振动故障分析是针对工厂里关键旋转设备的一种诊断分析手段，相当于给该设备做“体检”，用来确诊设备异常振动的原因，这些原因包括不平衡，不对中，脚松动，轴磨损问题，轴承故障问题，齿轮啮合问题等，设备维护人员根据诊断报告，对相应的故障进行下一步维护处理。

二、为什么振动信号可以用来诊断设备的故障？

旋转机械在工作过程中都有特定的转速，运行过程中，通过轴，轴承，齿轮等传动机械部件来带动负载工作，一旦这些机械部件发生了故障后通常就会产生具有某个特征的激振力，比如轴承内外圈滑轨出现裂纹会产生一个周期性的冲击力，这个激振力会以振动的形式被振动传感器探测到，振动信号中包含了频率，幅值，相位等特征，做进一步的深层分析后，可以对应找到相关的故障部件。因此振动信号是目前非常流行的一种诊断方法。

三、常见的振动故障

1.不平衡问题，指的是转子的不平衡，比如风扇，风机等。转子的质量中心和其旋转的轴中心不重合，就会产生离心力，俗语常说甩圈严重，振动信号主要是水平方向的1倍转频占主导，轴向振动小。

不平衡问题主要有2种现象：

a 力矩不平衡，虽然其重心在旋转轴上，但是其质量分布不对称，靠近前后端的2个轴承的转子部分质量不同，转动过程中像跷跷板一样，一高一低，转子的旋转轴和主轴虽然相交于重心，但有一个夹角。此时在前后轴承上同方向的水平振动传感器会检测到2个方向相反（相位相差180°），幅值相等的振动信号，因此加配重块的时候要在2个校准平面分别加相应的配重块来抵消掉不平衡力矩

b 动态不平衡，此时转子的重心偏离了主轴，同时也带有力矩不平衡问题。前后端的2个轴承的水平向振动信号相位介于相同和相反之间，比单纯的力矩不平衡复杂，

2.不对中问题，指2个轴通过联轴器连接后，其2个轴心不在同一条轴线上。通常包括角度不对中，平行不对中两种现象。联轴器2侧轴承的振动信号主要表现为轴向振动通常较大，1倍转频信号占主导，而径向振动为2倍转频占主导

角度不对中时，联轴器两侧轴承的轴向振动方向基本相反

平行不对中时，联轴器两侧轴承的径向振动方向基本相反

3.滚动轴承故障，轴承在长久运行后，可能会出现裂纹，磨损，点蚀等故障，在轴承的不同部件出现故障后，因滚珠每次经过故障点时，会产生一次瞬态冲击，激发出轴承的高频共振，在振动时域信号上会出现冲击信号，而这个冲击的重复频率就是故障特征频率，在做振动测试分析时，目的就要通过相应手段找出这个重复频率，然后和理论计算的故障特征频率进行比对，确认到底是轴承的哪一个部件出现的损伤。

轴承的故障特征频率定义如下：

滚动体故障频率（BSF-Ball Spin Frequency）

内圈故障频率（BPFI-Ball Pass Frequency Inner race）

外圈故障频率（BPFO-Ball Pass Frequency Outer race）

保持架故障频率（FTF-Fundamental Train Frequency）

以上4种故障特征频率只需在CTC公司的小程序VIBCALC中输入转速，节径，滚动体直径，倾斜角度等相关参数，则可以自动计算出相应结果

 

4.齿轮故障，齿轮在正常工作过程中会有啮合频率GMF--Gear Mesh Frequency，其计算方法GMF=齿数×转频，所有的齿轮故障诊断，基本都是基于GMF及其谐波幅值的变化，以及它们周围会不会出现边频带来分析的。

齿轮故障主要包括

a 均匀分布式故障：所有齿面均匀磨损，齿轮间隙增大，因此啮合频率和谐次啮合频率的幅值增大

b 局部故障：单个齿轮或几个齿轮出现损伤，此时啮合频率周围会出现边频带，边频的间隔为损伤齿轮的转频（该转频为调制频率），通过包络分析法可以很清晰的显示出齿轮的转频及其倍频--和之前轴承所述的重复频率是一样的

c 装配与对中故障：如齿轮轴存在平行度或角度误差，则其GMF的二次谐频会异常增高，甚至会超过GMF,这是因为不对中导致齿轮齿宽接触不均匀，再转动一圈的过程中，负载会从齿宽的一端移到另一端，然后在移回来，相当于每转一圈会经历两次周期性变化

CTC公司的小程序VIBCALC同样也可以很方便的计算出啮合频率GMF