機械振動問題診斷與判別

機械振動問題診斷與判別1振動大小與單位轉(zhuǎn)換Peak x2.000= PeaktopeakRMS x2.828= PeaktopeakPeaktopeak x0.500= PeakRMS x1.414= PeakPeak x0.707= RMSPeaktoPeak x0.354= RMSmili-seconds(ms) x1000= SecondsMicro-second(us) x1000=msHertz(Hz) =CPS(次/秒鐘)CPM =次/分鐘RPM =轉(zhuǎn)/分鐘Orders =CPM/1倍轉(zhuǎn)速RPMCPM/60 =HzHz x60 =CPM2靜不平衡的振動振動量:徑向大,軸向相對小振動主頻:１倍頻(徑向)兩軸承處的振動方向:同方向(相位0度)3偶不平衡的振動(無靜不平衡)振動量:徑向大,軸向相對小振動主頻:１倍頻(徑向),１倍頻(軸向)兩軸承處的振動方向:反方向(相位180度)平衡方法:至少需要兩個面的平衡4動不平衡的振動(靜+偶不平衡)振動量:徑向大,軸向相對小振動主頻:１倍頻(徑向),１倍頻(軸向)兩軸承處的振動方向:反方向(相位180度)平衡方法:至少需要兩個面的平衡5懸臂轉(zhuǎn)子動不平衡的振動振動量:徑向大,軸向大振動主頻:１倍頻(徑向),１倍頻(軸向)兩軸承處的振動方向:同或反方向(相位0或180度)平衡方法:至少需要1~2個面的平衡

(視轉(zhuǎn)速與寬/徑比決定)6角不對心的振動(傳動連軸系統(tǒng))振動量:徑向大,軸向大(徑向彎曲力,軸向伸直力)振動主頻:１xrpm,2xrpm,3xrpm…(徑/軸向) 2xrpm最大傳動與被傳動軸的振動方向:反方向(相位180度)平衡方法:無法校平衡,需要對心7平行度不對心的振動(傳動連軸系統(tǒng))振動量:徑向大,軸向大(徑向彎曲力,軸向伸直力)振動主頻:１xrpm,2xrpm,3xrpm…(徑/軸向) 2xrpm最大傳動與被傳動軸的振動方向:反方向(相位180度)平衡方法:無法校平衡,需要對心8軸承不對心的振動主軸組裝時常使用加熱或冷卻後干涉組裝產(chǎn)生預(yù)壓由於套筒或心軸精度與組裝技巧產(chǎn)生兩種不對心內(nèi)軸承翹起,及外軸承翹起使軸心不對心振動量:軸向大(徑向彎曲力,軸向伸直力)振動主頻:１xrpm,2xrpm,3xrpm(軸向) 2xrpm最大軸承處之兩兩相對的軸向振動方向:

內(nèi)軸承翹起=皆反方向(相位180度)

外軸承翹起=

只有一組反方向內(nèi)軸承翹起使主軸不對心是隨 轉(zhuǎn)動角度變化一直存在外軸承翹起使主軸不對心是 在特定轉(zhuǎn)動角度發(fā)生平衡方法:無法校平衡,

需要重新組裝9結(jié)構(gòu)或組裝件鬆動產(chǎn)生的振動由於結(jié)構(gòu)件鬆動產(chǎn)生振動振動量:徑向大(離心力使結(jié)構(gòu)脫離固定端)振動主頻:１xrpm(徑向)轉(zhuǎn)子軸承處與個別接合件之振動方向:

皆反方向(相位180度)〔Ｖ1-VN]=180度+/-30度

10地腳或地基鬆動產(chǎn)生的振動由於安裝時地基不穩(wěn)產(chǎn)生振動振動量:任意向皆大(離心力使機臺脫離固定端)振動主頻:1xrpm,2xrpm(任意向)或有次倍頻(1/2,2/2,3/2,…xrpm)

11軸承鬆動產(chǎn)生的振動由於軸承安裝時預(yù)壓不足或與心軸或 套筒有間隙產(chǎn)生振動振動量:徑向加速度值超過2G’s如果徑向加速度小於2G’s則可能是軸承安裝不對心振動主頻:1xrpm,2xrpm,3xrpm…(徑向)

