振动分析理论与实务简介

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1、 振动分析简介振动分析简介振动分析理论与实务振动分析理论与实务 简介简介概述概述多种维修方法一览多种维修方法一览 事后维修事后维修 预防维修预防维修 预测维修预测维修 以可靠性为中心的维修以可靠性为中心的维修 ( (主动性维修主动性维修) )振动分析振动分析 何谓何谓“ “机器的振动机器的振动” ”？ 测量和分析振动测量和分析振动 四大故障四大故障为什么机器停止运转？为什么机器停止运转？部件故障部件故障: : 轴轴承失灵承失灵 扇扇页页故障故障 联轴联轴 器故障器故障 还还有其他很多故障有其他很多故障将故障发生几率降到最低将故障发生几率降到最低: : 校准和调整机器校准和调整机器 改进维修实务

2、改进维修实务 清洁润滑油清洁润滑油降低故障的影响降低故障的影响: : 避免计划外维修避免计划外维修 避免机器避免机器“ “二次损坏二次损坏” ” 节省开支节省开支为什么对现有维修实务提为什么对现有维修实务提 出疑问？出疑问？事后维修事后维修出了故障后再出了故障后再维维修修 又被称又被称为为“ “故障故障检检修修” ” 在很多地方，依然是是通常运用的在很多地方，依然是是通常运用的维维修方式修方式 编编入运入运营营成本成本预预算，作算，作为为运运营营成本的一部分成本的一部分缺点缺点: : 造成故障的二次成本造成故障的二次成本 (10X$) (10X$) 造成很造成很长长的停工期的停工期 需要数量很

3、大的零部件需要数量很大的零部件库库存存 给员给员 工安全造成工安全造成问题问题预防维修预防维修在出故障之前就在出故障之前就维维修修 又被称又被称为为“ “计计划划维维修修” ” 过过去去维维修修时时程程 定期定期维维修修 日期日期为为基基础础的的维维修修 当前最常使用的当前最常使用的维维修方式修方式 假定所有机器都将相假定所有机器都将相继继出故障出故障 在机器出故障之前就在机器出故障之前就进进行行维维修修 但机器什么但机器什么时时候会出故障呢候会出故障呢? ? 出故障的原因又是什么呢出故障的原因又是什么呢? ?缺点缺点 在在计计划停工划停工进进行行维维修前，机器就已修前，机器就已经经出故障了出

4、故障了 运行状况非常良好的机器也被重复运行状况非常良好的机器也被重复进进行行维维修修 由于由于检查检查 拆修拆修过过程中的缺陷，程中的缺陷，检查检查 拆修拆修经经常常给给机器机器 带带来新来新问题问题 造成不必要的停工造成不必要的停工时间时间 ，代价高昂，代价高昂 造成造成过过多的零部件多的零部件库库存存预防维修预防维修“ “如果如果预计预计 机器不会出故障，就不去机器不会出故障，就不去对对它它进进行行维维修！修！” ” 又被称又被称为为“ “基于状基于状态态的的维维修修” ” 预测预测 机器什么机器什么时时候会出故障候会出故障l l 在最方便的在最方便的时时候候进进行行维维修修 需要的零部件

5、需要的零部件库库存存较较小，只修理、更小，只修理、更换换需要的部件需要的部件 智能化智能化评评估估“ “故障故障风险风险 ” ”预测维修预测维修实施实施“ “机器状态监测机器状态监测” ” 判定机器是否运行良好判定机器是否运行良好 预测故障模式预测故障模式 相应进行处理相应进行处理优点优点: : 不会造成突然停工不会造成突然停工 机器不会出现意外故障机器不会出现意外故障 不会造成机器的二次损坏不会造成机器的二次损坏 所有维修活动都已事先计划好所有维修活动都已事先计划好 是非常好的维修方式！是非常好的维修方式！预测维修预测维修主动性维修主动性维修“ “每每维维修一次就修一次就彻彻底解决底解决问题

