轉(zhuǎn)子與靜止件發(fā)生摩擦有兩種情況：一種是轉(zhuǎn)子在渦動(dòng)過程中軸頸或轉(zhuǎn)子外緣與靜止件接觸而引起的徑向摩擦；另一種是轉(zhuǎn)子在軸向與靜止件接觸而引起的軸向摩擦。轉(zhuǎn)子與靜止件發(fā)生的徑向摩擦還可以進(jìn)一步分為兩種情況：一種是轉(zhuǎn)子在渦動(dòng)過程中與靜子發(fā)生的偶然性或周期性的局部碰磨；另一種是轉(zhuǎn)子與靜子的摩擦接觸弧度較大，甚至發(fā)生360°的全周向接觸摩擦。

01 局部動(dòng)靜件碰磨的故障特征

當(dāng)轉(zhuǎn)子在渦動(dòng)時(shí)與靜止件發(fā)生接觸瞬間，轉(zhuǎn)子剛度增大；被靜止件反彈后脫離接觸，轉(zhuǎn)子剛度減小，并且發(fā)生橫向自由振動(dòng)（大多數(shù)按一階自振頻率振動(dòng)）。因此，轉(zhuǎn)子剛度在接觸與非接觸兩者之間變化，變化的頻率就是轉(zhuǎn)子渦動(dòng)頻率。轉(zhuǎn)子橫向自由振動(dòng)與強(qiáng)迫的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)疊加在一起，就會(huì)產(chǎn)生一些特有的、復(fù)雜的振動(dòng)響應(yīng)頻率。

局部摩擦引起的振動(dòng)頻率中包含有不平衡引起的轉(zhuǎn)速頻率ω，同時(shí)摩擦振動(dòng)是非線性振動(dòng)，所以還包含有2ω、3ω等一些高次諧波。除此之外，還會(huì)引起低次諧波振動(dòng)，在頻譜圖上會(huì)出現(xiàn)低次諧波成分 w/n，重摩擦?xí)rn =2，輕摩擦?xí)rn =2，3，4 等。次諧波的范圍取決于轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)、阻尼、外載荷大小、摩擦副的幾何形狀以及材料特性等因素，在阻尼很高的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中也可能不出現(xiàn)次諧波振動(dòng)。圖1分別表示輕摩擦轉(zhuǎn)子與重摩擦轉(zhuǎn)子的瀑布圖和軸心軌跡。圖1（a）顯示在輕摩擦?xí)r除了出現(xiàn)2ω、3ω的高次諧波成分外，還出現(xiàn)1/2ω、1/3ω、1/4ω和1/5ω的低次諧波成分；圖1（b）顯示在重摩擦?xí)r僅出現(xiàn)1/2ω的低次諧波以及2ω、3ω的高次諧波。另外，從軸心軌跡上觀察，軌跡線總是向左方傾斜的，對(duì)次諧波進(jìn)行相位分析，則垂直和水平方向上相位差180°。

圖1 轉(zhuǎn)子碰磨時(shí)的瀑布圖和軸心軌跡

02 動(dòng)靜件摩擦接觸弧增大時(shí)的故障特征

當(dāng)離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振、油膜振蕩故障時(shí)，軸頸與軸瓦發(fā)生大面積干摩擦或發(fā)生全周的摩擦，由于轉(zhuǎn)子與靜止件之間具有很大的摩擦力，轉(zhuǎn)子處于完全失穩(wěn)狀態(tài)。此時(shí)很高的摩擦力可使轉(zhuǎn)子由正向渦動(dòng)變?yōu)榉聪驕u動(dòng)。同時(shí)在波形圖上會(huì)發(fā)生單邊波峰“削波”現(xiàn)象，如圖2所示。同時(shí)將在頻譜上出現(xiàn)渦動(dòng)頻率Ω與旋轉(zhuǎn)頻率ω的和頻與差頻，即會(huì)產(chǎn)生nΩ±m(xù)ω的頻率成分（n、m為正整數(shù)），如圖3 所示。另外由于轉(zhuǎn)子振動(dòng)進(jìn)入了非線性區(qū)因而在頻譜上還會(huì)出現(xiàn)幅值較高的高次諧波。試驗(yàn)表明：

（1）在剛開始發(fā)生摩擦接觸情況下，由于轉(zhuǎn)子不平衡，旋轉(zhuǎn)頻率成分幅值較高，高次諧波中第二、第三次諧波一般并不太高，但第二次諧波幅值必定高于第三次諧波。隨著轉(zhuǎn)子摩擦接觸弧的增加，由于摩擦起到附加支承作用，旋轉(zhuǎn)頻率幅值有所下降，第二、第三次諧波幅值由于附加的非線性作用而有所增大。
（2）轉(zhuǎn)子在超過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，如果發(fā)生360°全周向摩擦接觸，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的摩擦切向力，引起轉(zhuǎn)子的完全失穩(wěn)。這時(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)響應(yīng)中具有很高的亞異步成分，一般為轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦?xí)r的一階自振頻率（由于轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦?xí)r相當(dāng)于增加了一個(gè)支承，將會(huì)使自振頻率升高）。除此之外，還會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)頻率與振動(dòng)頻率之間的和頻與差頻，轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波在全摩擦?xí)r會(huì)被湮沒。
（3）用儀器觀察轉(zhuǎn)子的進(jìn)動(dòng)方向，當(dāng)發(fā)生全周向摩擦?xí)r，渦動(dòng)方向?qū)⒂烧M(jìn)動(dòng)變?yōu)榉催M(jìn)動(dòng)。

圖 2 局部摩擦削波效應(yīng)

圖3 摩擦產(chǎn)生的組合頻率