機械故障診斷課件

機械故障診斷課件15使用振動分析的機器故障診斷由于對旋轉(zhuǎn)設(shè)備可靠性的要求更迫切，碳?xì)浠衔?、發(fā)電、流程和運輸工業(yè)一貫需要，在這個領(lǐng)域產(chǎn)生持續(xù)的進(jìn)展。由于工程和材料科學(xué)的進(jìn)步，旋轉(zhuǎn)機器變得更快和更輕。同時要求它們能運行更長的時間。在追求高度可靠運行的過程中，故障的檢測、定位和分析起著關(guān)鍵的作用。如果利用振動分析，可以連續(xù)地監(jiān)測機器的狀態(tài)?？梢酝ㄟ^詳細(xì)的分析確定機器的完好性和識別可能出現(xiàn)或已經(jīng)存在的故障。5.1概述5使用振動分析的機器故障診斷由于對旋轉(zhuǎn)設(shè)備可靠性的要求更迫25.2.1失衡（unbalance）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定義失衡為：

由于離心力的作用，對它的軸承施加速度、力或運動時的轉(zhuǎn)子存在的狀態(tài)。也可以定義為：關(guān)于轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)中心的質(zhì)量的不均勻分布。回轉(zhuǎn)中心線（rotatingcenterline）定義為不受軸承約束時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所繞的軸線（也稱為原理慣性軸即PIA）。幾何中心線（geometriccenterline，GCL）是轉(zhuǎn)子的物理中心線。兩個中心線分開時，轉(zhuǎn)子失衡。5.2.1失衡（unbalance）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO3失衡的三種類型靜失衡（PIA和GCL平行）；力偶失衡（PIA和GCL在中心交叉）；動失衡（PIA和GCL不接觸或重合）。全部失衡類型，F(xiàn)FT顯示突出的1×rpm的振動頻率。其振動幅值正比于轉(zhuǎn)速的平方。圖5.1

FFT分析—失衡失衡的三種類型靜失衡（PIA和GCL平行）；圖5.1FFT4靜失衡（staticunbalance）靜失衡總是同相和穩(wěn)定的（15～20°）。如果拾振器從垂直方向向水平方向移動，相位會移動90°（±30°）。在同一個平面（垂直或水平）把拾振器從一個軸承移動到另一個軸承。如果故障是靜失衡，相位將保持不變（圖5.2）。如果機器除了失衡以外沒有其他主要缺陷，那么時間波形為頻率與轉(zhuǎn)速相同的純凈的SHM（簡諧運動）波形。靜失衡（staticunbalance）靜失衡總是同相和穩(wěn)5圖5.2相位關(guān)系—靜失衡圖5.3相位關(guān)系—力偶失衡圖5.2相位關(guān)系圖5.3相位關(guān)系6力偶失衡（coupleunbalance）軸向和徑向振動。力偶失衡的相位趨勢為在同一根軸上差180°。在水平面，垂直平面內(nèi)，兩個軸承之間存在幾乎180°的相位差。特別建議用運轉(zhuǎn)撓度形狀（ODS）分析檢查系統(tǒng)中是否存在力偶失衡。力偶失衡（coupleunbalance）軸向和徑向振動。7失衡——懸臂轉(zhuǎn)子（overhungrotor）軸向和徑向振動。兩個軸承的軸向是同相的。徑向相位的趨勢不穩(wěn)定?？赡芗扔徐o失衡也有力偶失衡，必須用分析儀或平衡設(shè)備進(jìn)行試驗和安裝。圖5.4懸臂轉(zhuǎn)子軸向相位失衡——懸臂轉(zhuǎn)子（overhungrotor）軸向和徑向振85.2.2偏心轉(zhuǎn)子（eccentricrotor）轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心偏離皮帶輪、齒輪、軸承、電動機的電樞或任何其他轉(zhuǎn)子的幾何中心線。最大的幅值發(fā)生在偏心零件的1×rpm，沿著通過兩個轉(zhuǎn)子中心的方向。幅值隨著負(fù)載變化。在水平和垂直方向測量時，相位讀數(shù)差0或180°（每一個都表示直線運動）。平衡偏心轉(zhuǎn)子經(jīng)常導(dǎo)致一個方向的振動減小，而另一個徑向的振動增大（取決于偏心的嚴(yán)重性）5.2.2偏心轉(zhuǎn)子（eccentricrotor）轉(zhuǎn)子9圖5.5帶傳動風(fēng)扇/鼓風(fēng)機—振動圖圖5.6偏心轉(zhuǎn)子圖5.5帶傳動風(fēng)扇/鼓風(fēng)機—振動圖圖5.6偏心轉(zhuǎn)子105.2.3軸彎曲（bentshaft）徑向以及軸向的振動總是很大。軸向可能比徑向大。FFT一般含有1×和2×成分。如果：1×突出，彎曲靠近軸的中心；2×突出，彎曲靠近軸端。軸向相位差180°。圖5.8注意軸向180°的相位差5.2.3軸彎曲（bentshaft）徑向以及軸向的振115.2.4不對中（misalignment）角不對中（anglemisalignment）1×rpm頻率的軸向振動。單純的角不對中是罕見的。典型地，1×和2×rpm的軸向振動。常見以1×、2×或3×為主。這些征兆也可以指示聯(lián)軸器的問題（例如松動）。圖5.10角不對中的FFT5.2.4不對中（misalignment）角不對中（a12角不對中主要使驅(qū)動和從動機器的軸受到1×rpm頻率的軸向振動。

圖5.9角不對中角不對中主要使驅(qū)動和從動機器的軸受到1×rpm頻率的軸向振動13如果在聯(lián)軸器兩邊測量兩個機器軸承的軸向相位，就會觀察到180°的相位差圖5.11由相位分析確認(rèn)角不對中如果在聯(lián)軸器兩邊測量兩個機器軸承的軸向相位，就會觀察到18014平行不對中（parallelmisalignment）每周期2次撞擊，徑向有2×rpm的振動。聯(lián)軸器兩邊徑向振動的相位差接近180°。圖5.12平行不對中平行不對中（parallelmisalignment）每周15平行不對中的頻譜一般可觀測到與角不對中結(jié)合在一起的情況?？梢钥吹?×和2×的峰線。如果平行不對中是主要的，2×一般大于1×，不過它相對于1×的幅值一般取決于聯(lián)軸器的類型和結(jié)構(gòu)。圖5.13平行不對中的頻譜平行不對中的頻譜一般可觀測到與角不對中結(jié)合在一起的情況。圖516不對中與軸彎曲的對比（misalignmentversusbentshaft）軸彎曲與以角為主的不對中通常呈現(xiàn)類似的FFT頻譜。在軸向和徑向振動測量中都可見明顯的振動。只有用相位分析才能進(jìn)一步地解決這些問題。在存在軸彎曲的機器中，應(yīng)觀察同一根軸的兩個軸承的相位差。在不對中的情況下，聯(lián)軸器兩邊的軸承有明顯的相位差。不對中與軸彎曲的對比（misalignmentversus17卡在軸上的不對中軸承（misalignedbearingcockedonshaft）卡住的軸承能產(chǎn)生相當(dāng)大的軸向振動。在同一個軸承座做軸向（axialdirection）測量時，從上到下和/或從一側(cè)到另一側(cè)近似180°的相移，引起扭曲運動。圖5.15軸承不對中卡在軸上的不對中軸承（misalignedbearing18軸承不對中的其他特征即使組件是平衡的，也會測到很大的軸向振動。軸向1×、2×和3×。對準(zhǔn)聯(lián)軸器和平衡轉(zhuǎn)子的嘗試不能減輕問題。在徑向滑動軸承的情況下，觀測不到由于卡住的組件引起的振動。問題一定與失衡一起存在。由于不對中的軸承對于失衡產(chǎn)生的力反應(yīng)的結(jié)果，會觀測到徑向和軸向振動。轉(zhuǎn)子的平衡將減小兩個方向的振動。如果懷疑不對中，但是在檢查聯(lián)軸器和卡住的軸承之后不能確認(rèn)，就需要調(diào)查“軟腳”的狀態(tài)。軸承不對中的其他特征即使組件是平衡的，也會測到很大的軸向振動19不對中和其他徑向預(yù)載荷（misalignmentandotherradialpreloads）接近探頭。軌跡是軸中心線一轉(zhuǎn)的蹤跡。在確定的（certain）時間周期，取軸中心線的平均位置。如果軸順時針，并且正常加載，那么軸中心線的理想平均位置應(yīng)在大約7點鐘到8點鐘的位置。圖5.16不對中的軌跡圖

不對中和其他徑向預(yù)載荷（misalignmentando20不對中、重力、流體力和其他造成徑向預(yù)載荷，軌跡變扁橢圓。組件卡緊也能使橢圓變扁。例如，軸中心線的平均位置左上四分之一圓移動。如果預(yù)載荷進(jìn)一步增加，會使軌跡類似于8字形。軸順時針旋轉(zhuǎn)。由不對中造成的沉重的預(yù)載荷可以使軸進(jìn)入向后進(jìn)動。具有相當(dāng)?shù)钠茐男?。圖5.17不對中引起預(yù)載荷增加時的軌跡

