振动故障分析与诊断教材

1、 PAGE 333 PAGE 333旋转机械故故障诊断断（上）技术处性能能试验科科2009-11旋转机械振振动分析析与诊断断前言现代预测维维修技术术最大的的进步也也许就是是能诊断断机器内内部的机机械故障障和电气气故障。诊诊断的证证据就是是震动超超过预先先设定的的振动中中联报警警值和频频谱报警警值的振振动特征征信号。例如，大大部分正正规的工工矿企业业都有预预测维修修用的数数据采集集器和相相应的软软件，并并且，成成功地建建立了巨巨大的数数据库，还还采集了了大量测测点的振振动数据据。然而而，调查查表明，只只有155%以下下的工厂厂知道如如何大致致建立振振动总量量报警值值和振动动频谱报报警值。因因此，

2、须须真正了了解如何何利用振振动频谱谱和相关关参数（例例如，振振动尖峰峰能量ggSE）数数据诊断断潜在的的故障。本书的的目的就就是要引引导读者者，如何何从振动动频谱和和相关的的变量中中诊断故故障。诊诊断频谱谱中包含含有大量量的、有有价值的的信息，只只有当分分析人员员能解开开其中的的“秘密”时，才才能有益益于故障障诊断工工作的开开展。在书的的最后附附有一张张非常实实用的故故障诊断断图标（表表10）。这这张故障障诊断表表不仅详详尽阐述述了机器器各种故故障的振振动症兆兆，还解解释了各各种故障障的“典型振振动频谱谱”。此外外，还图图解说明明了这些些故障占占优势时时的相位位关系。本书代代表了作作者根据据约

3、166年振动动特征信信号分析析的现场场经验以以及对机机器状态态监测、故故障诊断断领域内内大量论论文的研研究。并并且阐述述了作者者对这些些机器故故障机理理的理解解以及诊诊断这些些机器故故障的成成果。目录 HYPERLINK l 振动故障分分析与诊诊断 振动故故障分析析与诊断断（上）第一章： HYPERLINK l 第第一章：质量不不平衡 质量量不平衡第一节：HYPERLINK l 第第一节：力不平平衡力不平平衡第二节： HYPERLINK l 第第二节：力偶不不平衡 力偶偶不平衡衡第三节： HYPERLINK l 第第三节：动不平平衡 动不平平衡第四节： HYPERLINK l 第第四节：悬臂转

4、转子不平平衡 悬臂转转子不平平衡第二章： HYPERLINK l 第第二章：偏心的的转子 偏心心的转子子第三章： HYPERLINK l 第第三章：弯曲的的轴 弯曲的的轴第四章： HYPERLINK l 第第四章：不对中中 不对对中第一节： HYPERLINK l 第第一节：角向不不对中 角相相不对中中第二节： HYPERLINK l 第第二节：平行不不对中 平行行不对中第三节： HYPERLINK l 第第三节：卡住在在轴上不不对中的的轴承 卡住住在轴上上不对中中的轴承承第四节： HYPERLINK l 第第四节：联轴器器故障 联轴轴器故障障第五章： HYPERLINK l 第第五章：共振造

5、造成机器器损坏 共振振造成机机器故障障第一节： HYPERLINK l 第第一节：识别自自振频率率特性 识别别自振频频率特性性第二节： HYPERLINK l 第第二节：如何估估算 如何估估算悬臂臂转子和和简支支支承转子子的机器器的自振振频率第六章： HYPERLINK l 第第六章：机械松松动 机械松松动第一节： HYPERLINK l 第第一节：A型结结构框架架或基础础松动 A型型结构框框架或基基础松动动第二节： HYPERLINK l 第第二节：B型由由于摇动动 B型型由于摇摇动运动动或开裂裂的结构构或轴承承座产生生的松动动第三节： HYPERLINK l 第第三节：C型轴轴承 C型轴轴

6、承在轴轴承座中中松动或或两个零零部件之之间配合合不良引引起的机机械松动动第七章： HYPERLINK l 第第七章：转子摩摩擦 转子摩摩擦第一节： HYPERLINK l 第第一节：局部摩摩擦 局部摩摩擦第二节： HYPERLINK l 整整圆周摩摩擦 整圆周周摩擦第八章： HYPERLINK l 第第八章：滑动轴轴承故障障 滑动动轴承故故障第一节： HYPERLINK l 第第一节：滑动轴轴承磨损损和间歇歇故障 滑动动轴承磨磨损和间间隙故障障第二节： HYPERLINK l 第第二节：油膜涡涡动不稳稳定 油膜涡涡动不稳稳定第三节： HYPERLINK l 第第三节：油膜拍拍打不稳稳定 油膜拍

7、拍打不稳稳定第四节： HYPERLINK l 第第四节：干拍打打 干拍拍打第九章： HYPERLINK l 第第九章：利用振振动尖峰峰能量 利用用振动尖尖峰能量量；高频频包络和和解调谱谱技术跟跟踪滚动动轴承的的轴承故故障发展展各个阶阶段第一节： HYPERLINK l 第第一节：前言 前 言第二节： HYPERLINK l 第第二节：滚动轴轴承状态态评定的的最佳振振动参数数 滚动动轴承状状态评定定的最佳佳振动参参数第三节： HYPERLINK l 第第三节：有故障障的滚动动轴承产产生的振振动频谱谱的类型型 有故故障的滚滚动轴承承产生的的振动频频谱的类类型第四节： HYPERLINK l 第第四

