第五章第五章 航空发动机振动航空发动机振动监测与诊断监测与诊断1航空发动机的主要激振源航空发动机的主要激振源转子激振源转子激振源p转子不平衡（转子不平衡（振动频率与转速相等振动频率与转速相等）单圆盘转子单圆盘转子2临界转速：临界转速： 旋旋转转机机械械在在启启停停升升降降速速过过程程中中，往往往往在在某某个个(或或某某几几个个)转转速速下下出出现现振振动动急急剧剧增增大大的的现现象象。原原因因往往往往是是由由于于转转子子系系统统处处于于临临界界转转速速附附近近产产生共振。生共振。 转转子子的的临临界界转转速速个个数数与与转子的自由度相等。转子的自由度相等。p 支支承承不不对对中中（振振动动频频率率为转子转速两倍为转子转速两倍）航空发动机的主要激振源航空发动机的主要激振源3航空发动机的主要激振源航空发动机的主要激振源气动激振力气动激振力轴承激振源轴承激振源齿轮激振源齿轮激振源4转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析转子系统、转子振动与转子故障的关系转子系统、转子振动与转子故障的关系p振振动动广广泛泛存存在在。设设备备在在动动态态下下都都会会或或多多或或少少地地产生一定的振动。产生一定的振动。p振振动动监监测测具具有有有有效效性性。当当设设备备发发生生异异常常或或故故障障时，振动将会发生变化，一般表现为振幅加大。时，振动将会发生变化，一般表现为振幅加大。p振振动动具具有有可可识识别别性性。由由不不同同类类型型、性性质质、原原因因和和部部位位产产生生的的故故障障所所激激发发的的振振动动具具有有不不同同的的特特征。征。p振振动动识识别别具具有有复复杂杂性性。振振动动信信号号性性质质、特特征征不不仅与故障有关，而且还与系统的固有特性有关。仅与故障有关，而且还与系统的固有特性有关。5转子系统、转子振动和转子故障之间的分类转子系统、转子振动和转子故障之间的分类p转子振动分类转子振动分类 横向振动横向振动发生在包括转轴的横向平面内（发生在包括转轴的横向平面内（xoy） 轴向振动轴向振动发生在转轴的轴线方向上（发生在转轴的轴线方向上（x轴）轴） 扭转振动扭转振动沿转轴轴线发生的扭振沿转轴轴线发生的扭振转子系统模型转子系统模型转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析6p 转子系统分类转子系统分类 刚刚性性转转子子系系统统工工作作转转速速在在（一一阶阶）临临界界以以下下的的转转子子系系统统。目目前前大大多多数数低低速速（工工作作频频率率100Hz）旋转机械均属于柔性转子系统。）旋转机械均属于柔性转子系统。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析7p转子故障分类转子故障分类转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析8监测参数监测参数p动态参数动态参数n振振幅幅：表表示示振振动动的的严严重重程程度度，可可用用位位移移、速速度或加速度表示度或加速度表示n振振动动烈烈度度：近近年年来来国国际际上上已已统统一一使使用用振振动动烈烈度作为描述机器振动状态的特征量度作为描述机器振动状态的特征量n相相位位：动动态态特特性性、故故障障特特性性及及转转子子的的动动平平衡衡等具有重要意义等具有重要意义转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析9p静态参数静态参数n轴轴心心位位置置：在在稳稳定定情情况况下下，轴轴承承中中心心相相对对于于转转轴轴颈中心的位置轴轴颈中心的位置n轴向位置轴向位置n差胀：转子与静子之间轴向间隙的变化值差胀：转子与静子之间轴向间隙的变化值n对中度：轴系转子之间的连接对中程度对中度：轴系转子之间的连接对中程度n温度：轴瓦温度反映轴承运行情况温度：轴瓦温度反映轴承运行情况n润滑油压：反映滑动轴承油膜的建立情况润滑油压：反映滑动轴承油膜的建立情况转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析10旋转机械振动故障分析常用方法旋转机械振动故障分析常用方法p时间波形法时间波形法通过观察振动波形的特征来获通过观察振动波形的特征来获取诊断信息取诊断信息转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析含有周期成分及随机噪声的振动波形含有周期成分及随机噪声的振动波形经平滑处理后的振动波形经平滑处理后的振动波形11转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析径向点触摩擦时的振动波形径向点触摩擦时的振动波形12 在在正正常常的的状状态态下下，波波形形图图应应为为较较平平滑滑的的正正弦弦波，且重复性好。波，且重复性好。 （1）动动不不平平衡衡时时，在在一一个个周周期期内内为为典典型型的的正正弦波；弦波； （2）对对中中不不良良时时，在在一一个个周周期期内内为为波波峰峰翻翻倍倍，波形光滑、稳定、重复性好；波形光滑、稳定、重复性好； （3）摩摩擦擦时时，波波峰峰多多，波波形形毛毛糙糙、不不稳稳定定、或有削波；或有削波； （4）自自激激振振荡荡（油油膜膜涡涡动动，旋旋转转脱脱离离）时时，波形杂乱、重复性差、波动性大。波形杂乱、重复性差、波动性大。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析13p 频谱分析法频谱分析法n 幅值谱及相位谱幅值谱及相位谱转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析幅值谱幅值谱 正正常常运运转转状状态态下下，一一倍倍频频最最大大，二二倍倍频频次次之之、约约小小于于一一倍倍频频的的一一半半，三三倍倍频频、四四倍倍频频x倍倍频频逐逐步参差递减，低频（即小于一倍频的成份）微量。步参差递减，低频（即小于一倍频的成份）微量。 14 一一倍倍频频转转子子不不平平衡衡、轴轴承承工工作作不不良良、对对中中不良等均会引起一倍频增大，发生概率依次降低。不良等均会引起一倍频增大，发生概率依次降低。 二二倍倍频频转转子子对对中中不不良良、轴轴弯弯曲曲、松松动动等等，主要是对中不良。主要是对中不良。 0.5倍倍频频油油膜膜失失稳稳；轴轴承承工工作作不不良良（如如间间隙隙、接接触触、摇摇摆摆等等）；旋旋转转失失速速（喘喘振振的的先先兆兆）的的频频率率为为(0.40.8)倍工频，也有可能。倍工频，也有可能。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析DDDD15n阶比幅值谱阶比幅值谱转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析阶比幅值谱阶比幅值谱16转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析n自功率谱图自功率谱图滚动轴承的功率谱图滚动轴承的功率谱图 优点：优点：它可以把能量集中的谱峰更加突出地表现出来。它可以把能量集中的谱峰更加突出地表现出来。它它不不仅仅可可以以表表现现某某些些特特征征频频率率值值的的能能量量集集中中状状况况，而而且且可以研究某一段频带范围内能量分布的水平。可以研究某一段频带范围内能量分布的水平。它比幅值谱有更加广泛的用途。它比幅值谱有更加广泛的用途。17p 轴心轨迹图轴心轨迹图 轴轴心心轨轨迹迹是是指指转转子子轴轴心心点点相相对对于于轴轴承承座座运运动动而而形成的轨迹。形成的轨迹。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析18轴心轨迹的合成轴心轨迹的合成转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析19转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析不平衡不平衡n 轴心轨迹的形轴心轨迹的形状状20不对中不对中油膜涡动油膜涡动转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析21转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析转子与静止部件的碰撞和摩擦转子与静止部件的碰撞和摩擦22转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析n 轴心轨迹的旋转方向轴心轨迹的旋转方向 若若轴轴的的旋旋转转方方向向与与轴轴心心轨轨迹迹旋旋转转方方向向一一致致，称称为正向进动。反之，称为反向进动。为正向进动。反之，称为反向进动。 当当转转子子具具有有不不平平衡衡、不不对对中中、油油膜膜涡涡动动等等故故障障时时表表现现为为正正向向进进动动；当当转转子子与与定定子子发发生生摩摩擦擦时时，表表现为反向进动。现为反向进动。n 轴心轨迹的稳定性轴心轨迹的稳定性 一一般般情情况况下下，轴轴心心轨轨迹迹保保持持稳稳定定。一一旦旦发发生生形形状状大大小小的的变变化化或或轨轨迹迹紊紊乱乱，则则揭揭示示机机器器运运行行状状态态已已发生变化或进入异常。发生变化或进入异常。23转轴随转速变转轴随转速变化时的工频振化时的工频振动矢量图动矢量图p 转速跟踪法转速跟踪法n 奈奎斯特图分析法（极坐标图）奈奎斯特图分析法（极坐标图）转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析24n 波特图波特图振幅与频率，相位与频率的关系曲线振幅与频率，相位与频率的关系曲线 010203040506070809001020304050振幅 / m m频率/ Hz01020304050607080903033027021015090相位角/ 度频率/ Hz 从从波波特特图图中中可可以以得得到到：转转子子系系统统在在各各个个转转速速下下的的振振幅幅和和相相位位、转转子子系系统统在在运运行行范范围围内内的的临临界界转转速速值值、转转子子系系统统阻阻尼尼大大小小和和共共振振放放大大系系数数、综综合合转转子子系系统统上几个测点可以确定转子系统的各阶振型。