一、高频振动(通常指 1kHz 以上,乃至几十kHz)
高频振动能量衰减快,传播距离短,因此它反映的是设备表层或近表面的局部损伤。
1. 滚动轴承故障(最典型)
轴承的内圈、外圈、滚动体或保持架出现点蚀、剥落、裂纹时,会产生高频冲击振动。其频率不是简单的转速倍数,而是根据轴承几何参数计算出的固有频率(通常在 2kHz-20kHz 之间),并伴有边频带。
2. 齿轮啮合故障
齿轮的齿面磨损、断齿或制造误差,会激发齿轮的啮合频率(齿数×转频)及其高次谐波,这属于高频段。如果出现边频带调制(以啮合频率为中心,两侧有间隔为转频的边带),通常提示齿轮存在均匀磨损或偏心。
3. 气蚀与流体激振(泵/风机)
当泵内产生气泡破裂时,会释放出宽频带的高频随机振动,听起来像“沙石流过”的声音,频率通常在几kHz以上,且伴随明显的管道振动。
4. 摩擦与碰磨
转子与静子发生轻微碰磨时,会产生高频、非周期的脉冲冲击,频谱上表现为高频“噪声基底”抬高。
二、低频振动(通常指 1kHz 以下,多为 1倍、2倍转频)
低频振动传播距离远,能量大,反映的是设备整体刚性和动平衡状态。
1. 转子不平衡(最普遍)
振动频率等于转子的旋转频率(1X)。径向振动大,且随转速升高而剧烈增加。这是所有旋转设备最常见的低频故障。
2. 转子不对中(联轴器故障)
典型特征是2倍转频(2X)幅值突出,严重时还会出现 3X、4X。如果是平行不对中,径向振动大;如果是角不对中,轴向振动会明显增大。
3. 机械松动(结构问题)
分为结构松动(如地脚螺栓松)和旋转件松动(如轴承跑圈)。频谱上会出现1X、2X、3X……等多倍频谐波,且松动量越大,高次谐波越丰富,甚至出现分数倍频(0.5X)。
4. 共振
当设备的某阶固有频率正好等于转频或某倍频时,振幅会急剧放大。这是极低频的范畴,且相位会发生剧烈变化(通常达 180°)。
5. 流体诱发不稳定(油膜振荡/涡动)
在滑动轴承中,当转速达到临界转速的 2 倍以上时,可能产生低于转频一半的亚同步频率(约 0.4X-0.48X),这是一种极其危险的低频自激振动,会导致轴瓦损坏。