8、节：跟踪滚滚动轴承承通过的的各故障障阶段的的典型频频谱 跟踪滚滚动轴承承通过的的各故障障阶段的的典型频频谱第十章： HYPERLINK l 第十章章：流体体引起的的振动 流体体引起的的振动第一节： HYPERLINK l 第第一节：水力学学力和气气动力 水力力学力和和气动力力第二节： HYPERLINK l 第第二节：气穴和和缺乏流流体现象象 气穴穴和缺乏乏流体现现象第三节： HYPERLINK l 第第三节：回流 回流流第四节： HYPERLINK l 第第四节：紊流 紊流流第五节： HYPERLINK l 第第五节：喘振 喘振振第六节： HYPERLINK l 第第六节：阻塞 阻塞塞第十一

9、章： HYPERLINK l 第十一一章：齿齿轮故障障 齿轮轮故障第一节： HYPERLINK l 第第一节：齿轮的的齿的磨磨损 齿轮的的齿的磨磨损第二节： HYPERLINK l 第第二节：齿轮承承受大的的负载 齿轮轮承受大大的负载载第三节： HYPERLINK l 第第三节：齿轮偏偏心和齿齿隙游移移 齿轮轮偏心和和齿隙游游移第四节： HYPERLINK l 第第四节：齿轮不不对中 齿轮轮不对中中第五节： HYPERLINK l 第第五节：裂纹的的、破碎碎的或断断的齿 裂纹纹的、破破碎的或或断的齿齿第六节： HYPERLINK l 第第七节：齿摆动动故障 齿摆摆动故障障第十二章 HYPERL

10、INK l 第十二二章：电电气故障障 电气气故障第一节： HYPERLINK l 第第一节：定子故故障问题题 定子子故障问问题第二节： HYPERLINK l 第第二节：偏心的的转子 偏心心的转子子第三节： HYPERLINK l 第第三节：转子故故障 转子故故障第四节： HYPERLINK l 第第四节：转子不不均匀的的局部受受热引起起的轴弯弯曲 转子不不均匀的的局部受受热引起起的轴弯弯曲第五节： HYPERLINK l 第第五节：电气相相位故障障（接头头松动） 电气相位故障第六节： HYPERLINK l 第第六节：同步电电动机（松松动的定定子线圈圈） 同步电电动机第七节： HYPERLI

11、NK l 第第七节：直流电电动机故故障 直流电电动机故故障第八节： HYPERLINK l 第第八节：扭矩脉脉冲故障障 扭矩矩脉冲故故障第十三章： HYPERLINK l 第十三三章：皮皮带松动动故障 皮带带松动故故障第一节： HYPERLINK l 第第一节：磨损、松松动或不不匹配的的皮带 磨损损、松动动或不匹匹配的皮皮带第二节： HYPERLINK l 第第二节：皮带、皮皮带轮不不对中 皮带带/皮带带轮不对对中第三节： HYPERLINK l 第第三节：偏心的的皮带轮轮 偏心心的皮带带轮第四节： HYPERLINK l 第第四节：皮带共共振 皮带共共振第五节： HYPERLINK l 第第

12、五节：由于电电动机框框架、基基础共振振引起电电动机 由于于电动机机框架/基础共共振引起起电动机机以及风风机转速速频率过过大的振振动第六节： HYPERLINK l 第第六节：皮带轮轮松动或或风机轮轮毂松动动 皮带带轮松动动或风机机轮毂松松动第十四章： HYPERLINK l 第十四四章：拍拍振 拍振第十五章： HYPERLINK l 第十五五章：交交流感应应电动机机故障的的分析和和诊断 交流流感应电电动机故故障的分分析和诊诊断第一节： HYPERLINK l 第第一节：序言 序言言第二节： HYPERLINK l 第第二节：感应电电动机振振动分析析 感应应电动机机振动分分析第三节： HYPER

13、LINK l 第第三节：感应电电动机电电流分析析 感应应电动机机电流分分析第四节： HYPERLINK l 第第四节：实例 实例例第十六章： HYPERLINK l 第十七七章：直直流电动动机故障障的分析析和诊断断 直流流电动机机故障的的分析和和诊断第一节： HYPERLINK l 第第一节：直流电电动机的的结构和和工作原原理 直流电电动机的的结构和和工作原原理第二节： HYPERLINK l 第第二节：利用振振动分析析检测直直流电动动机故障障问题和和控制问问题 利用振振动分析析检测直直流电动动机故障障问题和和控制问问题第三节： HYPERLINK l 第第三节：开发尚尚末正式式证实的的直流电

14、电动机故故障 开发尚尚末正式式证实的的直流电电动机故故障和控控制故障障的诊断断技术第四节： HYPERLINK l 第第四节：在分析析直流电电动机故故障问题题和控制制故障问问题中 在分分析直流流电动机机故障问问题和控控制故障障问题中中输入精精确的转转速的重重要性 HYPERLINK l 振动故障分分析与诊诊断（下下） 振动故故障分析析与诊断断（下）第十七章： HYPERLINK l 第十八八章：用用于滚动动轴承故故障诊断断的高频频包络解解调技术术 用于于滚动轴轴承故障障诊断的的高频包包络解调调技术第一节： HYPERLINK l 第第一节：关于高高频包络络的初步步介绍 关于于高频包包络的初初步