不對中、重力、流體力和其他造成徑向預(yù)載荷，軌跡變扁橢圓。組件215.2.5機械松動（mechanicallooseness）內(nèi)部組件松動（internalassemblylooseness）軸承蓋的襯墊、滑動或滾動軸承及軸上的葉輪。零件的不正確安裝引起，由于松動零件對轉(zhuǎn)子激振力的非線性響應(yīng)，產(chǎn)生許多諧波。諧波由時間波形的削波而引起。相位通常不穩(wěn)定，從一次測量到下一次測量，可能有很大的變化，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)子從一次啟動到下一次啟動而改變其在軸上的位置時。高度方向性。松動經(jīng)常在精確的1/2×或1/3×rpm引起多重次諧波（例如1/2×，11/2×，21/2×等）。

5.2.5機械松動（mechanicalloosene22圖5.18內(nèi)部組件松動的頻譜圖5.19松配合圖5.18內(nèi)部組件松動的頻譜圖5.19松配合23機器與機座之間的松動（loosenessbetweenmachinetobaseplate）與軸臺螺栓的松動、框架結(jié)構(gòu)的裂紋或軸承的底座聯(lián)系在一起。螺栓松動的軸臺的搖擺運動產(chǎn)生高次諧波。圖5.20機械松動的頻譜

機器與機座之間的松動（loosenessbetweenm24圖5.21機械松動

圖5.21機械松動25結(jié)構(gòu)松動（structurelooseness）由結(jié)構(gòu)松動或機器地腳、基座或基礎(chǔ)的薄弱引起的?；蛱钊酀{的惡化、基礎(chǔ)上固定螺栓的松動和框架或基礎(chǔ)的變形而引起（稱為“軟腳”）。機器的地腳、基座和基礎(chǔ)本身的垂直測量值之間有近似于180°的相移。確認(rèn)軟腳簡單試驗是一次一個地松開每個螺栓，看振動是否明顯變化。這時，可能需要重新加工機座或安裝墊片以消除重新緊固安裝螺栓產(chǎn)生的變形。結(jié)構(gòu)松動（structurelooseness）由結(jié)構(gòu)松動26圖5.22結(jié)構(gòu)松動圖5.23結(jié)構(gòu)松動的頻譜圖5.22結(jié)構(gòu)松動275.2.6共振（resonance）任何物體都有由其質(zhì)量、剛度和阻尼性質(zhì)確定的固有頻率。用鈴?fù)胱矒粢粋€鐘時，鈴?fù)胱矒羰录菑娖日駝樱╢orcevibration），而鐘的回響是自由振動（freevibration）。在固有頻率下的自由振動稱為共振。確定固有頻率的碰撞試驗（bumptest）。用沖擊錘打擊物體，然后采集時間波形或FFT。在兩個曲線圖中觀察到的突出頻率就是物體的固有頻率。5.2.6共振（resonance）任何物體都有由其質(zhì)量28圖5.24碰撞試驗的時間波形

圖5.25碰撞試驗的FFT頻譜

圖5.24碰撞試驗的時間波形圖5.25碰撞試驗的F29時間波形中，沖擊發(fā)生在數(shù)據(jù)采集開始后大約100ms。在自身固有頻率下振動。振動的幅值按指數(shù)規(guī)律衰減。在500ms到1s的足夠長的時間內(nèi)計周期數(shù)。固有頻率大約為990cpm。采集的頻譜在1046cpm顯示突出的峰線。這個頻率接近于前面用時間波形計算的值。碰撞試驗是一種確定結(jié)構(gòu)和外殼共振頻率的快速和準(zhǔn)確的方法。通過在備用泵或其他沒有軸承支撐的轉(zhuǎn)子上的碰撞試驗估計臨界轉(zhuǎn)速，可能很不精確。例如，在工作流體中并由其軸承支撐的有葉輪的轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與利用轉(zhuǎn)子的離線碰撞試驗得到的臨界轉(zhuǎn)速有很大的不同。時間波形中，沖擊發(fā)生在數(shù)據(jù)采集開始后大約100ms。在自身固30用波德圖確認(rèn)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時，達(dá)到最大值。臨界轉(zhuǎn)速的相位差是90°，當(dāng)通過共振時接近于180°。臨界轉(zhuǎn)速下的高振動幅值對任何系統(tǒng)都是災(zāi)難性的，必須不惜代價地避免它。除轉(zhuǎn)子之外，支撐框架基礎(chǔ)、齒輪箱以至傳動帶也能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振。系統(tǒng)的固有頻率不能消除，但是可以用不同的方法移到其他某個頻率。固有頻率的另一個性質(zhì)是不管轉(zhuǎn)速如何都保持不變，這樣使其容易檢測。用波德圖確認(rèn)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時，達(dá)到最大值。31失衡的數(shù)學(xué)描述物體或機械系統(tǒng)的響應(yīng)方式：圖5.27單盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)失衡的數(shù)學(xué)描述物體或機械系統(tǒng)的響應(yīng)方式：圖5.27單盤轉(zhuǎn)子32失衡的數(shù)學(xué)描述用dω2代替加速度，用dω代替速度，有同步響應(yīng)=圖5.28力系圖圖5.29

SDS圖失衡的數(shù)學(xué)描述用dω2代替加速度，用dω代替速度，有同步響應(yīng)33情況1——轉(zhuǎn)速ω遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臨界轉(zhuǎn)速質(zhì)量和阻尼對剛度的貢獻(xiàn)很小。主要的剛度是彈簧剛度，假定彈簧剛度不變，而失衡力發(fā)生變化。轉(zhuǎn)子的響應(yīng)與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)和重點的相位關(guān)系是振動落后于失衡（重點），相位差小于90°圖5.31

轉(zhuǎn)子的相應(yīng)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線情況1——轉(zhuǎn)速ω遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臨界轉(zhuǎn)速質(zhì)量和阻尼對剛度的貢獻(xiàn)很小。34情況2——轉(zhuǎn)速ω等于臨界轉(zhuǎn)速質(zhì)量剛度和彈簧剛度對方程的貢獻(xiàn)是幅值相等，方向相反。唯一約束力的因素是阻尼。這是同步轉(zhuǎn)子響應(yīng)（在1×的位移）在臨界轉(zhuǎn)速下最大的原因。響應(yīng)和重點之間的相位關(guān)系是90°。在臨界轉(zhuǎn)速時，觀察矢量：臨界轉(zhuǎn)速情況2——轉(zhuǎn)速ω等于臨界轉(zhuǎn)速質(zhì)量剛度和彈簧剛度對方程的貢獻(xiàn)是35圖5.3390°的相位關(guān)系

圖5.32轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速

圖5.3390°的相位關(guān)系圖5.32轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到臨36情況3——轉(zhuǎn)速ω遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨界轉(zhuǎn)速質(zhì)量剛度的貢獻(xiàn)極快速地（與二次方成正比）增大，幅值變得比幾乎保持不變的彈簧剛度的貢獻(xiàn)大。阻尼剛度也增大，與轉(zhuǎn)速成正比。圖5.34在臨界轉(zhuǎn)速，質(zhì)量剛度超過彈簧剛度

情況3——轉(zhuǎn)速ω遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨界轉(zhuǎn)速質(zhì)量剛度的貢獻(xiàn)極快速地（與二37情況3——轉(zhuǎn)速ω遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨界轉(zhuǎn)速隨著同步動剛度的增加，轉(zhuǎn)子的振動幅值回降，相位差繼續(xù)上升，其后接近于180°。圖5.35轉(zhuǎn)子振動幅值的下降

情況3——轉(zhuǎn)速ω遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨界轉(zhuǎn)速隨著同步動剛度的增加，轉(zhuǎn)子的385.2.7轉(zhuǎn)子摩擦（rotorrubs）似于機械松動的頻譜。頻譜的高頻區(qū)產(chǎn)生白帶噪聲。激發(fā)次諧波即整分?jǐn)?shù)頻率（1/2，1/3，1/4,…,1/n）。如果N是軸的轉(zhuǎn)速，Nc是軸的臨界轉(zhuǎn)速，摩擦產(chǎn)生的頻率是：1×1/2×或1×1/3×,1/2×或1×1/4×,1/3×,1/2×或1×當(dāng)N＜Nc當(dāng)N＞2Nc當(dāng)N＞3Nc當(dāng)N＞4Nc5.2.7轉(zhuǎn)子摩擦（rotorrubs）似于機械松動的39圖5.36轉(zhuǎn)子摩擦

