機械振動，是指物體或質(zhì)點在其平衡位置附近所做的往返運動，機械設(shè)備振動是由于機械設(shè)備反復(fù)而有規(guī)律的動作所產(chǎn)生的。機械設(shè)備產(chǎn)生振動后，會造成一定的危害，使機械設(shè)備工作性能降低。一般只要機械的振動量（如位移、速度及加速度等）沒有超過允許標準范圍，那么其所受的傷害可以忽略。但是一旦機械設(shè)備出現(xiàn)不正常的振動或者振動幅度超過了允許范圍，機械設(shè)備將會產(chǎn)生較大的動載荷和噪聲。某些零部件由于受到附加載荷，磨損、疲勞、破裂等問題會加劇，對機械設(shè)備的工作壽命與工作性能產(chǎn)生了影響，嚴重的還會導(dǎo)致機械設(shè)備零部件出現(xiàn)故障或者提前失效，此時必須對振動信號進行采集。根據(jù)振動信號進行故障診斷，準確判斷出故障發(fā)生的原因與故障發(fā)生部位，采取應(yīng)急措施處理機械設(shè)備的不正常振動 ，從而確保機械設(shè)備的正常運行，提高機械設(shè)備的工作質(zhì)量與工作性能，延長其使用壽命，實現(xiàn)其經(jīng)濟價值的最大化。

1. 轉(zhuǎn)子的異常振動故障

機械設(shè)備中的轉(zhuǎn)子由于受形狀不對稱、所用材料密度不均勻、加工或安裝時產(chǎn)生誤差等影響，導(dǎo)致其產(chǎn)生了徑向截面上的不平衡以及質(zhì)量的分布不均勻問題，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸之間的松動分離。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，徑向各截面上存在的不平衡量就會產(chǎn)生離心力，且離心力的方向也會隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而不斷進行周期性的改變，從而引發(fā)了異常振動，使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心位置不斷發(fā)生變化，產(chǎn)生振動故障，極易對支撐轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的軸承造成極大的磨損變形。

2. 電機的振動故障

通常來說，發(fā)生電機振動故障的原因主要是電機在組裝時，轉(zhuǎn)子安裝的不對稱，或者轉(zhuǎn)子與定子之間的電壓不均勻、不穩(wěn)定。當(dāng)電機超長時間運行后，轉(zhuǎn)子鐵心與軸配合容易發(fā)生松動。轉(zhuǎn)子在磁拉力的作用下，二者之間容易開裂，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)的摩擦過程中，軸系出現(xiàn)松動，電機產(chǎn)生振動故障。當(dāng)電機運行時振動強度值超出允許范圍，電機會發(fā)生強烈震動，且伴隨著較大的噪聲。此時如果任其發(fā)展，會導(dǎo)致電機的線圈燒毀、電機短路、軸承磨損嚴重等問題。

3. 齒輪傳動中的振動故障

齒輪傳動是機械設(shè)備中最常使用的傳動機構(gòu)。在齒輪的傳動過程中，由于齒輪的高速旋轉(zhuǎn)，一旦其波動幅度超過了允許范圍負載，就會導(dǎo)致齒輪在短時間內(nèi)加速磨損。齒輪的磨損變形會導(dǎo)致齒輪發(fā)生異常振動，誘發(fā)振動故障。嚴重時會導(dǎo)致齒根的斷裂，影響機械設(shè)備的正常運行。

4. 滾動軸承的振動故障

滾動軸承是機械設(shè)備中較常使用的傳動零件。滾動軸承在運作時，其內(nèi)外圈的通過頻率必須要保持與標準值一致。一旦內(nèi)外圈的通過頻率與標準值有差異，就會帶來滾動軸承的異常振動，加劇滾動軸承在短時間內(nèi)的磨損變形程度。最終誘發(fā)機械設(shè)備故障，影響機械設(shè)備的安全使用。

在實際的機械設(shè)備使用過程中，設(shè)備的管理人員和操作人員在面對設(shè)備工作狀態(tài)、檢測裝置、實際運轉(zhuǎn)、軸承類型等問題時，通常需要根據(jù)機械設(shè)備的工況，結(jié)合自己的工作經(jīng)驗與專業(yè)技能，參考以往機械設(shè)備的維修標準，制定出適合自身工廠的故障判斷標準。該標準包括機械設(shè)備振動故障的頻率、幅度等物理參數(shù)標準，可作為后續(xù)故障診斷的標準參考。