15、介绍绍第二节： HYPERLINK l 第第二节：介绍高高频包络络谱分析析理论和和重要因因素 介绍高高频包络络谱分析析理论和和重要因因素第三节： HYPERLINK l 第第三节：高频包包络实例例 高频频包络实实例第十八章： HYPERLINK l 第十九九章：低低速机器器所需的的振动分分析技术术及仪器器 低速速机器所所需的振振动分析析技术及及仪器第一节： HYPERLINK l 第第一节：前言 前言言第二节： HYPERLINK l 第第二节：低频测测量的最最佳振动动参数 低频频测量的的最佳振振动参数数第三节： HYPERLINK l 第第三节：对低频频分析仪仪器的要要求 对低频频分析仪仪器

16、的要要求第四节： HYPERLINK l 第第四节：评定低低速机器器的滚动动轴承 评定定低速机机器的滚滚动轴承承第五节： HYPERLINK l 第第五节：低频测测量推荐荐技术的的总结 低频频测量推推荐技术术的总结结第六节： HYPERLINK l 第第六节：低速机机器的振振动总量量报警和和频带报报警的设设定 低速机机器的振振动总量量报警和和频带报报警的设设定第七节： HYPERLINK l 第第七节：低频测测量中遇遇到的困困难和错错误 低频测测量中遇遇到的困困难和错错误第十九章： HYPERLINK l 第二十十章：实实例A 实例例A第二十章： HYPERLINK l 第二十十一章：高速机机

17、器所需需的振动动分析技技术和仪仪器 高速机机器所需需的振动动分析技技术和仪仪器第二节： HYPERLINK l 第第二节：高频振振动测量量的最佳佳参数 高频频振动测测量的最最佳参数数第三节： HYPERLINK l 第第三节：对高频频振动分分析仪器器的要求求 对高高频振动动分析仪仪器的要要求第四节： HYPERLINK l 第第四节：高频测测量所需需的传感感器 高频测测量所需需的传感感器第五节： HYPERLINK l 第第五节：振动加加速度计计固定对对频率响响应的影影响 振动加加速度计计固定对对频率响响应的影影响第六节： HYPERLINK l 第第六节：超声测测量 超声测测量第七节： HY

18、PERLINK l 第第七节：高频数数据的可可靠性；精度和和可重复复性 高频数数据的可可靠性；精度和和可重复复性第八节： HYPERLINK l 第第八节：真实世世界中实实例 真实世世界中实实例 HYPERLINK l _top 振动故障分分析与诊诊断（上上） HYPERLINK l _top 质量不平衡衡概述如图111至14新的的质量中中心线与与轴中心心线不重重合时便便产生不不平衡。无无论是冷冷却塔风风扇还是是精密磨磨床的砂砂轮，所所有的都都存在一一定程度度的不平平衡。关关键是要要知道对对于某具具体的机机器在规规定的工工作转速速下多大大的不平平衡是允允许的，在在第四节节“允许的的残余不不平衡

19、量量”中讨论论之。图11 力不平平衡图12 力不不平衡图13力偶不不平衡图14动不平平衡不平衡转子子呈现如如下特征征：振动不平衡衡总是显显示出不不平衡件件转速频频率一倍倍频率的的大的振振动（但但是1XX转速频频率的并并不总是是不平衡衡）。通通常，这这个1XX转速频频率的振振动尖峰峰在频谱谱中占优优势。当故障仅限限于不平平衡时，11X转速速频率的的振动尖尖峰的幅幅值通常常大于或或等于振动总总量幅值值的800%（如如果除了了不平衡衡之外还还有其他他故障，则则可能仅仅为振动动总量幅幅值的550%到到80%）。振动幅值与与质量中中心离轴轴中心线线的距离离多远成成正比。例例如，当当低于转转子第一一阶临界

20、界转速运运转时，振振动幅值值将随转转速的平平方成正正比例变变化。即即；转速速升高33倍，将将导致不不平衡振振动增大大9倍。质量不平衡衡产生一一个均匀匀的旋转转力，此此力的方方向连续续变化，但但是始终终作用在在径向方方向上。因因此，轴轴和支承承轴承趋趋向于以以某圆周周轨道运运动，然然而，由由于轴承承的垂直直方向刚刚性比水水平方向向刚性强强，所以以通常振振动响应应是一定定程度的的椭圆轨轨迹。因因此，水水平方向向振动通通常略大大于垂直直方向振振动，一一般范围围在2至至3倍左左右。当当水平方方向与垂垂直方向向振动之之比大于于6比11时，通通常说明明是其他他故障，尤尤其是共共振。当不平衡超超过其他他故障

21、成成为主要要振动原原因时，则则轴承上上水平方方向与垂垂直方向向振动相相位差约约为900度（30度度）。因因此，如如果存在在1X转转速频率率的大振振动，但但是，水水平方向向与垂直直方向振振动相位位差为00度或接接近1880度，通通常说明明是其它它故障源源，例如如偏心。也许比不平平衡的水水平方向向振动与与垂直方方向振动动的相位位差约为为90度度更为明明显的指指示是，如如果存在在明显的的不平衡衡，则内内侧轴承承与外侧侧轴承的的水平方方向振动动的相位位差应该该接近垂垂直方向向振动的的相位差差。即，不不是比较较同一轴轴承座上上水平方方向与垂垂直方向向的相位位差，而而是比较较内侧轴轴承与外外侧轴承承水平方