圖5.37削波

圖5.36轉(zhuǎn)子摩擦圖5.37削波40轉(zhuǎn)子摩擦的軌跡描述摩擦軌跡呈現(xiàn)不同的形狀。從8字形到全環(huán)形。有時如圖5.38。部分摩擦比全環(huán)摩擦更常見，在轉(zhuǎn)子偶然接觸靜止零件時發(fā)生。一般產(chǎn)生1/2×的振動。除了在軌跡上看到兩個圓點之外，好像8字形。圖5.38摩擦的軌跡轉(zhuǎn)子摩擦的軌跡描述摩擦軌跡呈現(xiàn)不同的形狀。從8字形到全環(huán)形。415.2.8滑動軸承（journalbearings）滑動軸承的間隙過大（highclearanceinjournalbearings）磨損的最后階段，轉(zhuǎn)速諧波可達(dá)到10×或20×。頻譜好像是機械松動。即使很小的失衡或不對中，也能引起很大的振動。這是因為油膜剛度由于間隙過大而降低。圖5.39間隙過大的滑動軸承5.2.8滑動軸承（journalbearings）滑42油膜渦動（oilwhirl）在超過臨界速度的壓力潤滑的滑動軸承上。油膜楔入軸和軸承之間，理想地以0.5×旋轉(zhuǎn)。某些摩擦損失使油膜為0.42～0.48×。某些狀態(tài)產(chǎn)生高的油膜壓力。由于軸的偏心率降低，引起剛度、油壓的減小或油溫的下降。油膜可能把轉(zhuǎn)子推向另一個位置。這個過程是反復(fù)的，軸在軸承內(nèi)受到持續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)的推力。這種現(xiàn)象被稱為油膜渦動。因為渦動增加離心力，而離心力總是增加渦動力，所以是不穩(wěn)定的。如果位移幅值超過軸承間隙的50%，則超過正常范圍。油膜渦動（oilwhirl）在超過臨界速度的壓力潤滑的滑動43正常時（如果軸逆時針旋轉(zhuǎn)，油膜在5點鐘的位置托著轉(zhuǎn)子），形成的偏心月牙形油楔有足夠壓力使轉(zhuǎn)子保持在“舉起”的位置。系統(tǒng)是平衡的，沒有振動。圖5.40油膜渦動正常時（如果軸逆時針旋轉(zhuǎn)，油膜在5點鐘的位置托著轉(zhuǎn)子），44油膜振蕩（oilwhip）如果渦動頻率與臨界轉(zhuǎn)速一致，就可能失去穩(wěn)定。軸的共振頻率與油膜渦動頻率的巧合導(dǎo)致更嚴(yán)重的渦動形式，稱為油膜振蕩。渦動速度“鎖定”在轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，即使把機器的轉(zhuǎn)速升高，也不會消失。圖5.42油膜渦動/振蕩—油膜振蕩頻率A也被鎖定油膜振蕩（oilwhip）如果渦動頻率與臨界轉(zhuǎn)速一致，就可455.2.9滾動軸承（rollingelementbearings）有缺陷的軸承元件激起特殊的振動頻率。軸承缺陷頻率不完全是轉(zhuǎn)速的諧波?？梢允褂霉酱_定軸承缺陷頻率。關(guān)于軸承缺陷的頻譜可以分成4段。隨著軸承磨損的加劇發(fā)生變化。A段：機器的rpm和諧波段；B段：軸承缺陷頻率段(5～30kcpm)；C段：軸承元件固有頻率段(30～120kcpm)；D段：高頻檢測(HFD)段(120kcpm以上)。5.2.9滾動軸承（rollingelementbe46圖5.46磨損清楚地顯示在軸承的幅面上

(階段3)圖5.47在磨損的最后階段嚴(yán)重?fù)p壞的軸承

圖5.46磨損清楚地顯示在軸承的幅面上(階段3)圖5.475.2.10齒輪傳動裝置的缺陷（gearingdefects）任何齒輪箱的頻譜都伴隨嚙合頻率（GMF）顯示1×和2×rpm。GMF=小齒輪的齒數(shù)×小齒輪rpm輪齒的磨損和測隙可以與齒輪嚙合頻率及其邊頻帶一起激發(fā)齒輪固有頻率。圖5.48

齒輪箱的頻譜5.2.10齒輪傳動裝置的缺陷（gearingdefe48齒輪的齒磨損（geartoothwear）激發(fā)附近有邊頻帶的齒輪的固有頻率。這些邊頻帶的間距是壞齒輪的轉(zhuǎn)速。盡管發(fā)生磨損時一般在GMF附近產(chǎn)生高幅值的邊頻帶，但是GMF的幅值不一定變化。圖5.50齒輪齒的磨損齒輪的齒磨損（geartoothwear）激發(fā)附近有邊頻49齒輪的齒載荷（geartoothload）載荷增加時，GMF的幅值也可能增加。高GMF幅值對指示問題是不必要的，特別是當(dāng)邊頻帶保持很低和沒有激發(fā)齒輪的固有頻率時。建議當(dāng)齒輪箱傳送最大功率時，進(jìn)行齒輪箱的振動分析。

圖5.51齒輪齒的載荷

齒輪的齒載荷（geartoothload）載荷增加時，G50齒輪不對中激發(fā)GMF的二次或較高次諧波，間距為轉(zhuǎn)速的邊頻帶。1×GMF幅值很小，2×或3×GMF很高。F-max設(shè)置到3×GMF以上。圖5.53齒輪不對中

齒輪不對中激發(fā)GMF的二次或較高次諧波，間距為轉(zhuǎn)速的邊頻帶。51齒輪——裂紋或斷齒（crackedorbrokentooth1×rpm的幅值很高，激發(fā)齒輪的具有間距為其轉(zhuǎn)速的邊頻帶的固有頻率。時域檢測是最適合的方法，每當(dāng)有問題的齒與配對齒輪的齒進(jìn)入嚙合時，它將顯示很明顯的尖峰。沖擊的時間間隔相應(yīng)于1/斷齒的齒輪轉(zhuǎn)速。圖5.54齒輪裂紋或斷齒

齒輪——裂紋或斷齒（crackedorbrokento52齒輪——追逐齒問題（huntingtoothproblem）追逐齒頻率對于檢測大齒輪和小齒輪在制造期間和由于不正確運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的故障是特別有效的。雖然能引起相當(dāng)大的振動，但是由于它發(fā)生在很低頻率，顯著地小于600cpm，所以在振動分析中常常被遺漏。式中N稱為組合狀態(tài)系數(shù)（assemblyphasefactor），是小齒輪和大齒輪齒數(shù)之間公素因子的積。這個追逐齒頻率一般很低。追逐齒頻率=齒輪——追逐齒問題（huntingtoothproble535.2.11帶缺陷（beltsdefects）帶的磨損、松弛和錯移（worn，loose，mismatchedbelts）帶缺陷的頻率屬于次諧波型。需要使F-max較低?？赡艿玫?×或4×帶頻率。常見以2×帶頻為主。圖5.57次諧波帶頻

5.2.11帶缺陷（beltsdefects）帶的磨損、54帶/帶輪不對中（belt/sheavemisalignment）在1×產(chǎn)生強烈振動，主要在軸向。主動與從動rpm的幅值之比取決于測量位置、相關(guān)質(zhì)量和框架剛度。關(guān)于風(fēng)扇的帶輪不對中，最大的軸向振動總是在風(fēng)扇的rpm下。

圖5.58不對中的類型（鴿趾和角歸類于角不對中）

帶/帶輪不對中（belt/sheavemisalignme555.2.12電氣問題（electricalproblems）電動機、發(fā)電機和交流發(fā)電機。電氣問題是由于不平衡的磁力作用于轉(zhuǎn)子或定子。這些不平衡磁力產(chǎn)生的原因可能是：轉(zhuǎn)子或定子繞組的開路或短路；轉(zhuǎn)子條的斷裂；相位不平衡；氣隙不均。一般地，電氣問題的振動總是在1×rpm，類似于失衡。5.2.12電氣問題（electricalproble56電氣問題的術(shù)語FL=電源頻率（50/60Hz）；FS=轉(zhuǎn)差頻率=；FP=磁極通過頻率=FS×P；P=磁極數(shù)。電氣問題的術(shù)語FL=電源頻率（50/60Hz）；57轉(zhuǎn)子缺陷（rotordefects）在轉(zhuǎn)子兩邊的電流和磁場受干擾，兩邊的力就可能不平衡。導(dǎo)致徑向力，振動。轉(zhuǎn)子條的裂紋或斷裂引起這種不平衡力。作用在軸承上的力含有1×rpm和1×rpm±2×轉(zhuǎn)差的頻率成分。斷裂或裂紋的轉(zhuǎn)子條或短接環(huán)，轉(zhuǎn)子條或短接環(huán)之間的不良連接，短路的轉(zhuǎn)子疊片將產(chǎn)生具有通過頻率邊頻帶的1×轉(zhuǎn)速的強烈振動。裂紋的轉(zhuǎn)子條也常在第3，4，和5次轉(zhuǎn)速諧波兩邊產(chǎn)生FP的邊頻帶。轉(zhuǎn)子缺陷（rotordefects）在轉(zhuǎn)子兩邊的電流和磁場58圖5.62高的1×伴隨FP的邊頻帶

圖5.63伴隨FP的邊頻帶的所有諧波圖5.62高的1×伴隨FP的邊頻帶圖5.63伴隨F59轉(zhuǎn)子條的松動在轉(zhuǎn)子條通過頻率（RBPF）和/或其諧波兩邊的2×電源頻率（2FL）的邊頻帶。RBPF=轉(zhuǎn)子條數(shù)×rpm經(jīng)常在2×RBPF產(chǎn)生很高的振級，而在1×RBPF卻只有很低的振幅。圖5.64轉(zhuǎn)子條通過頻率

