对第三类机械松动的振动测量和分析

　　一、关于第三类机械松动

　　1.松动分类

　　在机械故障中，松动十分常见。机械松动至少有三种类型，每种都有其独特的振动频谱及相位。

　　(1)类型 A，结构框架/基础松动(主要为 1 倍的转速振动)。

　　(2)类型 B，由于摇摆运动或结构断裂/轴承座断裂引起的松动。

　　(3)类型 C(即第三类松动)，轴承在轴承座中松动或部件之间配合不当(在冲击作用之下由于非线性产生多重谐波)。

　　2.第三类松动的故障现象

　　在所有的机械松动中，第三类的机械松动是最常见的，同时也是最难处理的，因为这类松动通常与轴承有关，往往涉及到需要更换轴承，而轴承的更换在工厂里往往是比较复杂的工作，通常需要离线检修，花费的时间也较长。所以如果没有利用振动分析进行预测性诊断，在设备完全失效之前就作出一个有效的更换计划，将有可能给工厂带来很大的损失。第三类的松动通常表现为以下故障：

　　(1)轴承座中轴承松动，即通常所说的跑外圈。

　　(2)过大的轴承间隙，即通常所说的轴承过度磨损。

　　(3)轴承座中的轴承衬套松动。

　　(4)跑内圈。

　　3.第三类松动的特征(图 1)

　　(1)具有多种转速谐波，有时会达到 10 倍甚至是 20 倍，这些谐波在频谱中非常明显。

　　(2)这种松动趋向于产生方向性很强的振动，这一点与不平衡不同。

　　(3)如果谐波幅值变大，也会产生间隔为 1/2 倍转速的频率，即 0.5 倍，1.5 倍，2.5 倍，有时甚至有 1/3 倍的转速谐波。

　　(4)存在明显的 1/2 倍转速的峰值，则表示有更为复杂的松动故障存在，有可能存在摩擦。

　　(5)通常这类松动故障的相位测量有些不稳定，但是如果振动本身方向性强时，水平和垂直方向的差异将接近 0°和 180°。

　　(6)转子松动时，如泵叶轮松动，每次启动后的相位不同。

　　(7)类似第三类松动的振动频谱(许多 1 倍转速谐波)，实际预示着更为严重的故障存在———轴承松动和跑圈，最终会因为抱死而导致设备失效。

　　这类松动的特征通常都是比较明显的，即连续的倍频。

　　通常来说，倍频的数量和倍频的峰值暗示了故障的严重程度。数量越多，峰值越高，松动也越严重，但是，在严重的松动末期，由于随着磨损的加剧，轴与轴承之间的间隙加大，这个时候反而会导致峰值的下降，但同时，振动总值通常会急剧加大。

　　此外，加速度包络的频谱表现也可以反映出松动的存在，随着松动的发展，加速度包络值的底角能量通常会抬升，抬升的原因是由于噪声的加大。