理解振动分析中的轴轨迹图
便携式平衡器和振动分析仪 Balanset-1A
Balanset-1A 是一款便携式 USB 供电振动分析仪兼平衡仪，用于在转子自身轴承上进行单面和双面平衡。完整套装包含接口单元、两个振动传感器、光电激光转速表、反光胶带、USB 闪存盘中的 Windows 平衡软件、磁性支架、电子秤和运输箱。需要一台带空闲 USB 端口的兼容 Windows 电脑；电脑…
光学传感器（激光转速计）。
适用于 Balanset 平衡仪的光学激光传感器，基于改进型 HS2234 转速表改装而成。通过转子上的反光标记非接触式测量转速。标配 5 米电缆，另可选配 10 米电缆。.
Balanset-4
Balanset-4 是一款四通道振动分析仪和平衡系统，可进行一至四个平面的平衡校正。该设备专为万向轴和由四个轴承支承的转子设计，也可作为平衡机的测量系统使用。 该套件包含四个振动传感器、一个光学激光转速计、USB 接口、软件、磁性支架、量规和运输箱。
磁座Insize-60-kgf。
可调节磁性支架，用于在 Balanset 动平衡套件中定位激光转速传感器。该可切换磁性底座在适配的铁磁性表面上可提供高达 60 kgf 的吸附力。可调节的支臂和关节有助于将传感器与转子上的反射标记对齐。
动态平衡器“Balanset-1A” OEM
Balanset-1A OEM 是用于转子单面和双面平衡及振动分析的核心测量套件。包含 USB 接口单元、两个振动传感器、光电激光转速表、反光胶带以及 USB 闪存盘中的 Windows 平衡软件。与完整套装相比，不含磁性支架、电子秤和运输箱。需要一台兼容的 Windows 电脑…
轴轨道 是指在一次或多次旋转过程中，旋转轴几何中心所描绘的轨迹。它是轴在其内部运动的二维视图。 轴承间隙，仿佛你正从轴的末端直视而下。这一强大的诊断工具是通过安装一对非接触式 接近探头 相隔90度——通常采用X-Y配置——并将它们的同步位移信号相互叠加，而非随时间变化绘制。
1. 为什么轨道图如此有用
标准 时间波形 或 FFT 频谱 显示 振动 沿单一方向。轨道图将两个相互垂直的方向结合起来，从而全面展现轴的动态运动，使分析人员能够直观地看到运动的实际形态和方向，而非仅凭推测。这一额外维度为诊断各种故障提供了宝贵的线索，这也正是轨道图成为 转子动力学 分析——特别是对于配备流体膜的高速关键机械 滑动轴承，例如涡轮机、压缩机和大型发电机。
由于探头直接测量轴承处的位移，因此轨迹不仅显示了轴的移动距离，还揭示了轴在间隙中的具体位置——这是安装在壳体上的 加速度计 是无法提供的。添加一个 转速表 或 键相器 标记在轨道上每转一圈就留下一个印记，从而固定其 相位 并使进动方向明确无误。
2. 如何解读轨道形状
轨道的形状、大小和方向是作用于转子的力的直接指标。熟练的分析人员只需观察轨道的形状就能诊断机器的状况。
圆形或椭圆轨道
以轴承为中心的简单圆形或椭圆形轨道，通常表明转子运行平稳，且主要受单一频率支配——最常见的是 不平衡. 如果轴承支承在两个方向上的刚度相同（各向同性），则轨道呈圆形；如果水平和垂直方向的刚度不同（各向异性），则轨道呈椭圆形。这种情况在实际中非常常见，因为大多数机器的垂直刚度通常大于水平刚度。
扭曲、8字形或香蕉形轨道
当轨道偏离简单的椭圆形状时，有多种频率会影响轴的运动：
- “香蕉”形或新月形轨道 通常与 错位，其中同时存在1×和2×频率。