上几个测点可以确定转子系统的各阶振型。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析25 利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小。因和阻尼大小。 n瀑布图瀑布图 转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析26转子系统振动故障机理及特征分析转子系统振动故障机理及特征分析p 转子不平衡转子不平衡n 原因原因转转子子系系统统质质量量偏偏心心（制制造造误误差差、装装配配误误差差、材质不均材质不均）；）；转转子子部部件件出出现现缺缺损损（腐腐蚀蚀、摩摩擦擦、局局部部破破损损等）。等）。 转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析27n 特征特征时域特征时域特征 呈现为类似简谐振动的波形；呈现为类似简谐振动的波形； 由由于于其其他他振振动动信信号号源源（松松动动、不不动动中中、轴轴承承磨磨损损、噪噪声声）的的影影响响，实实际际的的信信号号不不会会是是标标准准的的正弦波。正弦波。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析28 频谱特征频谱特征工频的工频的1倍频能量较大。倍频能量较大。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析29 轴心轨迹轴心轨迹轴轴在在各各个个方方向向上上刚刚度度有有差差别别，转转子子轴轴心心轨轨迹迹通通常常为椭圆。为椭圆。同步采集H方向V方向转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析30例例：某某大大型型离离心心式式压压缩缩机机组组蒸蒸汽汽透透平平经经检检修修更更换换转转子子后后，机机组组启启动动时时发发生生强强烈烈振振动动。压压缩缩机机两两端端轴承处径向振幅达到报警值，机器不能正常运行。轴承处径向振幅达到报警值，机器不能正常运行。压缩机振动特征压缩机振动特征转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析31振动特征分析振动特征分析时域波形为正弦波时域波形为正弦波频频域域中中能能量量集集中中于于1倍倍频频，有有突突出出的的峰峰值值，高次谐波分量较小高次谐波分量较小轴心轨迹为椭圆轴心轨迹为椭圆诊断意见：强烈振动的原因是诊断意见：强烈振动的原因是转子不平衡转子不平衡转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析32n 分类分类固有不平衡固有不平衡转子弯曲转子弯曲转子热弯曲转子热弯曲转子部件脱落转子部件脱落联轴节精度不良联轴节精度不良转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析联轴节精度不良引起的初始弯曲联轴节精度不良引起的初始弯曲a a）端面偏摆）端面偏摆 b b）径向偏摆）径向偏摆33p 转子不对中转子不对中n分类分类DDDDDDDDDDDD平行不对中平行不对中角度不对中角度不对中组合不对中组合不对中转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析34n特征特征振振动动的的形形态态特特征征：平平行行不不对对中中主主要要引引起起转转子子的的径径向向振振动动，角角度度不不对对中中除除了了引引起起径径向向振振动动外外还还引起轴向振动。引起轴向振动。振振动动的的频频率率特特征征：径径向向振振动动频频率率为为两两倍倍或或四四倍倍旋转频率，同时也存在高倍频振动。旋转频率，同时也存在高倍频振动。 转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析35不对中轴心轨迹不对中轴心轨迹转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析36涡动频率约为：涡动频率约为： p 油膜涡动及油膜振荡油膜涡动及油膜振荡转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析油膜振荡：转子的涡油膜振荡：转子的涡动频率和转子的固有动频率和转子的固有频率接近时发生的自频率接近时发生的自激振荡。激振荡。37油膜振荡轴心轨迹油膜振荡轴心轨迹转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析38n特征特征油膜振荡是自激产生的；油膜振荡是自激产生的；发发生生油油膜膜振振荡荡之之前前一一般般会会有有油油膜膜涡涡动动现现象象，轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率。轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率。油油膜膜振振荡荡发发生生后后，振振幅幅急急剧剧增增大大，继继续续提提高高转速，振幅也不会下降。转速，振幅也不会下降。转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析39p转静碰摩转静碰摩p基座或装配松动基座或装配松动转子系统常见故障机理分析转子系统常见故障机理分析转子与静止部件的碰撞和摩擦转子与静止部件的碰撞和摩擦40齿轮故障的常见形式齿轮故障的常见形式 弯曲疲劳与断齿弯曲疲劳与断齿齿面接触疲劳齿面接触疲劳齿面磨损齿面磨损齿面胶合和擦伤齿面胶合和擦伤齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断41齿轮故障的原因齿轮故障的原因p制造误差制造误差 齿齿轮轮制制造造误误差差主主要要有有偏偏心心、齿齿距距偏偏差差和和齿齿形误差等。形误差等。 偏偏心心指指齿齿轮轮的的几几何何中中心心和和旋旋转转中中心心不不重重合合，齿齿距距偏偏差差指指齿齿轮轮的的实实际际齿齿距距与与公公称称齿齿距距有有较较大大误差，齿形误差指渐开线齿廓有误差。误差，齿形误差指渐开线齿廓有误差。齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断42齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断p装配不良装配不良 由由于于装装配配技技术术和和装装配配方方法法等等原原因因，通通常常会会造造成成“一一端端接接触触”和和齿齿轮轮轴轴的的直直线线性性偏偏差差( (不不同同轴轴、不不对对中中) ) 等等异异常常现现象象。这这会会造造成成轮轮齿齿负负荷荷不不匀匀，个个别别齿齿负负荷荷过过重重引引起起早早期期磨磨损损，严严重重时时甚甚至至引引起起断裂等。断裂等。 43p润滑不良润滑不良 对对于于高高速速重重载载齿齿轮轮，润润滑滑不不良良会会导导致致齿齿面面局局部过热，造成色变、胶合等故障。部过热，造成色变、胶合等故障。p超载超载 对对于于工工作作负负荷荷不不平平稳稳的的齿齿轮轮驱驱动动装装置置，经经常常会会出出现现过过载载现现象象，如如果果没没有有适适当当的的保保护护措措施施，就就会会造造成成轮轮齿齿过过载载断断裂裂，或或者者长长期期过过载载导导致致大大量量轮轮齿根部疲劳裂纹、断裂。齿根部疲劳裂纹、断裂。p操作失误操作失误 操操作作失失误误通通常常包包括括缺缺油油、超超载载、长长期期超超速速等等，都会造成齿轮损伤、损坏。都会造成齿轮损伤、损坏。齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断44 齿轮振动机理齿轮振动机理p 齿轮振动特征频率的计算齿轮振动特征频率的计算n 齿轮和轴的转动频率齿轮和轴的转动频率fr谐频谐频齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断式中，式中，n为齿轮及轴的转速（为齿轮及轴的转速（r/min）。）。45n 齿轮的啮合频率齿轮的啮合频率fcn 齿轮的固有频率齿轮的固有频率齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断式中，式中，fr1主动轮的旋转频率主动轮的旋转频率(Hz)； z1主动轮的齿数；主动轮的齿数； fr2从动轮的旋转频率从动轮的旋转频率(Hz) z2从动轮的齿数。从动轮的齿数。46p边频带边频带 在在齿齿轮轮箱箱的的振振动动频频谱谱中中，啮啮合合频频率率或或其其高高阶阶谐谐频频附附近近存存在在着着一一些些等等间间距距的的频频率率成成分分，称称为为边边频带。频带。 边频带由边频带由幅值调制幅值调制和和频率调制频率调制形成。形成。频率调制及其边频频率调制及其边频幅值调制及其边频幅值调制及其边频齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断47n幅值调制幅值调制 幅幅值值调调制制是是由由于于齿齿面面载载荷荷波波动动对对振振动动幅幅值值的的影响而造成的。影响而造成的。 比如齿轮的偏心、加工误差、齿轮故障比如齿轮的偏心、加工误差、齿轮故障 在在齿齿轮轮信信号号中中，啮啮合合频频率率成成分分通通常常是是载载波波成成分，齿轮轴旋转频率成分通常是调制波成分。分，齿轮轴旋转频率成分通常是调制波成分。 齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断48调幅后的信号：调幅后的信号：x1(t)=A(1+ecos2frt)Xsin(2fzt+)旋转振动信号：旋转振动信号：a(t)=A(1+ecos2frt) 啮合振动信号：啮合振动信号：x (t)=Xsin(2fzt+)调幅信号及频谱调幅信号及频谱齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断49齿轮存在局部缺陷时，形成的边频带数量多且均匀。