轉(zhuǎn)子條的松動在轉(zhuǎn)子條通過頻率（RBPF）和/或其諧波兩邊的260偏心轉(zhuǎn)子（eccentricrotors）產(chǎn)生磁不平衡力。在2FL兩邊產(chǎn)生磁極通過頻率的邊頻帶（FP也作為1×rpm兩邊的FP邊頻帶）。磁極通過頻率FP本身在很低的頻率。

圖5.65偏心轉(zhuǎn)子

偏心轉(zhuǎn)子（eccentricrotors）產(chǎn)生磁不平衡力。61定子缺陷（statordefects）如果定子中有松動或支撐弱點，每次極通過時就會產(chǎn)生阻力。這樣產(chǎn)生2×電源頻率（2FL），也稱為松鐵（looseiron）頻率。

偏心產(chǎn)生不均勻氣隙，導(dǎo)致定向的振動。軟腳和基礎(chǔ)變形可以導(dǎo)致定子偏心。圖5.66定子缺陷

定子缺陷（statordefects）如果定子中有松動或支62定相問題（phasingproblems）（連接器松動（looseconnector））由于連接器松動或斷裂產(chǎn)生的定相問題可以引起過度的2FL的振動，2FL兩邊具有間距為1/3電源頻率（1/3FL）的邊頻帶。圖5.67定相問題定相問題（phasingproblems）（連接器松動（l63同步電機（定子繞組松動）（synchronousmotor（loosestatorcoils））同步電機中定子繞組的松動將在繞組通過頻率（CPF）產(chǎn)生相當(dāng)大的振動：CPF=定子繞組數(shù)×rpm(定子繞組數(shù)=極×繞組數(shù)/極)繞組通過頻率的兩邊有1×rpm

的邊頻帶。

圖5.68同步電機同步電機（定子繞組松動）（synchronousmotor645.2.13關(guān)于流動的振動（flow-relatedvibrations）

葉片通過頻率的振動（bladepassandvanepassvibrations）葉片通過頻率一般不是破壞性的，但是可以產(chǎn)生大量的噪聲和振動，而這些可以成為軸承故障和激起零件磨損的根源。葉片通過頻率（BPF）=葉片數(shù)×rpm主要由轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙問題產(chǎn)生。5.2.13關(guān)于流動的振動（flow-relatedvi65圖5.70葉片通過頻率

葉輪梢和蝸殼舌部即擴散管入口之間的間隙。磨損環(huán)把軸咬住或者連接擴壓管的焊縫斷裂。兩級（或更多的）泵中有作為附加剛度零件的中間襯套。這些襯套中間隙的增加導(dǎo)致剛度的下降。圖5.70葉片葉輪梢和蝸殼舌部即擴散管入口之間的間隙。66紊流（flowturbulence）常發(fā)生在鼓風(fēng)機中，由空氣通過風(fēng)機或連接管路時的壓力和速度的變化引起。累積長度、管道系統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎、奇異的風(fēng)機入口結(jié)構(gòu)和其他因素引起的管道振動可以是低頻激勵源。對流動的干擾引起紊流，因此產(chǎn)生隨機的低頻振動，典型范圍是20～2000cpm。圖5.71紊流

紊流（flowturbulence）常發(fā)生在鼓風(fēng)機中，由空67旋轉(zhuǎn)失速（rotatingstall）風(fēng)機和壓縮機中發(fā)生的一種流體激振。是在一定的低流速狀態(tài)下，來自葉片的流體的流動分離。有時發(fā)生在部分關(guān)閉入口風(fēng)門的系統(tǒng)中。通常表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子振動頻譜中的低同步頻率成分。強烈地依賴于工作狀態(tài)，一般通過調(diào)節(jié)工作流體使它消失。在泵中，紊流在葉輪葉梢和擴壓器即渦殼邊緣之間的余隙空間引起渦旋和尾流。因為壓力脈沖撞擊葉輪，所以動態(tài)壓力波動可以以這種方式引起軸的振動。旋轉(zhuǎn)失速（rotatingstall）風(fēng)機和壓縮機中發(fā)生的68氣蝕（cavitation）產(chǎn)生隨機的高頻寬帶能量，它有時與葉片通過頻率的諧波重疊。當(dāng)液體被吸入泵中，壓力下降。在壓力減少到接近液體蒸汽壓力的狀態(tài)下，液體蒸發(fā)。蒸汽泡流入葉輪，壓力回升引起氣泡的碰撞和沖擊。擾亂泵性能和損壞內(nèi)部零件。圖5.72氣蝕氣蝕（cavitation）產(chǎn)生隨機的高頻寬帶能量，它有時與695.2.14轉(zhuǎn)子裂紋（rotorcrack）為了正確診斷，必須仔細(xì)觀察從振動幅值和相位得到的全部信息。兩個基本癥狀：1.

1×軸相對幅值和相位的無法說明的變化；2.

發(fā)生2×rpm的振動頻率。許多其他因素，例如負(fù)載、勵磁電流、蒸發(fā)狀態(tài)或其他運轉(zhuǎn)參數(shù)的變化，可能引起1×和2×幅值和相位讀數(shù)的變化。大型蒸汽輪機中的熱風(fēng)可能引起很高的1×成分。不對中可能引起很大的1×和2×成分。有時，很大的1×幅值與失衡有關(guān)。如果不能正確地平衡，那么裂紋可能是故障的原因。

5.2.14轉(zhuǎn)子裂紋（rotorcrack）為了正確診70合格區(qū)(acceptanceregion)指示正常運轉(zhuǎn)向量位置，描述1×幅值和相位。在瞬變過程分析中，也可以畫出2×的合格區(qū)，以便提供軸裂紋的證據(jù)。圖5.74極坐標(biāo)圖合格區(qū)(acceptanceregion)圖5.74716振動故障的修正預(yù)知維修程序包含三項基本內(nèi)容：檢測、分析和修正。轉(zhuǎn)子的平衡可以在現(xiàn)場進(jìn)行，也可以用專用機器。不對中也是有害振動的主要原因。對中的修正也需要特殊的技術(shù)。介紹作為控制共振的適當(dāng)工具動力吸震器（dynamicabsorber）的使用方法。6.1概述6振動故障的修正預(yù)知維修程序包含三項基本內(nèi)容：檢測、分析和726.2平衡（balancing）在制造中，失衡的主要原因：

材料的密度不均；鉆孔沒有精確地同心；在加工圓和對稱形狀時，產(chǎn)生缺陷；裝配誤差。在機器的運轉(zhuǎn)中，失衡的原因：

在風(fēng)機或泵葉輪周圍產(chǎn)生不均勻的沉積物；葉片的損壞或失落；轉(zhuǎn)子在運行中由于溫差產(chǎn)生熱扭曲。6.2平衡（balancing）在制造中，失衡的主要原因736.2.1平衡的概念（balancingconcepts）需要確定重點（heavyspot）的位置和重量。重點是存在徑向多余質(zhì)量分布的射線位置。可以識別高點（highspot）。高點是軸在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生最大位移的射線位置。重點和高點之間有確定的關(guān)系。對于以低于臨界轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，重點和高點在同一位置。然而，在前面有關(guān)共振的章中，我們已知在越過臨界轉(zhuǎn)速之后，重點和高點可以相隔180°。6.2.1平衡的概念（balancingconcepts74當(dāng)一個重物附加到完全平衡的轉(zhuǎn)子上：它以1×rpm的頻率振動。被測量的相位穩(wěn)定。振動幅值是失衡嚴(yán)重性的指標(biāo)。相位是不平衡位置的指標(biāo)。如果不平衡重物沿順時針方向移動一定的角度，那么在頻閃觀測儀下，基準(zhǔn)標(biāo)志將移動相同的度數(shù)，但是方向相反。當(dāng)一個重物附加到完全平衡的轉(zhuǎn)子上：它以1×rpm的頻率振動。756.2.2試驗配重的作用（effectoftrialweight）采集振動的幅值，相位角。不能充分地提供失衡的嚴(yán)重性和位置的信息。為了得到原始不平衡的完整描述，必須用試驗配重干擾轉(zhuǎn)子，確定轉(zhuǎn)子對干擾的響應(yīng)。試驗配重是固定在關(guān)于基準(zhǔn)標(biāo)志的特殊位置的已知重量的質(zhì)量塊。作為經(jīng)驗法則，應(yīng)至少導(dǎo)致30%的幅值和相位的變化。用另一組振動和相位的讀數(shù)得到不平衡的變化量。得到這些信息之后，就可以使用向量法確定重點的大小和位置。6.2.2試驗配重的作用（effectoftrial766.2.3平衡方法（balancingmethods）單面平衡（singleplanebalancing）——向量法用于臨界轉(zhuǎn)速以下，長徑比低于0.5。工作轉(zhuǎn)速超過1000rpm，建議避免使用。長徑比大于0.5并小于2，極限是100rpm。記錄原始振動和相位讀數(shù)。畫一個向量。圖6.1O向量