- 8字形 这是2×分量强烈的经典征兆，也是轴不对中的教科书式指标。若出现带有内环的“8”字形，通常表明情况更为严重，或存在摩擦现象。
有弯折或尖角的轨道
方向的急剧变化、平坦点或轨道上的“扭结”都是 转子与定子摩擦. 这些现象表明，当轴与轴承等静止部件接触时，其运动会受到短暂的限制， 封条，或机器外壳。
高度不规则轨道
轨迹若呈现出不规则、不稳定或充满“噪声”的状态，可能预示着严重的机械故障 松弛，流体诱导的不稳定性，例如 油膜涡动 或 油膜振荡，或泵或压缩机中的湍流工况。
3. 进动方向：顺行与逆行
轨道相对于轴旋转方向的轨迹方向本身就是一个关键的诊断因素：
- 正进动： 轨迹的运动方向与轴的旋转方向一致。对于不平衡等力而言，这是正常现象。
- 逆进动： 轨道轨迹与轴的旋转方向相反。这是一种异常情况，可能表明 轴裂纹、剧烈的摩擦，或某些由流体引起的失稳。
要区分这两者，必须依靠每转一圈的相位标记；如果没有该标记，轨道虽然能显示形状，却无法显示其运动方向，从而无法进行诊断性区分。
4. 轨道在现场诊断中的应用
将永久安装的接近传感器连接至监测系统，是监测大型关键设备运行轨迹的标准方法，但其基本原理——即利用两个相互垂直的位移信号，在相位参考下进行相互比对——现场工程师同样可以运用。例如，一款便携式双通道仪器，如 Balanset-1A 可同时测量两个平面上的同步振幅和相位，因此一旦轨道或频谱确认了这一点， 不平衡 是主导力量，这种设置也直接延续到了 实地平衡 以及对修正后的状态进行验证。如果轨道检测到偏移、摩擦或不稳定，则应将工作重点转向对中或机械修复，而非动平衡。
位移轨迹图与速度轨迹图的区别
这两者并不是同一种测量方式，其差异决定了您能从图形中得出怎样的结论。一对接近探头测量的是轴颈相对于轴承的 位移 ，因此该图真实反映了轴颈在间隙内的位置，同一信号的直流部分则给出 轴中心线。便携式双通道分析仪将加速度计夹持在轴承座上，把两个 速度 通道相互对比绘制，单位为 mm/s：您看到的是轴承座的运动，而非轴的实际位置。
更换传感器类型后仍然不变的是轨迹的几何形状。形状、方向和进动方向由作用在转子上的力的模式决定，而非由传感器决定，因此熟悉的轨迹族仍会出现——1×分量占主导时呈光滑的椭圆形，2×分量较强时呈新月形或8字形，出现摩擦时则两侧变平并带有扭结。无法保留下来的是绝对位置信息：速度轨迹图无法告诉您还剩多少间隙，也无法换算成轴运动的微米数值。在现场可用它来判断故障类型；若要确定轴的实际运行位置，则需使用接近探头。
轨迹图在 Balanset 软件中的位置
在 Balanset-1A 上，轨迹图是测振仪窗口中的一个标签页，可在主窗口中按 F5 键打开；该窗口要求设备固件版本为 5.5.0 或更高。“X-Y Orbit” 标签页以 1:1 的坐标轴比例将通道1与通道2相互对比绘制，因此屏幕上的圆形是真正的圆形，而不是坐标轴比例不一致造成的假象。在四通道的 Balanset-4A 上，通道3和通道4的第二条轨迹会绘制在第一条轨迹的下方。
图表上方的一个切换开关决定了绘制的内容：
| 模式 | 绘制内容 | 适用场景 |
|---|---|---|
| Unsynced | 未经同步的原始轨迹，没有转一圈的参考基准 | 没有可用的转速计，或您想查看信号包含的全部内容 |
| Sync (raw) | 将最近几转叠加显示，并与转速计标记对齐 | 用于判断重复性——稳定、闭合的图形说明每一转的运动都在重复 |