1. 波形分析法

波形分析法是在時域與幅域上對振動信號進行分析，通過對信號波譜曲線的形態(tài)進行分析，提取表征曲線形態(tài)的參量，并以這些參量的相似性作為波譜相似性的測度。將這些參量與機械振動故障的判斷標準進行比照，從而判別出振動信號中隱含的故障原因，并對故障發(fā)生部位進行定位。

波形分析法在振動診斷中的使用流程如下：

• 利用檢測儀器對機械設(shè)備的原始振動信號進行采集；

   

• 確定振動信號波形參量在時間域與幅值域上的分布，找到最大幅值；

   

• 分析并確定各諧波分量的頻率值；

   

• 計算振動信號波形的相位滯后與時間滯后；

   

• 根據(jù)波形的畸變狀況進行反演，計算得到真實的波形；

   

• 計算自由振動波形衰減系數(shù)與振動系統(tǒng)的阻尼值；

   

• 構(gòu)建波形與實際物理現(xiàn)象二者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系網(wǎng)，構(gòu)建機械設(shè)備在正常作用狀態(tài)的振動波與波形特征的關(guān)聯(lián)關(guān)系網(wǎng)；

   

• 通過相關(guān)分析，計算振動波形與機械設(shè)備在正常作用狀態(tài)的振動波形二者之間的相似度。

2. 頻譜分析法

頻譜分析法是將時域信號變換至頻域，在頻率域內(nèi)對動態(tài)信號加以分析的方法。其通過將復(fù)雜的時間歷程波形，經(jīng)過傅里葉變換分解為若干單一的諧波分量，以獲得信號的頻率結(jié)構(gòu)以及各諧波和相位信息，其分析的結(jié)果是以頻率為坐標的各物理量的譜線與曲線。目的是為解決消振、幅振等問題提供條件，幫助判別出振動信號中隱含的故障原因，并對故障發(fā)生部位進行定位。

頻譜分析法在振動診斷中的使用流程如下：

• 計算動態(tài)振動信號中的各個頻率分布范圍；

   

• 計算動態(tài)振動信號的各個頻率在幅域上的分布情況與能力分布情況，獲得主要幅度與能量分布的頻率值；

   

• 對測試波形進行分析，計算其頻率成分與幅值，以校正測試波形；

   

• 頻譜分析得到頻率值、幅值、相位角以及各種譜密度，作為參數(shù)，以解決消振、幅振等問題。

1. 數(shù)據(jù)采集

機械振動數(shù)據(jù)是進行振動故障診斷的基礎(chǔ)與判斷依據(jù)，采集的數(shù)據(jù)量與數(shù)據(jù)的準確程度決定著故障診斷的準確性，因此振動數(shù)據(jù)采集是機械設(shè)備振動應(yīng)急處理中基礎(chǔ)的、必不可少的環(huán)節(jié)。在振動數(shù)據(jù)的實際采集時，所用采集設(shè)備會限制采集數(shù)據(jù)的量級與數(shù)據(jù)的精度。當(dāng)數(shù)據(jù)量級和數(shù)據(jù)精度增加時，數(shù)據(jù)的總量也會呈現(xiàn)幾何級的增長。這不僅需要消耗極大的存儲空間，也大大增加了故障診斷系統(tǒng)的工作負荷。為了提高所采集振動數(shù)據(jù)的有效性，通常只將采集設(shè)備放置在故障經(jīng)常發(fā)生的關(guān)鍵部位，然后利用工業(yè)控制計算機監(jiān)測系統(tǒng)來自動采集振動故障診斷時所需的數(shù)據(jù)。

2. 數(shù)據(jù)分析

利用采集設(shè)備采集到故障振動的數(shù)據(jù)后，技術(shù)人員需要對數(shù)據(jù)進行整理、分類、綜合，采用頻譜分析等技術(shù)手段進行處理，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的深挖掘，為找到故障發(fā)生的原因與發(fā)生部位提供依據(jù)。

3. 故障診斷

數(shù)據(jù)采集與分析的最終目標是為了實現(xiàn)對振動故障的診斷，故障的診斷需要對采集到的數(shù)據(jù)進行綜合判斷。將振動故障數(shù)據(jù)與故障判斷標準進行綜合分析，從而快速準確地判斷出故障的發(fā)生部位與發(fā)生原因。以較低的成本來解決機械振動故障問題，保證機械設(shè)備的正常運行，提高機械設(shè)備工作的效率。