Анализ вибрации является ключевым методом диагностики технического состояния машин. Различные неисправности машин создают характерные закономерности в спектре частот вибрации. Изучая спектр частот вибраций машин (обычно с помощью анализа FFT), можно определить конкретные типы дефектов. Ниже в таблицах представлены общие категории дефектов (дисбаланс, несоосность, ослабление, дефекты подшипников, дефекты зубчатых передач). В каждой таблице описываются подтипы неисправностей, описывающие их типичный спектр вибрации, наблюдаемые спектральные компоненты, ключевые идентификационные признаки и иллюстративный график спектра (встроенный в виде SVG). Все частотные ссылки используют кратные скорости работы (например, «1×» = частота один раз за оборот).
Дисбаланс
| Тип дефекта | Описание спектра | Краткое описание спектральных компонентов | Ключевая особенность | SVG-график |
|---|---|---|---|---|
| Статический дисбаланс (Одноплоскостной) | В спектре преобладает один пик на основной скорости движения (1× об/мин):. Вибрация синусоидальная, с минимальной энергией на других частотах. | В первую очередь сильный компонент частоты вращения 1×. Мало или совсем нет высших гармоник (чистый тон 1×):. | Большая амплитуда 1× во всех радиальных направлениях: вибрация на обоих подшипниках синфазна (разница фаз между двумя концами отсутствует):. Часто наблюдается сдвиг фаз приблизительно на 90° между горизонтальными и вертикальными измерениями на одном подшипнике:. | |
| Динамический дисбаланс (Два самолета/Пара) | Спектр также показывает доминирующий пик частоты один раз за оборот (1×):, аналогично статическому дисбалансу. Вибрация происходит на скорости вращения, без значительного содержания более высоких частот, если дисбаланс является единственной проблемой. | Доминирующая составляющая 1× RPM (часто с «раскачиванием» или вилянием ротора): более высокие гармоники обычно отсутствуют, если нет других неисправностей. | 1× вибрация на каждом подшипнике не в фазе – между вибрацией на двух концах ротора имеется разность фаз около 180°: (указывающая на парный дисбаланс). Сильный пик 1× с этим фазовым соотношением является признаком динамического дисбаланса. |
Несоосность
| Тип дефекта | Описание спектра | Краткое описание спектральных компонентов | Ключевая особенность | SVG-график |
|---|---|---|---|---|
| Параллельное смещение (Смещенные валы) | Спектр вибрации показывает повышенную энергию на основной частоте (1×) и ее гармониках 2× и 3× скорости движения, особенно в радиальном направлении. Обычно компонент 1× доминирует при наличии несоосности, сопровождаемой заметным компонентом 2×. | Содержит значительные пики на частотах вращения вала 1×, 2× и 3×. Они появляются преимущественно при радиальных измерениях вибрации (перпендикулярно валу):. | Показательны высокие 1× и 2× вибрации в радиальном направлении. Часто наблюдается разность фаз в 180° между измерениями радиальной вибрации на противоположных сторонах муфты, что отличает ее от чистого дисбаланса. | |
| Угловое смещение (Наклонные валы) | Частотный спектр показывает сильные гармоники скорости вала, в частности, заметную компоненту скорости вращения 2× в дополнение к компоненту скорости вращения 1×: появляется вибрация на скоростях 1×, 2× (а часто и 3×), причем осевая (вдоль вала) вибрация является значительной. | Заметные пики на 1× и 2× (а иногда и 3×) скорости бега: Компонент 2× часто такой же или больше 1×. Эти частоты ярко выражены в спектре осевой вибрации (вдоль оси машины): | Относительно высокая амплитуда второй гармоники (2×) по сравнению с 1× в сочетании с сильной осевой вибрацией. Осевые измерения по обе стороны муфты смещены по фазе на 180°, что является признаком углового смещения. |
Расхлябанность
| Тип дефекта | Описание спектра | Краткое описание спектральных компонентов | Ключевая особенность | SVG-график |
|---|---|---|---|---|
| Механическая люфтность (Ослабление крепления компонентов) | Спектр богат гармониками скорости бега. Широкий диапазон целых кратных 1× (от 1× до высоких порядков, таких как ~10×) появляется со значительными амплитудами. В запущенных случаях могут также появляться субгармонические частоты (например, 0,5×) | Доминируют множественные гармоники скорости бега (1×, 2×, 3× … до примерно 10×). Иногда могут присутствовать дробные (половинного порядка) частотные компоненты в 1/2×, 3/2× и т. д. из-за повторяющихся ударов. | Отличительная «гармоническая серия» пиков в спектре – многочисленные равномерно распределенные пики с целыми кратными частоты вращения. Это указывает на ослабленные или неправильно установленные детали, вызывающие повторяющиеся удары. Наличие множества гармоник (и, возможно, субгармоник половинного порядка) является ключевой сигнатурой. | |