6.2.3平衡方法（balancingmethods）77把試驗配重固定在轉(zhuǎn)子的任意位置。測振動和相位讀數(shù)。合成向量是加試驗配重的結(jié)果。圖6.2O+T向量圖6.3向量T把試驗配重固定在轉(zhuǎn)子的任意位置。測振動和相位讀數(shù)。圖6.278在數(shù)學(xué)上，以消除向量O的方式移動向量T。移動趨勢是大小相等，方向相反。測得向量O和向量T之間的角度為33.7°。在此，為了使向量T與向量O的方向相反，必須沿順時針方向移動向量T。由于角度測量、定位和其他因素產(chǎn)生的小誤差會導(dǎo)致少量殘余不平衡。如果殘余不平衡小于規(guī)定的極限，平衡就完成了。否則，必須重復(fù)以上步驟。在數(shù)學(xué)上，以消除向量O的方式移動向量T。移動趨勢是大小相等，79雙面平衡（twoplanebalancing）——向量法當(dāng)L/D比大于0.5，采用雙面平衡。如果在臨界轉(zhuǎn)速以上運行，原則上平衡N+2個平面，N是在工作轉(zhuǎn)速之下的臨界轉(zhuǎn)速的數(shù)目。例如，工作在一階臨界轉(zhuǎn)速之上的壓縮機應(yīng)采用3面平衡法。雙面法最少需要3次試車。該過程簡述如下：啟動機器，記錄每個平面的原始幅值和相位讀數(shù)；選擇試驗配重并固定在第一個平面上；記錄重量和相位角；重新啟動機器，測量和記錄每一個平面的幅值和相位。然后，拆除試驗配重，把它安裝在其他平衡平面。再次啟動機器并記錄幅值和相位角。

雙面平衡（twoplanebalancing）——向量法806.2.4影響系數(shù)（influencecoefficients）試驗配重對轉(zhuǎn)子的效應(yīng)提供了質(zhì)量變化引起振動變化的信息。重量常數(shù)=如果需要平衡已知重量常數(shù)的機器轉(zhuǎn)子，那么乘以由于失衡產(chǎn)生的幅值，求出必須附加給轉(zhuǎn)子的重量。這也稱為平衡響應(yīng)系數(shù)（balanceresponsecoefficient）。重量常數(shù)的單位是重量每幅值（例如，磅/密爾）。單面平衡過程產(chǎn)生一個平衡響應(yīng)系數(shù),雙面過程有4個系數(shù)。6.2.4影響系數(shù)（influencecoeffici81相位數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成稱為反射角（flashangle）的另一個系數(shù)。轉(zhuǎn)子的反射角是重點相對于拾振器的位置。這個角按照軸的旋轉(zhuǎn)方向測量。在已平衡的轉(zhuǎn)子上，重點正好在附加修正重量的位置的相反方向。

圖6.4影響系數(shù)

相位數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成稱為反射角（flashangle）的另一個826.2.5用雙通道分析儀的一步平衡（one-stepbalancingusingdualchannelanalyzers）原理對于剛性轉(zhuǎn)子，有一步平衡技術(shù)。要求一臺雙通道分析儀、一個沖擊錘、一個或多個加速度計和一個光電轉(zhuǎn)速計。在一步平衡中，帶試驗配重的運轉(zhuǎn)被機器結(jié)構(gòu)在傳感器位置的受控載荷取代，即被沖擊錘對機器的捶擊取代。分析儀可以在使用跨通道分析功能的同時測量和比較輸入載荷（力）和輸出響應(yīng)（振動）。在包括機器的同步成分的頻率范圍內(nèi)，力和振動之間具有幅值和相位的關(guān)系。6.2.5用雙通道分析儀的一步平衡（one-stepb836.2.6使用平衡機與現(xiàn)場平衡的對比（useofbalancingmachinesversusfieldbalancing）用平衡機平衡轉(zhuǎn)子在生產(chǎn)過程中進(jìn)行，在制造之后和最終裝配在軸承座中之前。補償制造誤差。修理后的轉(zhuǎn)子也可以用平衡機平衡?，F(xiàn)場平衡時，不需從軸承座中拆下轉(zhuǎn)子。拆除會引起長時間的停機。因為使用自己的軸承和傳動系統(tǒng)，在工作轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，所以導(dǎo)致振級很小。也可以調(diào)整某些現(xiàn)場因素，例如空氣動力學(xué)、不對中和結(jié)構(gòu)的影響。缺點是必須把平衡設(shè)備運到現(xiàn)場，是不方便的。還伴隨危險，例如松動的平衡重量從高速轉(zhuǎn)子中甩出。6.2.6使用平衡機與現(xiàn)場平衡的對比（useofba846.2.7平衡機（balancingmachines）靜平衡試驗臺不需要主軸，只能修正靜失衡或單面失衡。對于砂輪足夠靈敏。成本低和使用安全。硬支撐平衡機具有剛性的工件支架，較低的靈敏度和較復(fù)雜的電子裝置和組件。要求厚重的、剛性的基礎(chǔ)，在上面永久地固定并且標(biāo)定。相鄰的本底振動可能影響測量結(jié)果。主要用于要求短暫周期的生產(chǎn)活動。圖6.5硬支撐平衡機（IRD平衡機）

6.2.7平衡機（balancingmachines）85立式平衡機用于高可靠性、高精確度要求，或者軸頸之外的轉(zhuǎn)子，例如離合器、飛輪和風(fēng)機。軟支撐平衡機具有柔性的工件支架，較高的靈敏度和簡單的電子裝置和組件。可以放在任何地方，并且在移動時不干擾它們的標(biāo)定設(shè)置。柔性工件支架形成天然的隔振；因此，鄰近的車間活動可以繼續(xù)進(jìn)行，而平衡仍可以達(dá)到精確的水平。帶傳動軟支撐平衡機總是要比硬支撐平衡機取得更精確的平衡結(jié)果。每個修理廠都應(yīng)該有軟支撐平衡機和可能的靜平衡試驗臺立式平衡機用于高可靠性、高精確度要求，或者軸頸之外的轉(zhuǎn)子，例86高速平衡機為了避免嚴(yán)重的湍流功率損失，葉片轉(zhuǎn)子的高速平衡通常在真空室內(nèi)進(jìn)行。集成防爆裝置的真空室使得中小型透平機轉(zhuǎn)子的高速平衡和高速旋轉(zhuǎn)試驗?zāi)軌蛟谲囬g里進(jìn)行。高速平衡機在平衡時伴隨損壞，甚至毀壞轉(zhuǎn)子的危險。采用可以吸收轉(zhuǎn)子突然斷裂釋放的能量的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用安全“壓碎帶”，在重大斷裂事故中容易修復(fù)。平衡機可以廣泛地平衡上至8噸，最大直徑1.7m和最高轉(zhuǎn)速60000rpm的轉(zhuǎn)子。高速平衡機為了避免嚴(yán)重的湍流功率損失，葉片轉(zhuǎn)子的高速平876.2.8平衡極限（balancinglimits）ISO1940是廣泛執(zhí)行的平衡標(biāo)準(zhǔn)。定義平衡質(zhì)量等級（G）為：G=e

ω式中

e=偏心，mm；ω=角速度，弧度/s。9個平衡等級——G0.4，G1，G2.5，G6.3，G16，G40，G100，G250和G630。G0.4最嚴(yán)格，應(yīng)用于陀螺儀的轉(zhuǎn)子、精密磨床的主軸和電樞等。最寬松的是G630，用于大型和剛性安裝的柴油發(fā)動機曲軸。一般常用G2.5和G6.3。前者用于透平機轉(zhuǎn)子，后者應(yīng)用于風(fēng)機、泵、電動機和通用機器。6.2.8平衡極限（balancinglimits）I88美國石油協(xié)會（API）用比ISO標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的方式規(guī)定平衡等級一些行業(yè)要求使用API標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)平衡400kg，10000rpm的轉(zhuǎn)子。失衡為10g，50mm?？紤]半個平面，所以重量減半為200kg。偏心：角速度：ISO1940規(guī)定G2.5用于透平機，符合標(biāo)準(zhǔn)。美國石油協(xié)會（API）用比ISO標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的方式規(guī)定平衡等級一89API指的平衡質(zhì)量與轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量有關(guān)。式中