| 1× | 仅显示旋转分量：呈现与 V·o 和 F 读数相符的干净椭圆 | 在平衡前确认不平衡矢量 |
如果没有转速计标记，两种同步模式就没有可同步的基准，程序会在图表标题中如实说明这一点，此时“Unsynced”便成为唯一如实的显示方式。这正是第3节所述原则的实际体现：没有每转一次的参考基准，就无法确定进动方向。
解读轨迹图旁的数值
图表旁边的图块为每个测量平面显示三个数值，在您开始解读轨迹形状之前，它们是最快捷的合理性检查：
- V·s ——工作频带内的宽带均方根速度，单位为 mm/s。
- V·o ——仅指旋转频率下的1×分量，单位为 mm/s。
- F - 的 相位 ——即该1×分量的相位，单位为度。
旋转分量本身就是总量的一部分，因此 V·o 永远不会超过 V·s，二者的比值在您观察轨迹之前就已预示了轨迹的形状。当 V·o 接近 V·s 时，几乎全部能量都集中在1×分量上，轨迹会收敛为一个干净的椭圆，此时 不平衡 是主导力量。当 V·o 明显小于 V·s 时，差值来自谐波和宽带噪声——正是这部分残余能量把椭圆变成第2节所述的新月形、8字形和扭结形状。如果报告显示轨迹严重畸变，同时 V·o ≈ V·s，则说明数据自相矛盾，应首先检查测量仪器。
每个测量平面下方都有一个稳定性指示条：读数仍在漂移时为灰色，最近12个数据流数值的变异系数降到10%以下时变为绿色，波动幅度超过20%时为橙色。在指示条为橙色时采集的轨迹图算不上诊断结果——那只是一台尚未稳定下来的机器的一张照片。
用频谱验证轨迹形状
轨迹图告诉您椭圆正被某种因素扭曲；频谱则告诉您是哪一阶分量在起作用。同一窗口的“Wave Spectrum”标签页上方显示波形，下方显示速度频谱，虚线标尺精确标示在实测转速的整数倍处，而不是标示在最靠近的高峰上——因此，没有落在标尺上的峰值根本不是轴转速的谐波，而应归因于轴承、齿轮啮合或叶片通过频率。若新月形或8字形轨迹伴随强烈的2×分量，则指向 错位；若轨迹漂移不稳定，且在0.43×至0.48×之间出现峰值，则是 油膜涡动的典型特征；轨迹两侧变平并伴有宽带成分，则指向 摩擦.
图表下方的选择器可在速度频谱和加速度频谱之间切换。分析轨迹图时应选用速度坐标，因为轨迹图本身就是由速度通道绘制而成的。
观察轨迹图穿越共振区的变化
轨迹图只是某一转速下的一张快照，转速哪怕只变化几百转，形状就可能截然不同。“Run-down”标签页记录的则是整个降速过程：1×振幅和相位随转速下降被逐点记录，每转一个原始数值，不做任何平滑处理，直至停止阈值——该阈值可在100至2000 rpm之间设定，默认值为300。共振会以振幅峰值并伴随约180°相位偏转的方式表现出来——这与 坎贝尔图 所预测的、激励线与固有频率曲线相交处的临界转速一致。完整的降速报告会将工作转速下采集的X-Y轨迹图与这些曲线并列保存，从而让轨迹形状和共振图谱汇总在同一份文档中。
5. 轨道图展示了什么
总而言之，单轨道图能让人一目了然地获取大量信息：
- 轴振动的整体幅度。
- – 轴运动的形状，有助于识别故障类型。
- 进动方向，顺向或逆向。
- 轴在轴承间隙内的平均位置——其 轴中心线.
结合FFT频谱和时域波形进行分析，该轨道使分析人员能够得出高度可靠且详细的 诊断 机器动态行为的——将“多少”、“什么形状”和“朝哪个方向”融合成一幅清晰的画面。