| Структурная непрочность (Ослабление крепления основания/крепления) | Спектр вибрации часто доминирует над скоростью, превышающей скорость вращения в один или два раза. Обычно в спектре появляется пик при 1× RPM и/или пик при 2× RPM. Более высокие гармоники за пределами 2× обычно имеют гораздо меньшую амплитуду по сравнению с этими основными гармониками. | В первую очередь показывает частотные компоненты при 1× и 2× скорости вала. Другие гармоники (3×, 4× и т. д.) обычно отсутствуют или незначительны. Компонент 1× или 2× может преобладать в зависимости от характера ослабления (например, один удар за оборот или два удара за оборот). | Заметно высокий пик 1× или 2× (или оба) относительно остальной части спектра, указывающий на ослабление опор или конструкции. Часто вибрация сильнее в вертикальном направлении, если машина установлена неплотно. Один или два доминирующих пика низкого порядка с несколькими высшими гармониками характерны для ослабления конструкции или фундамента. |
Дефекты подшипников
| Тип дефекта | Описание спектра | Краткое описание спектральных компонентов | Ключевая особенность | SVG-график |
|---|---|---|---|---|
| Дефект внешнего кольца | Спектр вибрации показывает ряд пиков, соответствующих частоте дефекта внешней дорожки качения и ее гармоникам. Эти пики обычно находятся на более высоких частотах (не целые кратные вращения вала) и указывают на каждый раз, когда элемент качения проходит над дефектом внешней дорожки качения. | Присутствуют множественные гармоники частоты прохода шарика наружной дорожки качения (BPFO). Обычно в спектре при выраженном дефекте наружной дорожки качения можно наблюдать 8–10 гармоник BPFO. Расстояние между этими пиками равно BPFO (характерная частота, определяемая геометрией подшипника и скоростью). | Отчетливая последовательность пиков на BPFO и ее последовательные гармоники являются сигнатурой. Наличие многочисленных равномерно распределенных высокочастотных пиков (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO, …) явно указывает на дефект подшипника внешнего кольца. | |
| Дефект внутренней дорожки качения | Спектр для внутренней неисправности дорожки показывает несколько заметных пиков на частоте внутренней неисправности дорожки и ее гармониках. Кроме того, каждый из этих пиков частоты неисправности обычно сопровождается пиками боковой полосы, расположенными на частоте рабочей скорости (1×). | Содержит несколько гармоник частоты прохода шарика внутренней дорожки качения (BPFI), часто порядка 8–10 гармоник. Характерно, что эти пики BPFI модулируются боковыми полосами на ±1× RPM – то есть рядом с каждой гармоникой BPFI появляются меньшие боковые пики, отделенные от основного пика на величину, равную частоте вращения вала. | Контрольным признаком является наличие гармоник частоты дефекта внутренней дорожки качения (BPFI) с рисунком боковой полосы. Боковые полосы, расположенные на скорости вала вокруг гармоник BPFI, указывают на то, что дефект внутренней дорожки качения нагружается один раз за оборот, что подтверждает проблему внутренней дорожки качения, а не внешней. | |
| Дефект элемента качения (Шарик/Ролик) | Дефект элемента качения (шарика или ролика) вызывает вибрацию на частоте вращения элемента качения и ее гармониках. Спектр покажет ряд пиков, которые не являются целыми кратными скорости вала, а скорее кратными частоте вращения шарика/ролика (BSF). Один из этих гармонических пиков часто значительно больше других, что отражает, сколько элементов качения повреждено. | Пики на основной частоте дефекта элемента качения (BSF) и ее гармониках. Например, появятся BSF, 2×BSF, 3×BSF и т. д. Примечательно, что амплитудная картина этих пиков может указывать на количество поврежденных элементов — например, если вторая гармоника самая большая, это может означать, что два шарика/ролика имеют сколы. Часто это сопровождается некоторой вибрацией на частотах дефекта дорожки качения, поскольку повреждение элемента качения обычно приводит также к повреждению дорожки качения. | Наличие серии пиков, отстоящих друг от друга на BSF (частоту вращения элемента подшипника), а не на частоту вращения вала, указывает на дефект элемента качения. Особенно высокая амплитуда N-й гармоники BSF часто означает, что повреждено N элементов (например, очень высокий пик 2×BSF может указывать на два шарика с дефектами). | |