鬆動產(chǎn)生主軸或軸承的撞擊能量12軸彎曲或熱變形致軸彎曲的振動由於主軸安裝時已經(jīng)彎曲或因為熱變形產(chǎn)生軸彎曲因而產(chǎn)生振動振動量:軸向大振動主頻:1xrpm,2xrpm(軸向)當(dāng)彎曲處在兩軸承中間則軸向1xrpm大當(dāng)彎曲處靠近軸承端則軸向2xrpm大兩軸承處的軸向振動方向:相反(180度)量測軸向四個角度的振動相位以區(qū)別 軸承內(nèi)外環(huán)翹起的不對心振動 13皮帶輪偏心(偏擺)振動由於皮帶輪偏心(偏擺)傳動時產(chǎn)生振動振動量:徑向大(皮帶張力一鬆一緊)振動主頻:1xrpm(徑向)皮帶輪偏心會被誤認(rèn)為動平衡不好軸承處的水平與垂直向振動:方向相反或同向(180度或0度)惟一方法:換皮帶輪或重新調(diào)整皮帶輪偏擺 14皮帶輪傳動不對心振動由於皮帶輪不對心,傳動時產(chǎn)生皮帶振動振動量:軸向大振動主頻:1xrpm(皮帶的軸向頻率)皮帶輪傳動雖然允許較大的平行與不對心度 但過大的安裝公差仍然會提早磨損主軸的壽命傳動與被傳動軸處的軸向振動:方向相反(180度)有時轉(zhuǎn)動時可使皮帶在皮帶輪上跳動正逆轉(zhuǎn)時也會出現(xiàn)皮帶向特定邊皮帶輪擋片拍打皮帶轉(zhuǎn)速rpm =(px皮帶輪直徑x皮帶輪轉(zhuǎn)速rpm)/(皮帶長度) 15滾珠/柱軸承損壞振動滾珠或滾柱軸承損壞特徵頻率FTF(FundamentalTrain(Cage)Frequency:保持器頻率) FTF

=

(1/2)x[1-(BD/PD)Cos(q)]內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動

FTF

=

(1/2)x[1+(BD/PD)Cos(q)]外環(huán)轉(zhuǎn)動BSF(BallSpinFrequency:滾珠旋轉(zhuǎn)頻率) BSF

=

[PD/

2BD]x[1-(BD/PD)2x(Cos(q))2]BPFO(BallPassFrequencyOuter:滾珠通過外環(huán)頻率)

BPFO

=

(NB/

2)x[1-(BD/PD)Cos(q)]BPFI(BallPassFrequencyInner:滾珠通過內(nèi)環(huán)頻率)

BPFO

=

(NB/

2)x[1+(BD/PD)Cos(q)] NB:珠數(shù)

PD:軸承節(jié)圓直徑

BD:珠徑

q:接觸壓力角度16軸承保持器損壞振動保持器（Cage/Separator/Train)一般是使?jié)L珠間不接觸及減少滑動與磨損,本身不受力,但使?jié)L珠的力量在軸承旋轉(zhuǎn)時保持力量均勻受力FTF(FundamentalTrain(Cage)Frequency:保持器頻率) FTF

=

(1/2)x[1-(BD/PD)Cos(q)]內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動或 FTF

=

[1/2-(1.2/NB)]內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(估算值) FTF

=

(1/2)x[1+(BD/PD)Cos(q)]外環(huán)轉(zhuǎn)動或 FTF

=

[1/2+(1.2/NB)]外環(huán)轉(zhuǎn)動(估算值)

17軸承滾珠/柱損壞振動軸承滾珠/柱如果有損壞的情形,其2倍滾珠自轉(zhuǎn)頻率為主要頻率BSF(BallSpinFrequency:滾珠旋轉(zhuǎn)頻率) BSF

=

[PD

/2BD]x[1-(BD/PD)2x(Cos(q))2]或 BSF

=

?[(NB/2)-(1.2/NB)](估算值)

18軸承內(nèi)外/環(huán)損壞振動軸承內(nèi)外/環(huán)損壞主要頻率BPFO(BallPassFrequencyOuter:滾珠通過外環(huán)頻率) BPFO

=

(NB

/2)x[1-(BD/PD)Cos(q)]或 BPFO

=

[(NB/2)-1.2](估算值) BPFI(BallPassFrequencyInner:滾珠通過內(nèi)環(huán)頻率)

BPFI

=

(NB

/2)x[1+(BD/PD)Cos(q)]或 BPFI

=

[(NB/2)+1.2](估算值)