22、方向振动动相位差差和垂直直方向振振动相位位差。例例如，请请参见图图15的表表A，它它表示一一台主要要是力不不平衡故故障的机机器。请请注意，11#和2#轴承之之间的水水平方向向振动相相位差约约为5度度（300度或225度），与与垂直方方向振动动相位差差约为110度（1120度度或1110度）相相比较。同同样地，在在泵上，水水平方向向振动相相位差（位位置3）约约为100度，垂垂直方向向振动相相位差约约为155度。这这就是力力不平衡衡为主的的振动故故障所期期望的振振动相位位响应。当不平衡占占优势时时，径向向方向（水水平方向向和垂直直方向）振振动通常常比轴向向方向振振动大许许多（除除了悬臂臂转子之之外

23、，这这将在第第四节中中讨论）。不平衡转子子通常在在径向方方向呈现现稳定的的，重复复的振动动相位，在在调整平平衡转子子时，振振动相位位在达到到较好平平衡时，在在频闪光光照耀下下开始“锁定”，尤其其是如果果存在其其他故障障时。然然而，如如果存在在大的不不平衡，并并且其他他故障不不明显，则则振动相相位应该该稳定和和可重复复。共振有时对对转子的的大的振振动影响响可能很很大。事事实上，在在有不平平衡的转转子上，如如果能平平衡转子子，尽管管最小的的残余不不平衡也也还会出出现不平平衡，但但是，动动平衡还还是可明明显减小小松动引引起的振振动。但但是，往往往无法法平衡有有松动的的转子。有有三种主主要的不不平衡类

24、类型。包包括力不不平衡，力力偶不平平衡和动动不平衡衡。将在在第一节节，第二二节和第第三节中中分别讨讨论之。 HYPERLINK l 第一章：质质量不平平衡 力不平平衡力不平衡有有时也称称为“静不平衡衡”。力不平平衡就是是质量中中心线离离开和平平行轴中中心线的的一种状状态，如图11所示。这这是力不不平衡的的一种类类型，多多年来把把风扇转转子放在在刀刃上上或放在在其轴承承上，使使之“滚动到到底部”修正之之。即假假定该转转子完全全自由地地在其轴轴承内转转动，当当松开风风扇叶轮轮时，如如果叶轮轮的重点点在角向向方向上上离开底底部（66点钟位位置），它它必将滚滚到底部部，并停停止在66点钟位位置。然然后

25、在这这个位置置的反面面位置（或或在122点钟位位置）上上放置一一个合适适的重量量便可修修正这种种力不平平衡。实际上有两两种类型型的力不不平衡，如如图11和12所示。在在图11的情况况中，只只存在一一个重点点，它位位于靠近近转子重心心（CGG）的位位置。在在这个重重点的相相反的1180度度位置加加一个相相等的重重量便可可简单地地修正之之。图112似乎说说明重点点作用在在内侧平平面和外外侧平面面的力不不平衡（实实际上，两两个重点点作用面面角向平平行的）。在在这种情情况下，可可以在重重心（CCG）位位置加修修正重量量，或者者在两个个平面内内相反位位置加上上相等的的修正重重量，便便可修正正之。（如如果

26、在重重心（CCG）处处修正，在在这个例例子中当当然需要要两倍的的修正重重量）。力不平衡共共同特征征概括为为如下：以1X转速速频率旋旋转的相相同的不不平衡力力通常都都差不多多出现在在内侧和和外侧转转子轴承承座上（然然而，根根据每个个方向的的支承刚刚性，水水平和垂垂直方向向的响应应可能略略不同）。在纯的力不不平衡情情况下，外外侧水平平方向振振动相位位等于同同一轴上上内侧水水平方向向振动相相位（即即，如果果外侧轴轴承上水水平方向向振动相相位在66点钟处处，因为为两个轴轴端是一一起运动动的，所所以内侧侧轴承上上水平方方向振动动相位读读数也应应该在66点钟位位置）。同样，同一一轴上外外侧轴承承的垂直直方

27、向振振动相位位也近似似等于内内侧轴承承的垂直直方向振振动相位位。力不平衡只只需在通通过转子子重心（CCG）的的单一平平面内加加一个反反作用的的重量便便可修正正之。内侧和外侧侧轴承水水平方向向振动相相位差应应该大致致等于内内侧和外外侧轴承承垂直方方向振动动相位差差，如果果力不平平平衡为为主的话话，通过过联轴器器的相位位变化应应该比较较小（小小于600度到990度）。 HYPERLINK l 第一章：质质量不平平衡 力偶不不平衡力偶不平衡衡就是质质量中心心线轴线线与轴几几何中心心线轴线线相交于于转子的的重心处处的一种种状态，如如图13所示。这这里，在在转子的的每一端端处彼此此相差1180度的的相等