W=轉(zhuǎn)子重量，kg；N=轉(zhuǎn)速，rpm。規(guī)定每平面允許的最大殘余不平衡量g-mmg-mmAPI偏心：

API幾乎比ISO嚴(yán)格4倍！

API指的平衡質(zhì)量與轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量有關(guān)。式中W=轉(zhuǎn)子重906.3對中6.3.1不對中的后果（consequencesofmisalignment）在聯(lián)軸器的內(nèi)部產(chǎn)生摩擦和彎曲力。引起滾動軸承上的異常應(yīng)力，聯(lián)軸器的磨損和升溫。由于高于設(shè)計的循環(huán)應(yīng)力引起疲勞，軸也會發(fā)生故障。在軸承上的循環(huán)應(yīng)力引起軸向和徑向振動。除過載之外，它們引起的振動傳播到設(shè)備的其他零件。裝備特殊密封件的泵和透平機對于過度振動引起的故障特別敏感。對中精確度取決于機器的類型、轉(zhuǎn)速和要求的可靠性，確定了對中機器所需要的工作量。6.3對中6.3.1不對中的后果（consequenc916.3.2影響對中過程的因素（factorthatinfluencealignmentprocedure）偏心（脫出）的影響（influenceofeccentricity（runout））對中通過基準(zhǔn)點實施。機械加工缺陷使軸端成凸輪形或者偏心。把測頭指軸端B的千分表固定在軸端A。當(dāng)帶著千分表座的軸端A旋轉(zhuǎn)時，千分表指針的讀數(shù)就指示軸端B的偏心。糾正方法是把兩端結(jié)合在一起，然后使兩端一起旋轉(zhuǎn)，從而得到軸端的不對中。這個過程避免了軸端或連軸器轂的脫出和偏心的誤差。6.3.2影響對中過程的因素（factorthati92機器機座（軟腳）的影響（influenceofbaseplateofmachines（softfoot））如果支撐腳不在一個平面上，軸線位置取決于緊固壓緊螺栓的次序。接觸情況可用薄墊片或塞尺檢查。在新安裝，或者基座修改或校正之后，要保證機器腳在同一平面。要連接的機器，支撐平面必須盡可能地平行。允許的公差值一般是0.1mm。在某些重型機器中，即使支撐腳不在同一平面內(nèi)，也可能無法檢測腳下的間隙。機器機座（軟腳）的影響（influenceofbasep93對于軟腳的簡單試驗是安裝有一些剩余偏心的千分表。這時，在一個前腳下面放置墊片，然后記錄讀數(shù)。然后，拿出墊片并且把它放在另一個前腳下面。讀數(shù)應(yīng)該是相同的。同樣的步驟必須在后腳重復(fù)地進(jìn)行。另一種方法是把千分表測頭放在垂直方向。然后用螺栓把機器緊固在基礎(chǔ)上。每次一個地放松每一個螺栓，用千分表記錄差值。任何總是比其他高的讀數(shù)就是該處軟腳的指示器。在腳下放置厚度適當(dāng)?shù)膲|片（大于間隙的）可以使軟腳固定。對于軟腳的簡單試驗是安裝有一些剩余偏心的千分表。這時，在一個94機器軸向位置的影響（influenceofaxialpositionofmachines）軸端的位置指軸端之間的距離（distancebetweenshaftends）（DBSE）。大多數(shù)聯(lián)軸器對允許很大的公差。對于柔性盤聯(lián)軸器，軸向位置誤差使柔性盤承受應(yīng)力和減少壽命。也可能產(chǎn)生軸向推力。如果X是對聯(lián)軸器推薦的DBSE，當(dāng)輸送產(chǎn)品溫度范圍為100～200℃，采用X+0.5mm。在200～250℃時，應(yīng)為X+1mm。電動機軸的浮動中心應(yīng)該是零軸向偏差的位置。轉(zhuǎn)子的浮動極點和浮動中心都應(yīng)標(biāo)記。機器軸向位置的影響（influenceofaxialp95支架的影響（influenceofbracket）特別是隔板聯(lián)軸器，應(yīng)該做垂度檢查。當(dāng)對中支架夾在一個聯(lián)軸器轂上并伸到另一個轂時，下垂傾向可以改變千分表的讀數(shù)，導(dǎo)致曲解和誤差。對于長度超過25～30cm的支架，必須提供附加剛度來減小垂度。在垂直的機器上，不需要檢查。支架垂度檢查方法。把支架安裝在剛性管子上，在最高位置把零點調(diào)到中間，然后從最高到最低滾動管子。記下最低位置的讀數(shù)?？偞苟仁侵Ъ艽苟鹊?倍。為了限制用于檢查垂度的管子本身下垂，應(yīng)按表取跨度。支架的影響（influenceofbracket）特別是966.3.3對中技術(shù)（alignmenttechniques）適當(dāng)方法的選擇以機器的類型、轉(zhuǎn)速、機器的重要性、維修策略和對中的公差為基礎(chǔ)。

如果在其結(jié)構(gòu)中沒有易損壞的零件，僅僅使用直尺就可以平衡轉(zhuǎn)速低于1500rpm，以及較低功率的機器。對于轉(zhuǎn)速為3000rpm及其以上，功率在20kW～1MW的中等范圍，并且安裝了例如機械密封、膨脹波紋管等易損零件的機器，應(yīng)對中到0.1mm以內(nèi)。有必要使用例如千分表和殘余誤差很小的方法。6.3.3對中技術(shù)（alignmenttechniqu97使用千分表對中的規(guī)則（alignmentconventionsusingadialindicator）測頭向里壓，順時針，指示正讀數(shù)。測頭差不多壓到其中間位置?？梢赞D(zhuǎn)動表盤，使零刻度與表針匹配。建議從始點輕推測頭，以保證它沒有卡住并且得到可重復(fù)的讀數(shù)。在背向驅(qū)動機，面向從動機的情況下。相應(yīng)地記錄左和右讀數(shù)。使用千分表對中的規(guī)則（alignmentconventio98對中用的桿件（shaftsetupforalignment）桿連接必須簡單并且剛性好。避免磁性夾具，因為這種固定方式不可靠。選擇支架的指導(dǎo)原則是剛性好，垂度小。圖6.11對中用的桿件圖6.12對中支架

對中用的桿件（shaftsetupforalignme99不對中的類型（typesofmisalignment）不對中由于傾斜和偏移引起，二者結(jié)合。傾斜取決于千分表描述的直徑。角不對中：真實的偏移為千分表讀數(shù)減半。圖6.14徑向不對中（同軸度）

圖6.13傾斜(對應(yīng))

不對中的類型（typesofmisalignment）不100雙表對中法（twodialmethodofalignment）1.

放松聯(lián)軸器螺栓，測量傾斜時不產(chǎn)生約束。2.

在垂直和水平平面測量徑向偏移。千分表放在上（12點）的位置，把零刻度轉(zhuǎn)到與指針一致。兩根軸都手動一整轉(zhuǎn)，在4個位置記錄讀數(shù)。圖6.16千分表設(shè)在上的位置圖6.17密爾單位的讀數(shù)雙表對中法（twodialmethodofalign1013.重新調(diào)整夾具和千分表測頭，在兩個平面測量傾斜。千分表再次旋轉(zhuǎn)一整轉(zhuǎn)，每四分之一記錄讀數(shù)。4.把徑向和端面讀數(shù)轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)膲|片厚度，通過填加和撤出墊片調(diào)整對中。圖6.18千分表設(shè)在上的位置圖6.19“F”表示端面讀數(shù)3.重新調(diào)整夾具和千分表測頭，在兩個平面測量傾斜。千分表再次102對中實例泵固定（FM），電動機填墊片（MTBS）。千分表測頭到電動機前腳（FF）的距離記為“A”。后腳（RF）的距離記為“B”。需要垂直平面，水平平面的計算。圖6.20墊片的計算

對中實例泵固定（FM），電動機填墊片（MTBS）。千分表測頭103垂直平面的計算（calculationsforverticalplane）1．偏移的修正設(shè)上和下位置的偏移讀數(shù)分別是0和－5密爾。如果測頭在電動機（MTBS）上，負(fù)號說明電動機軸比泵軸高。

密爾應(yīng)從前腳和后腳撤出2.5密爾的墊片。

2．傾斜的修正

設(shè)上和下點的讀數(shù)分別是0和－2密爾。如果測頭接觸電動機連軸器轂的后面，負(fù)號說明聯(lián)軸器下點的間隙比上點的窄。千分表畫了一個5英寸的圓。垂直平面的計算（calculationsforverti104=0.4千分之一弧度x=8×0.4=3.2密爾y=18×0.4=7.2密爾（均加墊片）

圖6.21

X和Y值的計算d1=5英寸p1=0－(－0.002)=0.002英寸=0.4千分之一弧度x=8×0.4=3.2密爾圖6.21105垂直對中計算的結(jié)果在A點：偏移計算——撤出2.5密爾的墊片。傾斜計算——填加3.5密爾的墊片。于是，在電動機的前腳下面插入0.7密爾的墊片。在B點：偏移計算——撤出2.5密爾的墊片。傾斜計算——填加7.2密爾的墊片。于是，在電動機的后腳下面插入4.7密爾的墊片。

垂直對中計算的結(jié)果在A點：106水平平面的計算（calculationsforhorizontalplane）從電動機的后面看，左邊是初始讀數(shù)，右邊是最終讀數(shù)。偏移計算：左讀數(shù)：＋1密爾；右讀數(shù)：－6密爾。因為千分表測頭在電動機軸上，負(fù)的右讀數(shù)表示電動機軸線在泵軸線的左邊。偏移=

