轉子與靜止件發生摩擦有兩種情況：一種是轉子在渦動過程中軸頸或轉子外緣與靜止件接觸而引起的徑向摩擦；另一種是轉子在軸向與靜止件接觸而引起的軸向摩擦。轉子與靜止件發生的徑向摩擦還可以進一步分為兩種情況：一種是轉子在渦動過程中與靜子發生的偶然性或周期性的局部碰磨；另一種是轉子與靜子的摩擦接觸弧度較大，甚至發生360°的全周向接觸摩擦。

01 局部動靜件碰磨的故障特征

當轉子在渦動時與靜止件發生接觸瞬間，轉子剛度增大；被靜止件反彈后脫離接觸，轉子剛度減小，并且發生橫向自由振動（大多數按一階自振頻率振動）。因此，轉子剛度在接觸與非接觸兩者之間變化，變化的頻率就是轉子渦動頻率。轉子橫向自由振動與強迫的旋轉運動、渦動運動疊加在一起，就會產生一些特有的、復雜的振動響應頻率。

局部摩擦引起的振動頻率中包含有不平衡引起的轉速頻率ω，同時摩擦振動是非線性振動，所以還包含有2ω、3ω等一些高次諧波。除此之外，還會引起低次諧波振動，在頻譜圖上會出現低次諧波成分 w/n，重摩擦時n =2，輕摩擦時n =2，3，4 等。次諧波的范圍取決于轉子的不平衡狀態、阻尼、外載荷大小、摩擦副的幾何形狀以及材料特性等因素，在阻尼很高的轉子系統中也可能不出現次諧波振動。圖1分別表示輕摩擦轉子與重摩擦轉子的瀑布圖和軸心軌跡。圖1（a）顯示在輕摩擦時除了出現2ω、3ω的高次諧波成分外，還出現1/2ω、1/3ω、1/4ω和1/5ω的低次諧波成分；圖1（b）顯示在重摩擦時僅出現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，對次諧波進行相位分析，則垂直和水平方向上相位差180°。

圖1 轉子碰磨時的瀑布圖和軸心軌跡

02 動靜件摩擦接觸弧增大時的故障特征

當離心壓縮機發生喘振、油膜振蕩故障時，軸頸與軸瓦發生大面積干摩擦或發生全周的摩擦，由于轉子與靜止件之間具有很大的摩擦力，轉子處于完全失穩狀態。此時很高的摩擦力可使轉子由正向渦動變為反向渦動。同時在波形圖上會發生單邊波峰“削波”現象，如圖2所示。同時將在頻譜上出現渦動頻率Ω與旋轉頻率ω的和頻與差頻，即會產生nΩ±mω的頻率成分（n、m為正整數），如圖3 所示。另外由于轉子振動進入了非線性區因而在頻譜上還會出現幅值較高的高次諧波。試驗表明：

（1）在剛開始發生摩擦接觸情況下，由于轉子不平衡，旋轉頻率成分幅值較高，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。隨著轉子摩擦接觸弧的增加，由于摩擦起到附加支承作用，旋轉頻率幅值有所下降，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）轉子在超過臨界轉速時，如果發生360°全周向摩擦接觸，將會產生一個很強的摩擦切向力，引起轉子的完全失穩。這時轉子的振動響應中具有很高的亞異步成分，一般為轉子發生摩擦時的一階自振頻率（由于轉子發生摩擦時相當于增加了一個支承，將會使自振頻率升高）。除此之外，還會出現旋轉頻率與振動頻率之間的和頻與差頻，轉速頻率的高次諧波在全摩擦時會被湮沒。
（3）用儀器觀察轉子的進動方向，當發生全周向摩擦時，渦動方向將由正進動變為反進動。

圖 2 局部摩擦削波效應

圖3 摩擦產生的組合頻率