故障診斷方法的研究

機械動態(tài)監(jiān)測與故障診斷

第四章故障診斷方法4.1信號時域波形分析4、故障診斷方法4.2頻譜分析法電磁干擾油膜渦動轉(zhuǎn)子不平衡不同軸

松動共振頻帶葉片通過頻率滾動軸承特征頻率fn,fi齒輪特征頻率Zfr流體噪聲沖擊脈沖流體空穴作用Hznfr2nfr~20000Hz~2000Hz~500Hz高頻區(qū)中頻區(qū)低頻區(qū)50fr/2fr2fr3fr4fr旋轉(zhuǎn)機械主要特征頻率轉(zhuǎn)頻：fn2倍轉(zhuǎn)頻：2fn頻譜分析實例不對中不平衡軸承扭轉(zhuǎn)和軸系彎曲軸承松動結(jié)構(gòu)松動支架變形:

軟腳,管道應(yīng)力等結(jié)構(gòu)共振臨界速度皮帶磨損,共振等皮帶輪不對中皮帶輪偏心/轉(zhuǎn)軸彎曲套筒軸承

(松動/摩擦)油膜渦動液力/氣動故障滾動軸承故障泵氣蝕、/

流體激振交流電動機故障:

轉(zhuǎn)子松動/繞阻交流電動機故障:

氣隙不均勻交流電動機故障:

轉(zhuǎn)子斷條/裂紋直流電動機故障:

驅(qū)動故障直流電動機故障：轉(zhuǎn)速波動

齒輪故障:

磨損,偏心,間隙齒輪故障

不對中4.3軸心軌跡分析軸心運動軌跡是指軸頸中心相對于軸承坐在軸線垂直平面內(nèi)的運動軌跡，簡稱軸心軌跡。它是一平面曲線，與幅頻或相頻特性曲線比較，它更加直觀的反應(yīng)了轉(zhuǎn)軸的運動情況。軸心軌跡的測量：將2個傳感器安裝在轉(zhuǎn)軸同一截面上，彼此互成90度，如下圖所示。電渦流傳感器的布置直接利用測量所獲得的數(shù)據(jù)繪制。其算法：將X、Y兩個傳感器所測的數(shù)值看做是軸心軌跡在x、y兩個方向的投影，去掉其中的直流分量（平均值——傳感器與軸頸表面的間隙），再按照（x，y）坐標(biāo)值進行繪制。軸承風(fēng)機聯(lián)軸器電機鑒相信號AAAA位移傳感器安裝支架位移傳感器90°直接利用測量所獲得的數(shù)據(jù)繪制。其算法：將X、Y兩個傳感器所測的數(shù)值看做是軸心軌跡在x、y兩個方向的投影，去掉其中的直流分量（平均值——傳感器與軸頸表面的間隙），再按照（x，y）坐標(biāo)值進行繪制。軸承風(fēng)機聯(lián)軸器電機鑒相信號AAAA位移傳感器安裝支架位移傳感器90°圖5.4一號大軸高通軸心軌跡圖圖5.5一號大軸濾波軸心軌跡圖軸心軌跡分析實例下圖是某轉(zhuǎn)子軸頸軸心軌跡隨轉(zhuǎn)速升高發(fā)生油膜振蕩的情況；(a)和(b)是在較低轉(zhuǎn)速情況下，由于存在不對中和非線性油膜力等影響因素，轉(zhuǎn)軸的振動信號中除了基頻分量外，還有其他振動頻率成分，因此軸心軌跡圖呈不規(guī)則狀。(c)是在臨界轉(zhuǎn)速附近，由不平衡力引起的基頻振動成為主要振動成分，此時軸心軌跡近似為圓；(e)為轉(zhuǎn)速升的很快時，系統(tǒng)出現(xiàn)了油膜渦動，軸心軌跡呈內(nèi)八字形。轉(zhuǎn)速進一步升高，系統(tǒng)發(fā)生了油膜振蕩，軸心軌跡變的十分復(fù)雜，但也不是完全沒有規(guī)律，此時的振動為準(zhǔn)周期運動。轉(zhuǎn)子不對中故障時的軸心軌跡通常呈香蕉行或外八字形，如下圖所示。具有外八字形的軸心軌跡，其頻譜一般表現(xiàn)為二倍頻或四倍頻分量較大。轉(zhuǎn)子發(fā)生碰摩故障時，視碰撞的輕、重程度不同，軸心軌跡在圓形的輪廓線之內(nèi)有一個至多個小圈套。4.4窄帶報警法fA1/2frfr2frnfr

zfr油膜渦動不平衡不對中葉片故障齒輪故障步驟：1、確定特征頻帶2、設(shè)置報警限3、判別報警fr：轉(zhuǎn)頻n：風(fēng)機葉片數(shù)z：齒輪齒數(shù)4.5選擇性頻率趨勢圖fr：轉(zhuǎn)頻n：風(fēng)機葉片數(shù)z：齒輪齒數(shù)油膜渦動1/2frt不平衡不對中葉片故障齒輪故障zfrA

fr2frnfr4.6確認矩陣法fA

1/2frfr2fr3frnfr

fr：轉(zhuǎn)頻n：風(fēng)機葉片數(shù)41253700.9160.0790.00404.7自動診斷如圖所示，