28、的的重点产产生一力力偶。明明显的力力偶不平平衡可以以引起转转子严重重的不稳稳定，使使之前后后摆动（像像以转子子重心（CCG）处处为支点点的“跷跷板板”）。力偶不平衡衡呈现如如下特征征：在纯的力偶偶不平衡衡中，转转子是静静平衡的的，当把把此转子子放在刀刀刃上时时不会滚滚动停止止于底部部。即，参参见图113，因为为在位置置1处的重重点等于于在位置置2处的重重点，这这就是满满足了力力平衡或或静平衡衡的要求求。但是是，力偶偶不平衡衡的转子子还是会会产生11X转速速频率的的明显的的振动。力偶不平衡衡在外侧侧轴承座座和内侧侧轴承座座上产生生1X转速速频率的的大的振振动，可可能一个个轴承座座上的振振动略大大

29、于另一一个轴承承座上的的振动。明显的力偶偶不平衡衡有时可可能产生生大的轴轴向振动动。内侧和外侧侧轴承座座上水平平方向振振动相位位差将近近似为1800度（即即，如果果外侧轴轴承座水水平方向向振动相相位在66点钟处处，则内内侧轴承承座水平平方向振振动相位位也许在在约122点钟处处，因为为两端的的摇动运运动彼此此方向相相反。同样地，外外侧和内内侧轴承承座垂直直方向振振动相位位差约为为1800度。参见图15表B，说明明振动相相位如何何对力偶偶不平衡衡反作用用的。请请注意，位位置1和2水平方方向的相相位差1180度度（2110度减减30度），位位置1和2的垂直直方向相相位差1175度度（2995度减减1

30、200度）。这这表明，如果故障是力偶不平衡（不是不对中），则水平和垂直方向的相位差应该粗略彼此相等，内侧与外侧轴承的水平和垂直方向两者相位差约为180度。表A：DIR1234A60*7060*80H30253040V120110120135*:Coorreecteed PPhasse AAccoounttingg Foor 1180 Onnenttatiion of Accceleerommeteer表B：DIR1234A60*7060*80H30210200180V120295280300*:Coorreecteed PPhasse AAccoounttingg Foor 1180 Onne

31、nttatiion of Accceleerommeteer表C：DIR1234A60*7060*80H30908070V120180170165*:Coorreecteed PPhasse AAccoounttingg Foor 1180 Onnenttatiion of Accceleerommeteer图15 说明明力不平平衡，力力偶不平平衡或动动不平衡衡的典型型化相位位测量 HYPERLINK l 第一章：质质量不平平衡 动不平平衡与纯的力不不平衡或或力偶不不平衡相相比较，动不平衡是更普通的不平衡类型，它被定义为“质量中心线与轴几何中心线轴线既不平行也不相交的状态”。动不平衡基本上是力

32、不平衡和力偶不平衡两者的组合。它至少需要在垂直于轴中心线轴线的两个平面上才能修正平衡。动不平衡呈呈现如下下特征：1动不平平衡产生生1X转速速频率的的大的振振动，但但是，在在外侧轴轴承座上上的振动动幅值与与在内侧侧轴承座座上的振振动幅值值略不相相同。假假定没有有其他明明显的故故障的话话，它们们仍然在在相同的的幅值量量级或者者小于33比1的比例例。2与力不不平衡或或力偶不不平衡一一样，当当动不平平衡为主主时，振振动相位位还是稳稳安的和和可重复复的。3虽然外外侧轴承承与内侧侧轴承之之间的水水平方向向振动相相位差可可能是00度至1880度的的任一角角度，这这个相位位差还是是近似等等于垂直直方向振振动相

33、位位差。例例如，如如果水平平方向振振动相位位差约为为60度，垂垂直方向向振动相相位差也也应该约约为600度（30度），如如图15表C所示。请请注意，这这个例子子中位置置1与2处水平平方向和和垂直方方向的振振动相位位差约为为60度，而而跨过联联轴节的的振动相相位差接接近1880度。动动不平衡衡至少需需要两个个平衡面面才能修修正之。4不管力力不平衡衡或力偶偶不平衡衡是否占占优势，轴轴承1和2处水平平方向振振动相位位差应该该近似等等于这两两个轴承承处垂直直方向振振动相位位差（如如果水平平方向振振动相位位差约1500度，表表示大的的力偶不不平衡，则则垂直方方向振动动相位差差也约为为1500度）。 HY

34、PERLINK l 第一章：质质量不平平衡 悬臂转转子不平平衡图16表表示悬臂臂转子。这这种情况况下，被被驱动转转子位于于轴承11和2的外侧侧（如果果转子位位于两个个轴承之之间，称称这种转转子为简简支转子子）。悬悬臂转子子可引起起很有趣趣的振动动症兆，往往往对分分析人员员在试图图平衡转转子时产产生容易易出错的的实际的的问题。图16悬臂转转子的动动平衡悬臂转子呈呈现如下下特征：悬臂转子可可产生11X转速速频率的的轴向力力，引起起轴向振振动，这这种轴向向振动等等于或者者大于径径向振动动幅值。悬臂转子往往往除了了产生力力不平衡衡之外，还还产生大大的力偶偶不平衡衡，这两两种不平平衡必须须都要修修正之。