齿轮存在局部缺陷时，形成的边频带数量多且均匀。齿齿轮轮存存在在分分布布缺缺陷陷时时，形形成成的的边边频频带带比比较较高高而而且且窄窄。而而且且齿齿轮轮上上的的缺缺陷陷分分布布越越均均匀匀，频频谱谱上上的的边边频频带带就就越越高、越集中。高、越集中。 齿轮缺陷分布对边频带的影响齿轮缺陷分布对边频带的影响齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断50n频率调制频率调制 齿轮齿距不均匀时，或者齿轮转速不均匀。齿轮齿距不均匀时，或者齿轮转速不均匀。频率调制及其边带频率调制及其边带齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断51p附加脉冲附加脉冲 附附加加脉脉冲冲是是回回转转频频率率的的低低次次谐谐波波。平平衡衡不不良良、对对中中不不良良和和机机械械松松动动等等，均均是是回回转转频频率率的的低低次次谐谐波波振振源源，但但不不一一定定与与齿齿轮轮缺缺陷陷直直接接有有关关。附附加加脉脉冲冲的的影影响响一一般般在在啮啮合合频率以下。频率以下。附加脉冲示意图附加脉冲示意图齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断52载荷对隐含谱线分量和啮合分量的影响载荷对隐含谱线分量和啮合分量的影响(a)(a)轻载轻载 （b b）满载）满载齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断p隐含谱线隐含谱线 隐隐含含谱谱线线是是功功率率谱谱上上的的一一种种频频率率分分量量，产产生生的的原原因因是是由由于于加加工工过过程程中中带带来来的的周周期期性缺陷。性缺陷。p轴承振动轴承振动53正常齿轮的时域特征与频域特征正常齿轮的时域特征与频域特征(1)(1)时域特征时域特征正常齿轮由于刚度的影响，其波形为周正常齿轮由于刚度的影响，其波形为周期性的衰减波形。其低频信号具有近似正弦波的期性的衰减波形。其低频信号具有近似正弦波的啮合波形。啮合波形。正常齿轮的低频振动波形正常齿轮的低频振动波形 齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断54(2)(2)频域特征频域特征 正正常常齿齿轮轮的的信信号号反反映映在在功功率率上上，有有啮啮合合频频率率及及其其谐谐波波分分量量，即即有有nfc（n n1,2,1,2,），且且以以啮啮合合频频率率成成分分为为主主，其其高高次次谐谐波波依依次次减减小小；同同时时，在在低低频频处处有齿轮轴旋转频率及其高次谐波有齿轮轴旋转频率及其高次谐波mfr（m m1 1，2 2，）。）。 正常齿轮的频谱正常齿轮的频谱齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断55故障齿轮的时域特征与频域特征故障齿轮的时域特征与频域特征p 均匀磨损均匀磨损(a)(a) 高频振动高频振动 (b)(b)低频振动低频振动均匀磨损时的频谱均匀磨损时的频谱齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断56p 齿轮偏心齿轮偏心齿轮偏心的频谱齿轮偏心的频谱齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断偏心齿轮的振动时域波形偏心齿轮的振动时域波形57p齿轮不同轴齿轮不同轴 指指由由于于齿齿轮轮和和轴轴装装配配不不当当造造成成的的齿齿轮轮和和轴轴不不同同轴轴。不不同同轴轴故故障障会会使使齿齿轮轮产产生生局局部部接接触触，导导致致部分轮齿承受较大的负荷。部分轮齿承受较大的负荷。不同轴齿轮的频谱不同轴齿轮的频谱 齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断不同轴齿轮波形不同轴齿轮波形58p齿轮局部异常齿轮局部异常齿轮的局部异常齿轮的局部异常1-1-齿根部有裂纹；齿根部有裂纹；2-2-局部齿面磨损；局部齿面磨损；3-3-局部齿形误差；局部齿形误差；4-4-断齿断齿局部异常齿轮的振动波形局部异常齿轮的振动波形局部异常的齿轮频谱局部异常的齿轮频谱 齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断59p齿距误差齿距误差 指指一一个个齿齿轮轮的的各各个个齿齿距距不不相相等等，存存在在有有误误差差。齿距误差是由齿形误差造成的。齿距误差是由齿形误差造成的。有齿距误差齿轮的振动波形有齿距误差齿轮的振动波形有齿距误差齿轮的频谱有齿距误差齿轮的频谱 齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断60p不平衡齿轮不平衡齿轮 齿齿轮轮的的不不平平衡衡是是指指齿齿轮轮的的质质心心和和回回转转中中心心不不重合，从而导致齿轮副的不稳定运行和振动。重合，从而导致齿轮副的不稳定运行和振动。 