号分析故障诊断方,用于滚动轴承简易诊断的判定标准

30、可大致分为三种：绝对判定标准 是用于判断实测振值是否超限的绝对量值。相对判定标准 是对轴承的同一部位定期进行振动检测，并按时间先后进行比较，以轴承无故障情况下的振值为基准，根据实测振值与该基准振值之比来进行判断的标准。,用于滚动轴承简易诊断的判定标准可大致分为三种：,类比判定标准 是对若干同一型号的轴承在相同的条件下在同一部位进行振动检测，并将振值相互比较进行判断的标准。注：绝对判定标准是在规定的检测方法的基础上制定的标准，因此必须注意其适用频率范围，并且必须按规定的方法进行振动检测。适用于所有轴承的绝对判定标准是不存在的，因此一般都是兼用绝对判定标准、相对判定标准和类比判定标准。这样才能获得

31、准确、可靠的诊断结果。,类比判定标准,（一）振动信号简易诊断法有以下几种： A 振幅值诊断法 这里所说的振幅值指峰值 均值 （对于简谐振动为半个周期内的平均值，对于轴承冲击振动为经绝对值处理后的平均值）以及均方根值(有效值)。,（一）振动信号简易诊断法有以下几种：,诊断的。峰值反映的是某时刻振幅的最大值，因而它适用于象表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断。另外，对于转速较低的情况，也常采用峰值进行诊断。均值用于诊断的效果与峰值基本一样，其优点是检测值较峰值稳定，但一般用于转速较高的情况。均方根值是对时间平均的，因而它适用于像磨损之类的振幅值随时间缓缓变化的故障诊断。,诊断的。峰值反映的是某

32、时刻振幅的最大值，因而它适用于象表面点,B 波形因数诊断法 波型因数定义为峰值与均值之比。该值也是用于滚动轴承简易诊断的有效指标之一。,如图5-7所示，当 值过大时，表明滚动轴承可能有点蚀，而 值过小时，则有可能发生了磨损。,B 波形因数诊断法 如图5-7所示，当,C 概率密度诊断法 无故障滚动轴承的振幅的概率密度曲线是典型的正态分布曲线；而一旦出现故障，则概率密度曲线可能出现偏斜或分散的现象。,D 峭度系数诊断法 峭度 定义 为归一化的4阶中心矩，即式中,C 概率密度诊断法 D 峭度系数诊断法,振幅均值； 标准差。x瞬时振幅P(x)概率密度；,振幅均值；,旋转机械的振动监测与诊断(一)课件,

33、峭度系数诊断法的优点：在于与轴承的转速、尺寸和载荷无关，主要适用于点蚀类故障的诊断。,E 冲击脉冲法（SPM法） 冲击脉冲法（Shock Pulse Method）的原理是，滚动轴承运行中有缺陷（如疲劳剥落、裂纹、磨损和混入杂物）时，就会发生冲击，引起脉冲性振动。由于阻尼的作用，脉冲性振动是一种衰减性振动，因而冲击脉冲的强弱反映了故障的程度。,峭度系数诊断法的优点：在于与轴承的转速、尺寸,当滚动轴承无损伤或有极微小损伤时，脉冲值（dB值）很小；随着故障的发展，脉冲值逐渐增大。当冲击能量达到初始值的1000倍（60dB）时，就认为该轴承的寿命已经结束。当轴承工作表面出现损伤时，所产生的实际脉冲值

34、用 表示，它与初始脉冲值 之差称为标准冲击能量,根据 值可以将轴承的工作状态分为三个区域进行诊断。,当滚动轴承无损伤或有极微小损伤时，脉冲值（dB值）很小；随着,(二) 滚动轴承故障的精密诊断法 通过对滚动轴承实施简易诊断发现有故障后，应进一步对其进行精密诊断，即通过振动信号的频率分析，以判明故障的类别和原因。 常用的精密诊断方法有： A 低频信号分析法 B 中、高频信号绝对值分析法,(二) 滚动轴承故障的精密诊断法,5.3.2 声发射诊断,当固体受到力作用时，由于内部缺陷的存在，会产生应力集中，使塑性变形加大或形成裂纹与扩展，这时均要释放弹性波。这种现象称声发射（Acoustic Emission,缩写AE）。,5.3.2 声发射诊断 当固体受到,由于滚动轴承的故障信息较微弱，而背景噪声强，因此与振动信号分析法比较，用声发射法进行故障监测诊断有以下主要优点：A 特征频率明显（如右图）B 预报故障时间早,由于滚动轴承的故障信息较微弱，而背景噪声强，,Thanks!,Thanks!,旋转机械的振动监测与诊断(一)课件,