35、参见图16，对于于悬臂转转子纯的的不平衡衡，在轴轴承处的的轴向方方向振动动相位将将近似等等于轴承承处的轴轴向方向向振动相相位（30度）。这这里的振振动相位位差还是是取决于于与其他他的诸如如不对中中。共振振等故障障比较，不不平衡故故障占优优势的程程度。通常，首先先处理力力不平衡衡分量，然然后再处处理剩下下的相位位差接近近1800度的力力偶不平平衡，最最终修正正悬臂转转子的不不平衡。因因此力偶偶分量需需要在彼彼此相差差约1880度的的两个平平面内加加修正重重量来修修正之。41动平平衡悬臂臂转子程程序概要要悬臂转子都都是如图图17所示的的机器布布置，要要动平衡衡的风扇扇叶轮在在两个轴轴承支承承的外侧

36、侧。这种种布置在在诸如风风机；泵泵等中非非常常见见。图为为必须接接触的平平衡修正正重量的平平面都在在支承轴轴承的外外侧，这这些转子子的动平平衡采用用标准的的单面和和双面动动平衡方方法往往往不适用用。此外外，不平平衡平面都在在支承轴轴承的外外侧，甚甚至仅仅仅静不平平衡便产产生与不不平衡平平面离开开转子重重心（CCG）的的距离成成正比的的力偶不不平衡。因因此，试试图动平平衡悬臂臂转子时时，分析析人员需需要考虑虑静不平平衡力和和力偶不不平衡力力两者，并并相应处处理之。图17动平衡衡悬臂转转子的现现场仪器器的设置置动平衡悬臂臂转子时时，应该该考虑两两个如下下过程之之一：用传统的单单面静力力偶方法法动平

37、衡衡悬臂转转子图17帮帮助解释释动平衡衡悬臂转转子的方方法。传传统上，轴轴承A对对静不平平衡最敏敏感，而而离需要要动平衡衡的叶轮轮最远的的轴承（轴轴承B）对对力偶不不平衡最最敏感。因因为平面面1最靠靠近转子子的重心心（CGG），静静平衡应应该在这这个平面面内进行行，而测测量轴承承B的振振动响应应。另一一方面，在在平面2内进进行力不不平衡修修正时，应应该在轴轴承B上上测量振振动。然然而，在在平面22中加试试重将破破坏在轴轴承A处处已获得得的静平平衡，因因此，为为了保持持轴承AA处的静静平衡，必必须采用用产生力力偶的试试重配置置，因此此，两个个相同大大小的试试重应该该放置在在平面11和平面面2内，

38、这这两个试试重的角角向位置置应该相相差1880度。因此，许多多悬臂转转子可心心成功地地用数据据采集的的单面动动平衡软软件或前前面解释释的单面面动平衡衡方法平平衡之。尤尤其是如如果转子子的长度度与直径径之比（LL/D）小小于约005时（这这里L是是旋转件件的长度度，修正正重量将将置在其其上，DD为旋转转件的直直径，见见图17）。下面介绍动动平衡悬悬臂转子子的传统统的单面面动平衡衡方法：设置数据采采集器或或者频谱谱分析仪仪如同D节和和17表示示双面动动平衡过过程的说说明中所所述设置置数据采采集器，加加速度计计，光电电式转速速计等。此此外，分分析人员员可能希希望采用用扫描滤滤波器分分析仪即即驱动一一

39、个频闪闪灯（像像美国恩恩泰克爱爱迪公司司3500或8880）或或者频谱谱分析仪仪，频谱谱分析仪仪利用光光电转速速触发脉脉冲，以以供测量量振动相相位。进行第一次次测量在加任何试试重之前前，第一一次先测测量1XX 转速速频率振振动幅值值，频率率和振动动相位。这这些测量量应该在在内侧和和外侧两两个轴承承的垂直直方向和和水平方方向进行行。初次次动平衡衡时，通通常在振振动幅值值最大的的径向方方向测量量（然而而，在径径向方向向修正了了不平衡衡之后，必必须在其其他径向向方向进进行测量量，以确确保这个个径向方方向的振振动可以以接受）。确定主要是是不平衡衡问题是是静不平平衡还是是力偶不不平衡查看两个轴轴承上径径

40、向方向向和水平平方向振振动幅值值和相位位测量结结果，确确定不平平衡问题题主要是是静不平平衡还是是力偶不不平衡，如如果外侧侧轴承与与内侧轴轴承之间间的水平平方向和和垂直方方向的相相位差约约为1440度或或者更大大，则主主要是力力偶不平平衡。另另一方面面如果相相位差在在哪里都都是从00度到440度，则则主要是是静不平平衡。如如果不平平衡呈现现为主要要是力偶偶不平衡衡，则采采用静平平衡处理理过程。现现在，我我们假定定问题主主要是静静不平衡衡。进行单面静静平衡参见图17，用用单面平平衡方法法在轴承承A上测测量，在在平面11中加试试重和修修正重量量。确定最终的的振动幅幅值是否否满足标标准要求求利用平面1

41、1完成了了单面静静平衡后后，在内内侧和外外侧轴承承的水平平垂直方方向以及及轴向方方向重复复测量振振动，确确保现在在的振动动幅值满满足允许许的标准。如果还有明明显的力力偶不平平衡，则则继续用用单面动动平衡方方法在轴承B上上动平衡衡悬臂转转子往往往有很大大的互相相影响，这这意味着着平面11的单面面动平衡衡往往会会在轴承承B上引引起大的的振动因因此，分分析人员员将再进进行一次次进行单单面动平平衡，这这时他在在离动平平衡的件件最远的的轴承BB上进行行测量。当当达到单单面修正正重量后后，应该该把这个个修正重重量放在在平面22中，然然后把相相同重量量的修正正重量放放在平面面1内，与与平面22内的位位置相差