不平衡齿轮的振动波形不平衡齿轮的振动波形 不平衡齿轮的频谱不平衡齿轮的频谱 齿轮常见故障与诊断齿轮常见故障与诊断61滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术62滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择2 2疲劳剥落疲劳剥落滚动轴承故障的主要形式与原因滚动轴承故障的主要形式与原因滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术磨损磨损塑性变形塑性变形63滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择2 2胶合胶合断裂断裂保持架损坏保持架损坏锈蚀锈蚀滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术64与轴承的结构有关的振动与轴承的结构有关的振动 无论轴承正常与否，都会产生振动无论轴承正常与否，都会产生振动与轴承滚动表面状况有关的振动与轴承滚动表面状况有关的振动 反映了轴承的损坏状况反映了轴承的损坏状况滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术65正常轴承的振动信号特征正常轴承的振动信号特征p轴承结构特点引起的振动轴承结构特点引起的振动 滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术（a）（b）滚动轴承的承载刚度和滚子位置的关系滚动轴承的承载刚度和滚子位置的关系66p轴承刚度非线性引起的振动轴承刚度非线性引起的振动 轴承的轴向刚度轴承的轴向刚度 滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术轴向位移轴向位移推力推力（a） 对称非线性弹性对称非线性弹性轴向位移轴向位移推力推力（b） 非对称非线性弹性非对称非线性弹性67p轴承制造装配的原因轴承制造装配的原因n加工面波纹度引起的振动加工面波纹度引起的振动 由轴承零件波纹度引起的轴心摆动由轴承零件波纹度引起的轴心摆动滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术 68轴承偏心引起的轴承振动轴承偏心引起的轴承振动n轴承偏心引起的振动轴承偏心引起的振动 滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术69n滚动体大小不均匀引起轴心摆动滚动体大小不均匀引起轴心摆动 滚动体大小不均匀引起的轴心滚动体大小不均匀引起的轴心滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术n轴弯曲引起轴承偏斜轴弯曲引起轴承偏斜70滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术故障轴承振动信号特征故障轴承振动信号特征p疲劳剥落损伤疲劳剥落损伤疲劳剥落坑示意图疲劳剥落坑示意图（a a）（b b） 冲击过程示意图冲击过程示意图71滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术 T有疲劳有疲劳剥落故障轴承的振动信号剥落故障轴承的振动信号72p磨损磨损 轴轴承承磨磨损损后后产产生生的的振振动动同同正正常常轴轴承承的的振振动动具具有有相相同同的的性性质质，即即两两者者的的波波形形均均无无规规则则、随随机机性性强强，但但磨磨损损后后振振动动水水平平（幅幅值值）明显高于正常轴承。明显高于正常轴承。 正常轴承和磨损轴承的振动波形正常轴承和磨损轴承的振动波形a)正常轴承正常轴承 b)磨损轴承磨损轴承滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术73滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术ABC峰值峰值/5RMSABC试验时间试验时间轴承外圈温度轴承外圈温度振动加速度振动加速度试验时间试验时间发生胶合的轴承试验曲线发生胶合的轴承试验曲线p胶合胶合 74内滚道损伤振动特征内滚道损伤振动特征滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的精密诊断滚动轴承的精密诊断p轴承内滚道损伤轴承内滚道损伤 75p轴承外滚道损伤轴承外滚道损伤 外滚道损伤振动特征外滚道损伤振动特征滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术76p滚动体损伤滚动体损伤滚动体损伤振动情况滚动体损伤振动情况滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术77p轴承偏心轴承偏心 滚动轴承偏心振动特征滚动轴承偏心振动特征滚动轴承的故障机理与诊断技术滚动轴承的故障机理与诊断技术78