19齒輪齧合振動齒輪齧合頻率的分析頻寬: 3.25倍的齧合頻繁以上軸承頻率的分析頻寬: 50倍的主軸轉(zhuǎn)速以上齒輪齧合頻率(GearMeshingFrequency:GMF)傳動齒輪稱為Gear:G,被動齒輪稱為Pinion:P傳動齒輪齒數(shù):#TeethGear,轉(zhuǎn)速:RPMGear被動齒輪齒數(shù):#TeethPinion,轉(zhuǎn)速:RPMpinion

GMF=[#TeethGearxRPMGear]=[#TeethPinionxRPMpinion]20齒輪過度磨損的振動齒輪軸的自然頻率齒輪如果過度磨損其齧合頻率處出現(xiàn)邊頻邊頻的頻率為嚴(yán)重磨損之齒輪軸轉(zhuǎn)速頻率嚴(yán)重磨損之齒輪軸一般會因為齒輪間的撞擊而被激發(fā)出此齒輪軸的自然頻率此齒輪軸的自然頻率處會有邊頻產(chǎn)生齒輪齧合頻率的三倍頻會很明顯:3xGMF除了以頻譜判斷外,一般可分析油品及目視皆可判斷21齒輪過度負(fù)荷的振動齧合頻率上下跳動時表示輸出或負(fù)荷變化大齒輪傳動在設(shè)計上都有一定的最高負(fù)荷,一般在使用上建議實際的工作負(fù)荷在最高負(fù)荷的80%為佳齒輪傳動過度負(fù)荷,齧合頻率明顯增大,並出現(xiàn)邊頻提早齒輪磨損齧合頻率明顯增大且出現(xiàn)邊頻,表示輸出的扭矩會不穩(wěn)定22齒輪偏擺或背隙的振動邊頻率上下跳動且左右大小不一致齒輪與齒輪軸不同心產(chǎn)生偏擺,其振動信號類似不平衡振動:1xrpm大產(chǎn)生偏擺的齒輪軸的轉(zhuǎn)速頻1xrpm出現(xiàn)振幅忽大忽小的情形齧合頻率處出現(xiàn)明顯邊頻,邊頻的頻率為產(chǎn)生偏擺的齒輪軸的1xrpm此種情況的邊頻是一邊大一邊小,不均衡分布由於此時齒輪齧合時滑動負(fù)荷的變化大,1xGMF及3xGMF皆會明顯變大再變小偏擺的齒輪軸或有背隙的齒輪軸因撞擊而激發(fā)出此齒輪軸的自然頻率增加工作負(fù)荷會明顯降低此振動信號23齒輪軸不對心的振動齒輪不對心,頻譜顯示:2xGMF振幅會很大由於齒輪節(jié)圓齧合不正常,不對心齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率成為邊頻此種情況齒輪齧合頻率的2倍邊頻明顯,而且成不對稱高度出現(xiàn),一般左邊較低的邊頻振幅比較高除了頻譜分析外,目視齒輪齧合痕跡及使用量表檢查齒輪軸不對心亦是確認(rèn)問題的方法24齒輪軸或齒輪盤鬆動的振動齒輪軸的軸承或齒輪盤與軸的安裝有間隙,頻譜顯示:1xrpm,2xrpm,3xrpm…及1xGMF,2xGMF,3xGMF,…齒輪齧合頻率在高階處會越大由於有間隙,衝擊能量激發(fā)結(jié)構(gòu)及傳動軸的自然頻率,因此有寬頻的能量信號25齒輪Hunting的振動兩個齒輪如果各有一處是齒形最差齒,旋轉(zhuǎn)久了一定會重逢,此時振動變大其振動特徵頻率為:GMF/兩個齒輪齒數(shù)的最小公倍數(shù)此久久最差齒輪碰在一起的振動特性稱為Hunting齒輪齧合頻率處及齒輪軸1xrpm處皆出現(xiàn)Hunting的邊頻26AC馬達的振動馬達同步速度

Nsynch=120x(輸入之電頻率Hz)/極數(shù)

Nsynch=[(2x(輸入之電頻率cpm)]/極數(shù),滑差頻率(SlipFrequency)

Fslip=Nsynch–馬達真正轉(zhuǎn)速rpm極通過頻率(PolePassingFrequency)

Fpole=Fslipx極數(shù)轉(zhuǎn)子槽通過頻率(RotorBar[slot]PassingFrequency)

Frbpf=rpmx極數(shù)輸入之電頻率=LF(LineFrequency)(當(dāng)輸入之電頻率為60Hz)

同步轉(zhuǎn)速rpm 極數(shù)

3600 2 1800