42、差1800位置。确定现在的的振动幅幅值是否否满足所所有的标标准完成了单面面平衡修修正后，分分析人员员必须再再次在每每个轴承承的水平平；垂直直和轴向向方向测测量振动动，确定定这时所所有的振振动幅值值都满足足允许的的标准。往往往必须须在这一一点处用用轴承AA和平面面1采用用单面动动平衡过过程再次次作进一一步的动动平衡，也也许可能能还要用用另外的的力偶动动平衡修修正。H如果每每个轴承承的所有有三个方方向都不不满足允允许的标标准，则则需要下下面介绍绍的双面面动平衡衡过程。有有时，这这种单面面动平衡衡不能成成功地把把每个轴轴承的三三个所有有方向振振动幅值值降低到到允许的的标准以以下，尤尤其是如如果L/D

43、比率率大于0050或或者动平平衡的件件位于远远离轴承承位置时时。如果果出现这这种情况况，必须须要用下下面介绍绍的双面面动平衡衡方法。用传统的双双面静力力偶方法法动平衡衡悬臂转转子由于在悬臂臂转子中中经常存存在的明明显的互互相影响响，双面面动平衡衡修正的的方法往往往比那那些采用用单面动动平衡方方法更有有效。然然而，双双面动平平衡的问问题之一一是，有有时在确确定哪个个是左轴轴承，哪哪个是右右轴承的的略有点点混淆，同同样地哪哪个平面面是左平平面，哪哪个平面面是右平平面?（有些些数据采采集器与与左和右右不同，把把这些称称为靠近近的平面面或者远远距离的的平面，名名词术语语不是问问题，唯唯一的问问题是分分

44、析人员员必须把把他的约约定保持持一致）。参参见图117，当利利用双面面动平衡衡方法时时，认为为轴承AA是最靠靠近悬臂臂转子的的轴承，而而轴承BB是最靠靠近皮带带轮的轴轴承。同同样，平平面1在在最靠近近轴承的的叶轮的的内侧，而而平面22在外侧侧。完成了双面面修正重重量计算算后，需需再次采采用静平平衡/力力偶平衡衡解。因因为大多多数悬臂臂转子都都对静不不平衡如如此敏感感，所以以仅在获获得这个个静/力力偶动平平衡解时时才放置置静平衡衡修正重重量。因因此，调调整动平平衡后，如如果还有有明显的的力偶不不平衡，分分析人员员还将继继续修正正它。他他应遵循循如下介介绍的过过程；设定图17中介介绍的双双面动平平

45、衡方法法的仪器器用数据采集集器扫描描滤波器器分析或或者实时时分析仪仪都可采采用相同同的过程程，然而而，如果果用扫描描滤波器器或实时时分析仪仪，分析析人员应应该有能能够提供供静或力力偶动平平衡解的的双面动动平衡计计算程序序。在两个轴承承上进行行初始测测量这里还是在在内侧轴轴承和外外侧轴承承的水平平和垂直直方向测测量1转速频频率振动动幅值；频率和和相位。完成双面动动平衡过过程，但但是还不不能放置置动平衡衡修正的的重量。采用如D节节中介绍绍的双面面动平衡衡过程，但但是最终终修正的的重量还还不能放放置。而而是对每每个平面面计算试试重的大大小和位位置时，分分析人员员应该寻寻找静平平衡解/力偶动动平衡解解

46、。初始始只能作作静平衡衡修正例例如，如如果静平平衡解要要求在平平面1内内作1盎盎司（22835克克）修正正，而力力偶平衡衡解要求求在平面面1和22内彼此此成1880度处处作2盎盎司（55670克克）的修修正，则则在这一一点处只只作静平平衡修正正。确定现在振振动幅值值是否满满足允许许的标准准规定在平面1内内作静平平衡修正正后，检检查一下下每个轴轴承的三三个方向向的振动动幅值是是否符合合允许的的标准规规定。如如果不满满足，则则需要再再调整。在在确定双双面修正正时还要要求静平平衡/力力偶平衡衡解，还还是先只只能作静静平衡修修正。这这一次大大多数可可以解决决问题。然然而，如如果还有有明显的的力偶不不平

47、衡，再再完成寻寻求静平平衡/力力偶平衡衡解的双双面平衡衡修正，这这次可以以作力偶偶平衡修修正，而而不是作作静平衡衡修正。确定这时振振动幅值值是否满满足允许许的标准准规定在两次试凑凑静平衡衡的每一一次之后后和一次次力偶平平衡试凑凑之后，把把内侧轴轴承和外外侧轴承承的水平平；垂直直和轴向向方向的的振动幅幅值与允允许的标标准规定定作比较较。较少少情况下下，力偶偶平衡修修正可能能把静平平衡修正正破坏，如如果是这这种情况况，则可可能需要要在成功功地平衡衡转子之之前作一一次以上上的静平平衡修正正。42允许许的残余余不平衡衡和国际际标准化化组织IISO动动平衡质质量等级级动平衡转子子时，人人们需要要知道他他

