包絡(luò)分析在齒輪箱故障診斷中的應(yīng)用PPT課件

1、 設(shè)備維修體制由定期維修轉(zhuǎn)向預(yù)知性維修，提高齒輪箱早期故障診斷的準(zhǔn)確性對(duì)節(jié)約生產(chǎn)成本，避免事故發(fā)生具有重大的意義。第1頁(yè)/共17頁(yè)1 齒輪箱故障診斷技術(shù) 齒輪箱是齒輪和軸承同時(shí)存在的統(tǒng)一體，齒輪箱的故障診斷技術(shù)包括齒輪和軸承兩大方面。統(tǒng)計(jì)表明，在齒輪箱零件失效中，齒輪和軸承的失效比重最大，達(dá)到79。因此，研究齒輪和軸承故障診斷方法是齒輪箱故障診斷的重點(diǎn)。第2頁(yè)/共17頁(yè) 目前，齒輪和軸承的故障診斷主要是通過(guò)對(duì)運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)信號(hào)的分析處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一般有時(shí)域、頻域和幅值域三種。時(shí)域分析主要是考察振動(dòng)信號(hào)的峰值或均方值。超過(guò)一定的閾值，就認(rèn)為齒輪出現(xiàn)了故障。由于不同參數(shù)的齒輪其峰值及均方值可能相差很

2、遠(yuǎn)，而且只有在齒輪有嚴(yán)重故障時(shí)才能反映出來(lái)，這種方法靈敏度低，判斷不夠準(zhǔn)確。第3頁(yè)/共17頁(yè) 頻域分析是對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT變換(快速傅里葉變換) ，得到頻譜圖，頻譜突出了信號(hào)在各頻率下的強(qiáng)弱變化，可以根據(jù)頻譜特征來(lái)判別設(shè)備的狀態(tài)和進(jìn)行故障分析。頻域分析方法的多樣性和諸多優(yōu)點(diǎn)，使其成為故障診斷中應(yīng)用最多的方法。但是，當(dāng)齒輪和軸承存在故障如齒輪點(diǎn)蝕、斷齒、剝落和軸彎曲，軸承滾動(dòng)體出現(xiàn)表面剝落、裂紋、壓痕等局部損傷和形態(tài)異常時(shí)，齒輪箱在工作過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生周期性的脈沖沖擊力，產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制現(xiàn)象。頻譜上的邊頻往往變得復(fù)雜、不對(duì)稱(chēng)，特別當(dāng)存在多個(gè)調(diào)制源和低頻調(diào)制時(shí)，直接識(shí)別邊頻往往很困難。而且在齒輪箱

3、故障出現(xiàn)的早期，振動(dòng)信號(hào)中的故障特征信號(hào)由于十分微弱，往往被其它信號(hào)所淹沒(méi)。第4頁(yè)/共17頁(yè)2包絡(luò)分析的基本原理 包絡(luò)分析是一種基于濾波檢波的振動(dòng)信號(hào)處理方法。包絡(luò)分析在進(jìn)行頻譜分析之前，首先對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行高通或帶通濾波，濾掉低頻成分，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)解調(diào)，提取附載在高頻載波信號(hào)上的低頻調(diào)制信號(hào)。最后經(jīng)過(guò)低頻濾波，濾掉高頻載波，剩下包絡(luò)之后的低頻振動(dòng)信號(hào)。包絡(luò)分析原理圖如圖1所示。第5頁(yè)/共17頁(yè) 包絡(luò)分析是診斷設(shè)備零件損傷類(lèi)故障的一種有效手段，尤其對(duì)初期故障和信噪比低的故障信號(hào)具有很強(qiáng)的識(shí)別能力。因?yàn)樵O(shè)備的損傷性故障信號(hào)往往會(huì)附載到高頻共振信號(hào)上。在設(shè)備故障信號(hào)并不突出的情況下，使用包絡(luò)分

4、析技術(shù)可以有效地彌補(bǔ)FFT頻譜分析方法的不足。包絡(luò)分析技術(shù)可以有效地排除原始振動(dòng)信號(hào)中的低頻干擾信號(hào)，突出設(shè)備故障特征信號(hào)，提高信噪比，從而正確診斷出設(shè)備故障。第6頁(yè)/共17頁(yè) 目前常用的包絡(luò)解調(diào)分析方法有：寬帶解調(diào)技術(shù)、共振解調(diào)技術(shù)、選頻解調(diào)技術(shù)、Hilbert解調(diào)技術(shù)等。其中Hilbert解調(diào)技術(shù)同時(shí)可以得到信號(hào)的幅值變換、相位變換和頻率變換，在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。Hibert變化定義如下：第7頁(yè)/共17頁(yè)其中：*表示卷積，式(1)(2)為以Hilbert變換對(duì).第8頁(yè)/共17頁(yè)對(duì)式(1)兩邊作傅立葉變換，得:對(duì)式(3)兩邊再進(jìn)行逆傅立葉變換，即可獲得Hilbert變換第9頁(yè)/共1

5、7頁(yè)構(gòu)造一Hilbert變換信號(hào)，得振動(dòng)信號(hào)的幅值調(diào)制信號(hào)為：由此可以看出對(duì)一個(gè)實(shí)信號(hào)做希爾伯特變換相當(dāng)于做一次濾波，濾波因子為 1/h tt第10頁(yè)/共17頁(yè)3齒輪箱故障診斷實(shí)例 用特殊的齒輪箱故障診斷系統(tǒng)對(duì)某一齒輪箱的軸承進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。第11頁(yè)/共17頁(yè) 測(cè)得滾動(dòng)軸承振動(dòng)加速度的原始時(shí)域信號(hào)如圖2所示。第12頁(yè)/共17頁(yè) 對(duì)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)分析，包絡(luò)波形圖如圖3所示。由圖3可以看出，包絡(luò)波形圖比原始波形要光滑很多，有效地排除了干擾信號(hào)，提高了信噪比。第13頁(yè)/共17頁(yè) 最后對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到振動(dòng)信號(hào)頻譜圖如圖4所示。從頻譜圖上看出頻率為156 Hz的幅值明顯偏高。第14頁(yè)/共17頁(yè) 根據(jù)齒輪箱軸承的參數(shù)，計(jì)算出滾動(dòng)體的通過(guò)頻率是156 Hz。其中滾動(dòng)體通過(guò)頻率的公式為： 。由此初步判斷軸承滾動(dòng)體有故障，打開(kāi)齒輪箱進(jìn)行檢查，分析結(jié)果與實(shí)際工況一致。包絡(luò)分析不僅軸承故障都有很高的靈敏度，對(duì)齒輪故障的診斷也有很好的效果。22211cos2badDffaDd第15頁(yè)/共17頁(yè)4 結(jié)論 通過(guò)安裝在齒輪箱上的加速度傳感器測(cè)得振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)分析，可有效地評(píng)價(jià)齒輪箱齒輪和軸承的質(zhì)量，并對(duì)異常振動(dòng)源進(jìn)行