密爾把電動機的軸線向右移3.5密爾。水平平面的計算（calculationsforhoriz107角計算：當(dāng)千分表測頭接觸電動機連軸器轂的后面，

p1=4－(－6)=10英寸

d1=5英寸于是，

=2千分之一弧度因此：x=2×8=16密爾；y=2×18=36密爾?！笠?。

圖6.22角計算角計算：圖6.22角計算108在A點：偏移計算——右移3.5密爾。傾斜計算——左移16密爾。于是，左移12.5密爾。在B點：偏移計算——右移3.5密爾。傾斜計算——左移36密爾。于是，左移32.5密爾。水平對中計算的結(jié)果在A點：水平對中計算的結(jié)果109這種方法的局限需要計算，這在現(xiàn)場可能有困難。缺少經(jīng)驗的技術(shù)人員可能感到困惑。計算、支架垂度和千分表讀數(shù)誤差。如果有相當(dāng)大的軸向浮動，角讀數(shù)可能是錯誤的。軸的垂直墊片修正應(yīng)先于水平修正。一旦調(diào)整好垂直墊片，就應(yīng)緊固螺栓，然后迅速進(jìn)行垂直平面讀數(shù)的試驗，確認(rèn)精度。如果精度符合要求，就可以放松螺栓，用定位螺栓（如果被提供）做水平對中。這種方法的局限軸的垂直墊片修正應(yīng)先于水平修正。一旦調(diào)整好垂直110三表對中法（threedialmethodofalignment）雙表法中，端面讀數(shù)時，如果有軸向移動，就會得到錯誤的讀數(shù)。三個千分表。Fm——測量傾斜的千分表；Fr——作為傾斜測量基準(zhǔn)（測頭相隔180°）。把千分表設(shè)置為零，然后把軸轉(zhuǎn)過180°。傾斜引起的端面讀數(shù)：圖6.23三表對中裝置三表對中法（threedialmethodofali111顛倒千分表對中法（reversedialmethodofalignment）一般用于雙聯(lián)聯(lián)軸器。優(yōu)點精度不受軸的軸向運動影響。當(dāng)兩根軸一起旋轉(zhuǎn)時，聯(lián)軸器轂上的脫出不影響測量結(jié)果。幾何精度優(yōu)于雙表法。測量對中時，聯(lián)軸器不必打開。垂度和溫升的修正可以結(jié)合在一起。顛倒千分表對中法（reversedialmethodo112圖6.24顛倒千分表法圖6.25使用顛倒千分表法的裝置圖6.24顛倒千分表法圖6.25使用顛倒千分表法的裝113圖6.26千分表隨夾具旋轉(zhuǎn)180°圖6.27千分表A上包含垂度的讀數(shù)千分表A的讀數(shù)是：上：0；下：+20。垂度修正之后的讀數(shù)應(yīng)為：上：0；下：+14。水平讀數(shù)不受垂度的影響。圖6.26千分表隨夾具旋轉(zhuǎn)180°圖6.27千分表A114千分表B的垂度檢查讀數(shù)：上：+18；下：－6。對上、下讀數(shù)加6密爾：上：+24；下：0。因為顯示的千分表讀數(shù)是不對中值的2倍，因此：千分表A徑向偏移7密爾。千分表B徑向偏移12密爾。圖6.28千分表B上包含垂度的讀數(shù)圖6.30角不對中的值千分表B的垂度檢查讀數(shù)：上：+18；下：－6。因為顯示的千分115圖6.31顯示直線延伸到OB的圖圖6.31顯示直線延伸到OB的圖116注意——熱膨脹的補償被連接機器的熱膨脹不同，軸產(chǎn)生與其“冷”的靜止位置的相對位移。導(dǎo)致對中狀態(tài)的惡化，除非采取適當(dāng)?shù)难a償量。如果廠家沒有提供熱膨脹的說明，可以使用以下指南。線膨脹長度增量的公式為：

式中

L=基礎(chǔ)到中心線的高度；

α=材料的熱膨脹系數(shù)；dT=環(huán)境溫度發(fā)生的變化值。注意——熱膨脹的補償被連接機器的熱膨脹不同，軸產(chǎn)生與其117也可以用近似法則快速地確定熱膨脹的大小。該法則規(guī)定：

l對于100℃的溫升，1m長度膨脹1mm；。l增加總量的20%。也可以用近似法則快速地確定熱膨脹的大小。該法則規(guī)定：118激光對中（laseralignment）千分表對中可達(dá)到相當(dāng)高的精度，但是要求技能、訓(xùn)練和經(jīng)驗。容易產(chǎn)生誤差并且要花費大量的時間。使用激光對中逐漸成為絕大多數(shù)機器的首選方法。一些激光系統(tǒng)產(chǎn)生很好的墊片修正數(shù)據(jù)只需要軸旋轉(zhuǎn)不到四分之一轉(zhuǎn)。這些系統(tǒng)有嵌入的對中公差，因此不需要專家來判斷殘留的不對中量。激光束可以長距離穿越，因此可以比較容易地對這樣遠(yuǎn)離的機器進(jìn)行很精確的對中。激光對中（laseralignment）千分表對中可達(dá)到相1196.3.4對中公差（alignmenttolerance）機器不得不剩下一定的殘余不對中。CSIUltraSpec—EasyAlignManual提供了安全的殘余不對中值。這些值以機器的工作轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)。圖6.36對中公差

6.3.4對中公差（alignmenttoleranc1206.4用動力吸震器的共振控制

（resonancevibrationcontrolwithdynamicabsorbers）共振不能被消除，但是是可以控制的。所有的機械系統(tǒng)都有固有頻率。如果固有頻率由于多方面的因素發(fā)生變化，或者由于某些原因偶然與工作頻率一致，就會發(fā)生共振。有時，衰減系統(tǒng)可能是一個簡單的解決方案，但是，可能對機器及/或其零件做費用很高的修改。6.4用動力吸震器的共振控制

（resonancevi121吸震器彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)被附加到主質(zhì)量塊。在先前的共振頻率下，主質(zhì)量塊的運動減少到零。主質(zhì)量塊的能量似乎被動力吸震器“吸收”。即使振蕩器都沒有阻尼，吸震器在這個共振頻率的運動也是有限的。圖6.37共振控制

圖6.38動力吸震器

吸震器彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)被附加到主質(zhì)量塊。在先前的共振頻率下，主122原因是變成了兩個自由度的系統(tǒng)。共振頻率不等于主質(zhì)量塊（吸震器也是）單獨時的初始共振頻率。如果機器正常地不在新固有頻率下工作，可能不是問題，但是在啟動和停車的期間，很大響應(yīng)能夠產(chǎn)生問題。兩個自由度的系統(tǒng)具有兩個固有頻率，相應(yīng)于系統(tǒng)振動的兩個固有模態(tài)。在低頻模態(tài)（頻率低于初始固有頻率）下，初始質(zhì)量塊（M）和吸震器質(zhì)量塊（m）運動方向相同。在高頻模態(tài)下，兩個質(zhì)量塊的相位差180°。原因是變成了兩個自由度的系統(tǒng)。共振頻率不等于主質(zhì)量塊（吸震器1236.4.1動力吸震器的設(shè)計（designingadynamicabsorbers）可以使用簡單的公式設(shè)計動力吸震器。激發(fā)共振的動力級別一般是未知的，因此一些少量的現(xiàn)場調(diào)整是必要的。

把動力吸震器的固有頻率設(shè)計在特定方向。

圖6.39動力吸震器的設(shè)計計算

6.4.1動力吸震器的設(shè)計（designingady1246.4.2動力吸震器的應(yīng)用（applicationsofdynamicabsorbers）對于每次啟動和停止時反復(fù)通過結(jié)構(gòu)共振的機器，為了減小損害而使用動力吸震器。其他分析技術(shù)不行的情況下，驗證共振問題。例如，不能停下機器和做波德圖或“碰撞”試驗?？梢栽谶\轉(zhuǎn)時臨時附加動力吸震器。如果在調(diào)整之后，振動的幅值減小了，就確實是共振問題。如果振動問題不是由于共振產(chǎn)生的，附加的動力吸震器能夠增加共振問題?？梢杂肅形夾具或螺釘固定臨時動力吸震器。如果減輕了振動，就可以留下，直到固定永久吸震器。

6.4.2動力吸震器的應(yīng)用（applicationso125油樣和微粒分析7.1概述

分析潤滑劑狀態(tài)，監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)。提高設(shè)備的可靠性，減少意外故障和停機。磨損機理導(dǎo)致機器零件的劣化。對磨損碎片的識別和分析可以查明磨損的類型、來源。用油樣分析特別應(yīng)用于低速重載的機器，例如柴油發(fā)動機。選擇適當(dāng)?shù)淖R別異常磨損微粒的試驗。油樣和微粒分析7.1概述

1267.2油的基本知識潤滑劑一般含有基礎(chǔ)油?；A(chǔ)油一般是石油起源的。主要來源：原油的精煉；具有潤滑劑理想性質(zhì)的相對純凈成分的合成。7.2.1礦物油（mineraloils）從原油開始，制造基礎(chǔ)油的典型過程：分餾輕質(zhì)沸騰材料，例如汽油、噴氣發(fā)動機燃料、柴油等。去除雜質(zhì)，包括芳香族化合物和極性化合物。蒸餾，產(chǎn)生理想的基礎(chǔ)油黏度等級。脫蠟，提高低溫流動性。精制，提高抗氧化性和熱穩(wěn)定性。7.2油的基本知識潤滑劑一般含有基礎(chǔ)油?；A(chǔ)油一般是石油1277.2.2合成油（syntheticoils）基礎(chǔ)油的另一個來源是原始材料的合成。合成材料的定義：“為了有目的地生產(chǎn)具有某些預(yù)知性質(zhì)的高分子量流體，由低分子量材料的化學(xué)反應(yīng)制成的產(chǎn)品?！焙铣苫A(chǔ)油三種最常用的類型是：1.