48、动平衡衡转子的的精度。实实际上，简简单地说说以某转转速把某某机器动动平衡到到010英英寸/秒秒或10密尔的的等级是是不够的的。当某某转子可可以满意意地动平平衡到这这样一种种等级时时，另一一转子却却没法动动平衡到到这种等等级。这这需返回回19550年由由动平衡衡领域内内专家们们的意见见辨认之之。专家家们认为为，残余余不平衡衡确实与与残余的的转子偏偏心距的的大小和和半径以以及转子子本身的的重量和和它的运运转转速速成正比比。因此此他们研研制出一一系列动动平衡允允许值，即即众所周周知的国国际标准准化组织织ISOO标准119400“旋转的的刚体的的动平衡衡质量”。表111提供供了按照照这些动动平衡标标准

49、对整整个转子类类型组的的动平衡衡质量等等级。表表12提供供了每个个ISOO动平衡衡质量等等级。（IISOGG1；IISOGG25；IISOGG63等）的的数字标标准。请请注意，GG允差等等级愈低低，动平平衡的质质量等级级精度愈愈高。还还应注意意，这些些动平衡衡质量等等级都是是以转子子的转速速（水平平轴线）以以及每磅磅转子重重量的残残余不平平衡（垂垂直轴线线）为基基础的。表表13提供了了表示用用每种动动平衡质质量某级级等级带带描述的的相同的的动平衡衡质量等等级。表表13还表示示了美国国通用的的标称转转速的分分类（112000；18800和和36000转/分）。动平衡机器器时，您您首先要要参考表表

50、11所列列的信息息，确定定您动平平衡该机机器的动动平衡允允差。表11 根据IISO119400标准和和ANSSIS2219119755标准各各种代表表性刚性性转子组组的动平平衡质量量标准Balannce Quaalitty GGraddes GEW 1,2(mm/ssec)Rotorr Tyypess-Geenerral ExaampllesG 400004000Crankkshaaft driiverr3 off riigiddly mouunteed ssloww maarinne ddiessel engginees wwithh unneveen nnumbber of cyllind

51、der44G 160001600Crankkshaaft driiverr off riigiddly mouunteed llargge ttwo-cyccle enggineesG 6300630Crankkshaaft driiverr off riigiddly mouunteed llargge ffourr-cyyclee ennginnesCrankkshaaft driiverr off ellastticaallyy moountted marrinee diieseel eengiinessG 2500250Crankkshaaft driiverr off riigidd

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54、Parrts of cruushiing macchinneryyParrty of agrricuultuurall maachiinerryInddiviiduaal ccompponeentss off ennginnes (gaasollinee off diieseel)ffor carrstruuckssandd loocommotiivessCraanksshafft ddrivves of engginees wwithh siix oor mmoree cyylinnderrs uundeer sspecciall reequiiremmenttsSluurryy orr d

55、rredgge ppumpp immpelllerrG 63363Partss off prroceess plaant macchinnesMarrinee maain turrbinne ggearrs(mmercchannt sservvicee)Cenntriifugge ddrummsFannsAsssembbly airrcraaft gass tuurbiine rottorssFlyy whheelsPummp iimpeelleersMacchinne-ttooll annd ggeneerall maachiinerry pparttsnorrmall ellecttric

56、cal armmatuuressInddiviiduaal ccompponeentss off ennginnes undder speeciaal rrequuireemenntsG 25525Gas aand steeam turrbinnesinccluddingg maarinne mmainn tuurbiiness(meerchhantt seerviice)Riggid turrbo-genneraatorr rootorrsRottorssTurrbo-commpreessoorsMacchinne-ttooll drriveesMeddiumm annd llargge e

57、elecctriicall arrmatturees wwithh sppeciial reqquirremeentssSmaall eleectrricaal aarmaaturresTurrbinne-ddrivven pummpsG 11Tape reccordder andd phhonoograaph(graamopphonne)ddrivvesGriindiing macchinne ddrivvesSmaall eleectrricaal aarmaaturres witth sspecciall reequiiremmenttsG 04404Spinddlessdissksan

58、dd arrmatturees oof ppreccisiion griindeersGyrrosccopeesw=2nnn/600-n/10 iff n is meaasurred in revvoluutioons perr miinutte aand w rradiianss peer ssecoondin geenerralFor riggid rottorss wiith twoo coorreectiion plaanessonee-haalf of thee reecommmenndedd reesidduall unnballancce iis tto bbe ttakeen

59、oor eeachh pllanee:thhesee vaaluees aapplly uusuaallyy foor aany twoo arrbittrarrilyy chhoseen pplannesBut thee sttatee off unnballancce mmay be impprovved upoon aat tthe beaarinngs Foor ddiskk-shhapeed rrotoors thee fuull reccommmendded vallue hollds forr onne pplanneA craanksshafft-ddrivve iis aan

60、 aasseemblly wwhille iinclludees tthe craanksshaffta fflywwheeel,ccluttch,pullleyy,viibraatioon ddampper,rottatiing porrtioon oof cconnnecttingg roodetccFor ppurpposees oof tthiss SttanddarddSloww diieseel eengiiness arre tthosee wiith a ppistton vellociity of lesss tthann 9 mm/secc, ffastt diieseel