了解次谐波

1. 定义：什么是次谐波？

A 次谐波 是频率分量 振动 光谱 发生在基本强迫频率的整数分之一处。在机械分析中，该基频几乎总是 运行速度（1X）.

次谐波出现在 1/2X、1/3X、1/4X 等频率处，也称为 次同步 振动，因为它们发生在低于主同步（1X）转速的频率。一系列次谐波（例如1/2X、3/2X、5/2X）的存在是特定类型机器故障的典型标志。

2. 次谐波的主要原因

次谐波不像谐波（2X、3X）那么常见，但当它们出现时，通常是以下问题之一的强烈指标：

a) 机械松动

这是导致次谐波（尤其是1/2X次谐波）的最常见原因。当某个部件松动时，例如轴承座中的轴承或松动的安装螺栓，可能会引发非线性的“弹跳”或“咔哒”效应。这种类型的冲击会激励系统，使其以主强制频率（1X）一半的频率响应。

如果频谱显示 1X 峰值，并伴有 1/2X、3/2X（1.5X）、5/2X（2.5X）等一系列次谐波，则通常表明结构存在严重松动。这种松动会导致轴每隔一圈就会发生一次冲击，从而产生 1/2X 系列峰值。

b) 轴颈轴承不稳定

在采用油膜轴承或轴颈轴承的机器中，次谐波是油膜不稳定的关键指标。这些自激振动是由支撑轴的油楔的动态特性引起的。

• 油膜涡流: 这种现象通常发生在转速的0.42倍到0.48倍之间。这是由于油膜本身开始在轴承间隙内旋转（涡动），推动轴旋转造成的。在0.5倍以下，它通常呈现强烈而明显的峰值。
• 油鞭： 这是一种更严重的不稳定形式，当油膜涡动频率与转子的第一固有频率一致时就会发生（临界速度）。当这种情况发生时，振动会变得非常剧烈且具有破坏性。频率会“锁定”在固有频率上，即使机器速度增加也不会改变。

c) 其他原因

• 皮带传动问题： 磨损或损坏的皮带有时会产生与皮带转速相关的次谐波频率，该频率通常低于驱动或从动皮带轮的速度。
• 叶片或翼片通过频率： 在某些情况下，对于泵或风扇，次同步峰值可能与流动湍流或旋转失速条件有关，这可能不是 1X 的精确分数，但仍低于运行速度。

3.分析与确认

当在频谱中观察到次谐波时，确定准确的频率至关重要。在0.50X处出现峰值很可能与松动有关。在0.47X处出现峰值几乎肯定是油膜涡动。出现完整的系列（1/2X、3/2X等）则强烈地证实了松动。

分析 时间波形 也可能有帮助。松动通常会显示出冲击或截断的迹象，而油膜涡动可能表现为更复杂、更调制的信号。

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