聚α烯烴；2.

有機酯；3.

聚乙二醇。特殊的有磷酸脂、硅樹脂和聚苯脂。7.2.2合成油（syntheticoils）基礎(chǔ)油的128合成潤滑劑的優(yōu)點低溫流動性好，流動點低；原始黏度指數(shù)高；氧化安定性好；閃點、燃點和自燃點高；揮發(fā)度低；

無腐蝕性和無毒性。合成材料使用的溫度范圍一般比同樣黏度范圍的石油基潤滑油寬。為了得到必要的高溫?fù)]發(fā)度和低溫黏度性質(zhì)，當(dāng)買不到適合的石油基油的時候，可以把某些合成潤滑油基礎(chǔ)原料與石油基油混合。合成潤滑劑的優(yōu)點低溫流動性好，流動點低；1297.2.3添加劑添加劑（additives）定義為給基礎(chǔ)礦物油帶來新性質(zhì)的材料?；旌咸砑觿┑臄?shù)量和類型取決于要求的特性。清凈劑（detergents）（金屬分散劑（metallicdispersants））抑制整個系統(tǒng)的沉淀物，保持機器零件的清凈。使沉淀物維持懸浮的形式，消除和中和有害的生成物。在金屬表面形成保護(hù)層，防止油泥和積炭。減少酸性材料的產(chǎn)生。典型應(yīng)用是柴油和汽油發(fā)動機。7.2.3添加劑添加劑（additives）定義為給基礎(chǔ)礦130無灰分散劑（ashlessdispersants）使?jié)櫥瑒┲械挠泻ι晌飸腋『头稚ⅰＶ泻土诉@些生成物的影響。有害生成物包括污染物，例如灰塵、水分、燃料、加工材料，以及潤滑劑劣化時的生成物，例如碎片、積炭和氧化物。典型應(yīng)用包括柴油和汽油發(fā)動機油、傳動液、動力方向盤液和某些齒輪油。防銹劑（oxidationandbearingcorrosioninhibitors）

生銹和腐蝕是金屬表面受到氧和酸生成物侵蝕的結(jié)果，由于水和雜質(zhì)而加速。防銹劑能中和酸性物質(zhì)，并且在滑動表面形成保護(hù)膜。無灰分散劑（ashlessdispersants）使?jié)櫥瑒?31抗氧劑（antioxidants）抑制高溫工作條件下的氧化。也稱為氧化抑制劑，通過把氧化生成物轉(zhuǎn)變成良性產(chǎn)物的化學(xué)變化阻礙氧化過程。幾乎所有的潤滑油產(chǎn)品都不同程度地含有抗氧劑。黏度指數(shù)改進(jìn)劑（viscosityindeximprovers）改進(jìn)黏—溫關(guān)系。在高溫下保持潤滑能力。在低溫時，基本原料的溫度性質(zhì)起主要作用，而在高溫時，黏度改進(jìn)劑維持正確的黏度抗氧劑（antioxidants）抑制高溫工作條件下的氧化。132傾點降低劑（pourpointdepressants）提供低溫時的重力流動性質(zhì)。在低溫時阻止蠟的形成。在很多配方中，特別是含有黏度改進(jìn)劑的，補充傾點降低劑是不必要的，因為其他添加劑也有降低傾點的性質(zhì)。極壓，抗磨添加劑（extremepressure,anti-wearadditives）

提供必要承載能力，在邊界潤滑條件下防止運動零件的膠合。消泡劑（foaminhibitors）抑制泡沫的形成。恰當(dāng)?shù)奶砑恿渴菢O其重要的。過量的消泡劑也可能導(dǎo)致過多的泡沫。傾點降低劑（pourpointdepressants）提133乳化劑（emulsifiers）乳化劑減少油的表面張力。破乳劑（demulsifiers）

減少形成乳液的趨勢，促使油與水的分離。抗霧劑（mistsuppressors）

減少油霧的生成，油霧是一種環(huán)境污染源，并且造成油的損失。增稠劑（tackinessagents）增加對金屬的粘附力和粘滯性?？咕鷦╞iocides）劑抑制細(xì)菌和真菌。乳化劑（emulsifiers）乳化劑減少油的表面張力。134工業(yè)用潤滑劑的類型礦物基油與特殊的添加劑混合從而適合于特殊的應(yīng)用：汽車潤滑油（汽油、柴油、特種油）；齒輪和傳動油；曲柄軸箱油；汽輪機油；熱處理用油；熱載體液；液壓油；切削液；鐵路用油；冷凍油；防銹油；橡膠加工用油；紡織機械油；特種油。工業(yè)用潤滑劑的類型礦物基油與特殊的添加劑混合從而適合于特殊的1357.3視情維修和油樣分析

（condition-basedmaintenanceandoilanalysis）1940年代，美國西部的鐵路公司用光譜分析設(shè)備和物理試驗監(jiān)測機車發(fā)動機的潤滑油。1980年代，大多數(shù)北美的鐵路公司把油樣分析作為視情維修程序的基礎(chǔ)。1950年代中期，美國海軍采用光譜測定技術(shù)在飛機上監(jiān)測噴氣發(fā)動機。RollsRoyce也用油樣分析做了監(jiān)測其噴氣渦輪機的實驗。美國陸軍和空軍從1950到1960年代初一直執(zhí)行油樣分析的程序。7.3視情維修和油樣分析

（condition-base1361990年代。在振動監(jiān)測上增加了油樣分析，改進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測程序。振動分析可以檢測共振，油樣分析檢測共振的能力不足。振動分析在檢測油潤滑滑動軸承方面，無論是檢測磨損，還是評定嚴(yán)重性，都不如油樣分析。例如，兩種分析技術(shù)在核電廠的綜合應(yīng)用。顯示了它們的實力及其結(jié)合使用的重要性。根據(jù)機器和預(yù)計的有缺陷狀態(tài)的類型，可以把油樣分析作為唯一的狀態(tài)監(jiān)測手段，或者與振動分析程序結(jié)合使用，或者不用。1990年代。在振動監(jiān)測上增加了油樣分析，改進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測程序。1377.4油樣分析程序的建立

（settingupanoilanalysisprogram）7.4.1設(shè)備檢查（equipmentaudit）設(shè)備的關(guān)鍵程度對選定的設(shè)備，安全、環(huán)境因素、停機代價、維修成本和機器的歷史記錄是機器的決定性因素。設(shè)備元件和系統(tǒng)識別包括關(guān)于機器和了解其復(fù)雜性的全部信息。7.4油樣分析程序的建立

（settingupan138工作參數(shù)定義機器的操作窗口。包括流量、壓力和溫度極限。工作設(shè)備的評定為了識別零件的外觀檢查。必須記錄工作的溫度和壓力、負(fù)載循環(huán)時間、旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)速、過濾器指示器和其他因素。工作環(huán)境惡劣的環(huán)境和環(huán)境污染使?jié)櫥瑒┑男阅芰踊?，最終導(dǎo)致設(shè)備的損壞。必須記錄環(huán)境條件，例如平均溫度、濕度和任何可能的污染物。工作參數(shù)139維修歷史記錄了解從前由于磨損和潤滑問題產(chǎn)生的機器故障，以便建立新的指標(biāo)和極限。取油樣的位置應(yīng)在便于安全、輕松地取樣。為了準(zhǔn)確地提供機器狀態(tài)的信息，油樣必須有典型濃度的磨損微粒。油試驗實際的油試驗包括物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、污染和磨損微粒的檢測。特殊設(shè)備試驗監(jiān)測和預(yù)測潤滑劑和設(shè)備狀態(tài)。額外試驗驗證潤滑劑變化的根原因。維修歷史記錄140新油的原始資料提供潤滑劑物理和化學(xué)試驗的起點。根據(jù)工作條件和時間的變化，調(diào)整潤滑劑的指標(biāo)和報警值。指標(biāo)和報警可以用原始設(shè)備制造廠（OEM）的極限和標(biāo)準(zhǔn)。在很多場合，根據(jù)經(jīng)驗是確定機器的完好性或潤滑劑狀態(tài)的最好方法。數(shù)據(jù)庫的開發(fā)組織設(shè)備的信息和收集的油樣分析結(jié)果，以及特殊機器零件的指標(biāo)和報警指標(biāo)。應(yīng)當(dāng)是用戶界面友好的，并且靈敏地顯示機器的狀態(tài)。新油的原始資料1417.4.2潤滑劑檢查（lubricantaudit）對潤滑油也必須在整個壽命周期內(nèi)以固定的時間間隔取樣和檢查，以保證它們滿足預(yù)期的功能要求。對潤滑劑的要求設(shè)備檢查提供設(shè)備制造廠指定的潤滑劑類型。這里包括檢查潤滑劑是否符合說明書的試驗，例如檢查黏度與工作溫度的關(guān)系。潤滑劑的供應(yīng)商有信譽的供應(yīng)商。為了檢查供貨的質(zhì)量，應(yīng)對潤滑劑取樣并且做試驗。7.4.2潤滑劑檢查（lubricantaudit）對142油的保管有組織的方法，例如貼標(biāo)簽