一倍频振动增大的原因分析

小熊

摘要：对振动频谱中一倍频成分的分析研究，列举了各种条件下的一倍频成分变化的原因。
关键词：振动；平衡；一倍频；频谱；幅值
中图分类号：TB123  文献标识码：B

    据统计，有19%的设备振动来自动不平衡即一倍频，而产生动不平衡有很多原因。现场测量的许多频谱结果也多与机器的一倍频有关系，下面仅就一倍频振动增大的原因进行分析。
    一、单一一倍频信号
  转子不平衡振动的时域波形为正弦波，频率为转子工作频率，径向振动大。频谱图中基频有稳定的高峰，谐波能量集中于基频，其他倍频振幅较小。当振动频率小于固有频率时，基频振幅随转速增大而增大；当振动频率大于固有频率时，转速增加振幅趋于一个较小的稳定值；当振动频率接近固有频率时机器发生共振，振幅具有最大峰值。由于通常轴承水平方向的刚度小，振动幅值较大，使轴心轨迹成为椭圆形。振动强烈程度对工作转速的变化很敏感。
    1.力不平衡
频谱特征为振动波形接近正弦波，轴心轨迹近似圆形；振动以径向为主，一般水平方向幅值大于垂直方向；振幅与转速平方成正比，振动频率为一倍频；相位稳定，两个轴承处相位接近，同一轴承水平方向和垂直方向的相位差接近90度。
2.偶不平衡
频谱特征为振动波形接近正弦波，轴心轨迹近似圆形；在两个轴承处均产生较大的振动，不平衡严重时，还会产生较大的轴间振动；振幅与转速平方成正比，振动频率以一倍频为主，有时也会有二、三倍频成分；振动相位稳定，两个轴承处相位相差180度。
3.动不平衡
频谱特征为振动波形接近正弦波，轴心轨迹近似圆形；振动以径向为主，振幅与转速平方成正比，频率以一倍频为主；振动相位稳定，两个轴承处相位接近。
4.外力作用下（旋转）产生的共振
各个零部件、结构件在外力作用下所产生的固有共振为自激振动，其频率与不同的结构对应，即刚度不同引起的不同共振。
频谱特征为时域波形为正弦波，振动频率以一倍频为主。
二、相关一倍频信号
1.转子永久弯曲
振动类似于动不平衡和不对中，以一倍转频为主，也会产生二倍转频振动；振动随转速增加很快；通常振幅稳定，轴向振动较大，两支承处相位相差180度。
2.转子存在裂纹使挠度增大
转子系统的转轴上出现横向疲劳裂纹，可能引发断轴事故，危害很大。及时确定裂纹防止突然断裂的灾难性事故。转轴裂纹常用的诊断方法是监测机器开停机过程中通过“半临界转速”的振幅变化，以及监测转子运行中振幅和相位的变化。
转轴的横向疲劳裂纹为半月状的弧形裂纹，由于裂纹区所受的应力状态不同，转轴的横向裂纹呈现张开、闭合、时张时闭三种情况。当裂纹区转轴总受拉应力时，裂纹处于张开或具有张开倾向的状态，轴刚度小于无裂纹时的刚度，挠度大于无裂纹时的挠度，在一定工作转速下振幅及相位都发生变化。当裂纹区转轴总受压应力时，裂纹处于闭合状态，轴的刚度略小于无裂纹时，裂纹对转子的振动特性基本没有影响。当裂纹区转轴受交变压力时，裂纹周期性时闭时开，对振动的影响比较复杂。
出现横向疲劳裂纹时，轴的刚度呈各向异性，振动带有非线性性质。一倍频和二倍频分量随时间逐渐增大，特别是二倍频分量，随裂纹深度的增大而明显增大。
3.滑动轴承间隙变大
轴与轴承间隙过大，类似于不对中和机械松动，应注意区别。此时径向振动较大，特别是垂直径向；可能有较大的轴向振动，止推轴承可能有较高次谐波分量；径向和轴向时域为稳定的周期波形占优势，每转一圈有1～3个峰值；没有较大的加速度冲击现象。若轴向振动与径向振动大小接近，表明问题严重。
4.轴承压盖松动
振动频率为转频，并有高次谐波和分数谐波。振动具有方向性，幅值稳定。
5.轴系同轴度差
造成轴系不对中的原因很多，如安装误差、调整不够、承载后的变形、机器基础的沉降不均匀等。
转子径向振动以一倍频和二倍频为主，轴向振动在一倍频、二倍频和三倍频处有稳定的高峰，一般可达径向振动50%以上。若与径向振动一样大或更大，表明情况严重。
三、其它与一倍频有关的原因
1.电机、风机等底座龟裂，引起刚度变化，易产生共振。
2.联轴器制造安装偏差造成的磨损；不配套的连接螺帽/螺栓缺损；联轴器螺帽磨损。
3.转子温度梯度影响。
4.润滑油温度变化引起的失稳。
5. 转子或轴承刚性变化。
6.电磁异常。
7.齿轮机构中齿轮的累积制造误差。

参考文献：
[1]王宜.设备振动简易诊断技术,机械工业出版社,1990.
[2]沈庆根.化工机器故障诊断技术,1993.
[3]北京京航公司,设备故障诊断技术及应用,1998.

悟空

非常好

jumpwolf

学习一下

weixiujiandu

非常实用，望今后多发点此类知识！

[ 本帖最后由 fengchunlijdb 于 2009-3-28 08:11 编辑 ]

wjh5555

热装转子与轴之间的过盈减少

tjxz888

补充两点:
1.基础松动;
2.旋转部件配合间隙超标(如叶轮内孔与轴的配合超差;

linsen449

请教：这里的倍频是倍频程吗？还是临界转速的另一种叫发？

半只青蛙

一倍转频

shaoaijun123456

请教TJXZ888老师，2.旋转部件配合间隙超标(如叶轮内孔与轴的配合超差;所产生的一倍频做平衡校正可以降低振幅吗？ 我有碰到个问题，一直没有解决，我厂有台烧结风机 转速 1200RPM 叶轮的直径大概4000MM 一个月做了5次平衡校正，每次做完平衡校正后径向的振动都在1.5mm/s rms 以下，但是运转不到一个星期，振动就慢慢的升到6.0左右，风机的叶轮无灰尘，很干净的，而且有一次做平衡校正加200克的重量，振动由6降到1.2左右，感觉很奇怪，这么重的叶轮加200克不太可能，不知此问题会不会是（旋转部件配合间隙超标）所致，更奇怪的是两台一样的设备，一台有这样的问题，一台就是好的，不知如何解决？请帮忙给点建议，谢谢？

vib001

轴承失稳也会出现1X故障

mriook

加多少配重能改变多少振动是影响系数的问题，和设备结构，基础、支撑的刚性有关系。
每次做完平衡就降低，很快又升上来，可能是某部件松动，会随着运转移动角度，造成不平衡，还是应该从结构和安装质量上找原因

[ 本帖最后由 mriook 于 2007-6-19 10:52 编辑 ]

happier20051999

不知道有人分析过两倍频，三倍频增大的原因吗

zhangjianzhou

谢谢楼主的资料

gerbee

:@(     这么多种原因........

mriook

其实还有很多.......