6、问题 ！” ” 又被称又被称为为“ “以可靠性以可靠性为为中心的中心的维维修修” ”和和“ “精确精确维维修修” ” 通通过对过对 机器机器设计设计 以及以及购买购买 和和维维修程序加以改修程序加以改进进，减少故障的，减少故障的发发生，提高机生，提高机 器的可靠性器的可靠性 使用精确校准，激光校准等等使用精确校准，激光校准等等可用技术可用技术机器状态监测机器状态监测: : 振动分析振动分析 油液分析油液分析 磨粒分析磨粒分析 温度记录温度记录 超声波技术超声波技术 蒸汽疏水阀蒸汽疏水阀使用哪种技术？使用哪种技术？在车间广泛采用的预测维修计划中，各种技术所占的百分比在车间广泛采用的预测维修计划中

7、，各种技术所占的百分比%15%15%10%10%5%5%10%10%15%15%油液分析油液分析超声波超声波蒸汽疏水阀蒸汽疏水阀电动机电流分析电动机电流分析红外热成象红外热成象45%45% 振动分析振动分析振动分析振动分析 所有的机器都会所有的机器都会产产生振生振动动 机器状机器状态发态发 生生变变化，振化，振动动“ “指示信号指示信号” ” 随之随之发发生生变变化。化。 你所能听到的振你所能听到的振动动只是机器的部分振只是机器的部分振 动动而已。而已。 振振动动分析可以帮助你分析可以帮助你侦测侦测 到很多种到很多种 机器故障。机器故障。当机轴转动时，会产生摩擦力和转动当机轴转动时，会产生摩擦

8、力和转动 力。力。由磨擦力和转动力引起的振动，通过由磨擦力和转动力引起的振动，通过 轴承传递到机器外壳。轴承传递到机器外壳。什么原因引起振动？什么原因引起振动？基本振动信号基本振动信号 风风扇每秒扇每秒转动转动 5 5次。次。 增加重量增加重量产产生不平衡力。生不平衡力。一秒中内一秒中内什么是什么是“ “频率频率” ”？ 赫赫兹兹（HertzHertz） = = 赫赫兹兹（HzHz） = = 每秒每秒转转数数 RPM = RPM = 每分每分钟转钟转 数数 CPM =CPM =每分每分钟转钟转 数数 CPM = RPM = CPM = RPM = 赫赫兹兹 x 60 x 60 风风扇扇转转速速

9、 = 5 = 5赫赫兹兹或每分或每分钟钟300300转转（RPMRPM ）周期周期 = 1/ = 1/频频率率风风扇扇转转速速 = 5 = 5赫赫兹兹或每分或每分钟钟300300转转提高频率提高频率 现现在将在将风风扇扇转转速提高一倍。速提高一倍。 如如图图所示，波形周期的所示，波形周期的间间距全距全 都都变变得更加得更加紧紧密。密。 风风扇扇转转速速 = 10 = 10赫赫兹兹或每分或每分钟钟 600600转转 （RPMRPM）振幅振幅 “ “振幅振幅” ”指波的高度。指波的高度。 由于每一扇叶承受重量，由于每一扇叶承受重量，风风扇扇 转动转动 加快，加快，则则振振动动程度随之提高程度随之提

10、高 。 振幅振幅: : 毫米或微米毫米或微米 波速波速: : 英寸英寸/ /秒秒 毫米毫米/ /秒秒 加速度加速度: g: g增加引起振动的第二个因素增加引起振动的第二个因素 摩擦是引起振摩擦是引起振动动的另一个的另一个 因素。因素。新振新振动动 = 10 x 8 = 80 = 10 x 8 = 80赫赫兹兹 8 8片扇片扇页页 x 10 x 10 转转数数/ /秒秒摩擦摩擦不平衡不平衡振动谱振动谱振动谱振动谱 实例实例FFTFFT5 Hz5 Hz5 Hz = 300 RPM5 Hz = 300 RPM10 Hz = 600 RPM10 Hz = 600 RPMFFTFFT10 Hz10 Hz