| Дефект клетки (Сепаратор подшипника / FTF) | Дефект сепаратора в подшипнике качения приводит к вибрации на частоте вращения сепаратора – основной частоте поезда (FTF) – и ее гармониках. Эти частоты обычно субсинхронны (ниже скорости вала). Спектр покажет пики на FTF, 2×FTF, 3×FTF и т. д., а также часто некоторое взаимодействие с другими частотами подшипника из-за модуляции. | Низкочастотные пики, соответствующие частоте вращения клетки (FTF) и ее целым кратным. Например, если FTF ≈ 0,4× скорости вала, вы можете увидеть пики при ~0,4×, ~0,8×, ~1,2× и т. д. Во многих случаях дефект клетки сосуществует с дефектами гонки, поэтому FTF может модулировать сигналы дефекта гонки, создавая суммы/разности частот (боковые полосы вокруг частот гонки). | Один или несколько субгармонических пиков (ниже 1×), которые совпадают со скоростью вращения сепаратора подшипника (FTF), указывают на проблему с сепаратором. Это часто появляется вместе с другими признаками неисправности подшипника. Ключевой сигнатурой является наличие FTF и его гармоник в спектре, что в противном случае нетипично, если только сепаратор не выходит из строя. |
Неисправности передач
| Тип дефекта | Описание спектра | Краткое описание спектральных компонентов | Ключевая особенность | SVG-график |
|---|---|---|---|---|
| Эксцентриситет шестерни / Изогнутый вал | Эта неисправность вызывает модуляцию вибрации зацепления шестерен. В спектре пик частоты зацепления шестерен (GMF) окружен пиками боковой полосы, расположенными на частоте вращения вала шестерни (1× частота вращения шестерни). Часто собственная вибрация скорости вращения шестерни 1× также повышается из-за эффекта дисбаланса, вызванного эксцентриситетом. | Заметное увеличение амплитуды на частоте зацепления зубчатых передач и ее низших гармониках (например, 1×, 2×, 3× GMF). Появляются четкие боковые полосы вокруг GMF (а иногда и вокруг ее гармоник) с интервалами, равными 1× скорости вращения затронутой шестерни. Наличие этих боковых полос указывает на амплитудную модуляцию частоты зацепления вращением шестерни. | Частота зацепления шестерен с выраженными боковыми полосами на частоте шестерни 1× является характерной чертой. Этот рисунок боковых полос (пики, равномерно распределенные вокруг GMF по скорости движения) явно указывает на эксцентриситет шестерни или изогнутый вал шестерни. Кроме того, основная вибрация шестерни (1×) может быть выше нормы. | |
| Износ или повреждение зубьев шестерни | Дефекты зубьев шестерен (например, изношенные или сломанные зубья) вызывают увеличение вибрации на частоте зацепления шестерен и ее гармониках. Спектр часто показывает несколько пиков ГМП (1×ГМП, 2×ГМП и т. д.) высокой амплитуды. Кроме того, вокруг этих пиков ГМП появляются многочисленные частоты боковых полос, разнесенные частотой вращения вала. В некоторых случаях также можно наблюдать возбуждение собственных частот шестерен (резонансы) боковыми полосами. | Повышенные пики на частоте зацепления шестерен (частота зубчатого зацепления) и ее гармониках (например, 2×GMF). Вокруг каждой основной гармоники GMF имеются пики боковых полос, разделенные скоростью 1×. Количество и размер боковых полос вокруг компонентов 1×, 2×, 3× GMF имеют тенденцию увеличиваться с увеличением серьезности повреждения зубьев. В тяжелых случаях могут появляться дополнительные пики, соответствующие резонансным частотам шестерни (с собственными боковыми полосами). | Отличительной чертой являются множественные высокоамплитудные гармоники частоты зацепления шестерен, сопровождаемые плотными боковыми полосами. Это указывает на нерегулярное прохождение зубьев из-за износа или поломки зуба. Сильно изношенная или поврежденная шестерня будет показывать обширные боковые полосы (с интервалами скорости 1× шестерни) вокруг пиков частоты зацепления, отличая ее от здоровой шестерни (которая имела бы более чистый спектр, сосредоточенный в GMF). |
RU 
EN 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
NB 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UK 
VI
Комментарии 0