11、一个更复杂的振动谱一个更复杂的振动谱摩擦摩擦不平衡不平衡FFTFFT10 Hz10 Hz80 Hz80 Hz600 CPM600 CPM4,800 CPM4,800 CPM解析度解析度 数据采集器从数据采集器从传传感器感器传输传输 的的电电子信号中采子信号中采样样。 采采样样率、率、样样本数量和本数量和时间时间 记录记录 的的长长短决定了短决定了“ “解析度解析度” ” 和和“ “最大有效波最大有效波频频率率” ”（FmaxFmax ）。）。高解析度高解析度低解析度低解析度激振频率激振频率使用特使用特别别的的计计算方法，指明如何在光算方法，指明如何在光谱谱中中发现发现 “ “激振激振 频频率率

12、” ”振动分析的结果很有用振动分析的结果很有用 详详尽的振尽的振动动分析，可以分析，可以 向我向我们们展示展示许许多有用的信多有用的信 息。息。 我我们们可以据此可以据此侦测侦测 出不出不 同的故障状况，并同的故障状况，并评评估其估其 严严重性。重性。轴轴承故障承故障松松动动不平衡不平衡未未对对准准四大故障四大故障 不平衡不平衡 未未对对准准 松松动动 轴轴承故障承故障不平衡不平衡什么原因引起什么原因引起“ “不平衡不平衡” ”？ 机机轴轴上大的上大的污渍污渍 点点 引起剧烈振动，并让轴 承过早损坏 工厂的振工厂的振动动系列数据采集器可以更正系列数据采集器可以更正这这一不平衡状一不平衡状态态未

13、对准未对准何何谓谓“ “未未对对准准” ”？ 定定义义：“ “机机轴轴中心中心线线未在同一直未在同一直线线上上” ” 通通过过振振动动信号，可以信号，可以侦测侦测 到到“ “未未对对准准” ” 通通过过百分表和激光器加以校正百分表和激光器加以校正 “ “未未对对准准” ”也会引起也会引起剧剧烈振烈振动动，从而，从而损损坏坏轴轴承承松动松动 旋旋转转松松动动 - - 旋旋转转部件和固定部件之部件和固定部件之间间 的的间间隙隙过过大大 非旋非旋转转松松动动 - - 发发生在通常是固定部件之生在通常是固定部件之 间间的松的松动动。例如底座和基。例如底座和基 础础底板之底板之间间的松的松动动轴承故障轴

14、承故障 监监控控轴轴承的振承的振动动 振幅程度振幅程度显显示示问题问题 有多有多严严重重 频频率模式率模式显显示示问题问题 的性的性质质 还还有很多其他手段可用于分析数据有很多其他手段可用于分析数据解调解调 滚滚珠和珠和滚轴滚轴 撞撞击产击产 生故障，并生故障，并产产 生生“ “冲冲击击波波” ” 接着接着轴轴承就会承就会“ “发发出象出象铃铃声一声一样样 的声音的声音” ”或共振。或共振。解解调调后的光后的光谱谱基本振动分析基本振动分析 在实际工作中，我们观测一段连续的时间内在实际工作中，我们观测一段连续的时间内 振动的模式和程度。振动的模式和程度。 我们将这些数据的变化情况与已知的机器我们

15、将这些数据的变化情况与已知的机器 状况联系起来。状况联系起来。我们如何监测振动？我们如何监测振动？二月二月2525日日三月三月1717日日4 4月月2626日日 传感器将振动转换成电子传感器将振动转换成电子 信号。信号。 最常见的传感器是加速最常见的传感器是加速 计。计。 通常用一块磁铁将传通常用一块磁铁将传 感器安放在机器上。感器安放在机器上。在何处安放传感器？在何处安放传感器？ 将传感器安放适当，将传感器安放适当， 这非常重要。这非常重要。 “ “重复性重复性” ”是基本要是基本要 求。求。 和轴承间具有良好和轴承间具有良好 的的“ “机械传动路径机械传动路径” ”。安放传感器安放传感器 当机器负