徐衛(wèi)剛-故障診斷作業(yè)要點(diǎn)

1、炎夬學(xué)研究生課程考核試卷科目：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷教師：謝志江 教授姓 名： 徐 衛(wèi) 剛 學(xué) 號(hào)： 20110702043專 業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化類 別： 學(xué) 術(shù)上課時(shí)間：2012 年 4 月至 2012 年 6 月考生成績(jī)：卷面成績(jī)平時(shí)成績(jī)課程綜合成績(jī)閱卷評(píng)語(yǔ)：閱卷教師（簽名）重慶大學(xué)研究生院制設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷課程作業(yè)1 .論述齒輪嚙合頻率產(chǎn)生的機(jī)理及齒輪故障診斷方法1.1 齒輪嚙合頻率產(chǎn)生的機(jī)理每當(dāng)一個(gè)輪齒開(kāi)始進(jìn)入嚙合到下一個(gè)輪齒進(jìn)入嚙合，齒輪的嚙合剛度就變化一次。 齒輪剛度的變化頻率即嚙合頻率，是指齒數(shù)與旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的乘積。其計(jì)算公式為:=z* fr = Zi* fri =

2、Z2* fr260z1n1z2n260式中：乙、Z2一主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)；n1、n2一主、從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min ）。無(wú)論齒輪處于正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)，在齒輪的振動(dòng)信號(hào)中，嚙合頻率振動(dòng)分量及 其諧波始終都是存在的，但兩種狀態(tài)下的振動(dòng)水平是有差異的。經(jīng)過(guò)分析得到齒輪嚙合（1）平均載荷的變化為了使兩齒輪能夠連續(xù)地傳動(dòng)，必須保證齒輪傳動(dòng)的重合度大于或等于相應(yīng)重合度 許用值，這些許用值都大于1。一對(duì)齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中，每個(gè)輪齒周期地進(jìn)入和退出嚙 合。齒輪傳動(dòng)的這種特點(diǎn)決定齒輪嚙合區(qū)有兩種：?jiǎn)锡X嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)。在單齒嚙 合區(qū)內(nèi)，全部載荷由一對(duì)輪齒承擔(dān)；當(dāng)一旦進(jìn)入雙齒嚙合區(qū)，則載荷由兩對(duì)輪齒按其嚙

3、合剛度（嚙合輪齒在其嚙合點(diǎn)處抵抗撓曲變形和接觸變形的能力 ）的大小分配承擔(dān)。在 單、雙齒嚙合區(qū)的交變位置，每對(duì)輪齒所承受的載荷將發(fā)生突變，由 1個(gè)平均載荷變?yōu)?0.5個(gè)平均載荷，再由0.5個(gè)平均載荷變?yōu)?個(gè)平均載荷，如此循環(huán)交替。齒輪每轉(zhuǎn)一 圈，其載荷變化次數(shù)等于其齒數(shù) Z,變化次數(shù)再乘以其轉(zhuǎn)速（r/s）就是齒輪的嚙合頻 率fzo齒輪傳動(dòng)時(shí)每個(gè)輪齒周期地進(jìn)入和退出嚙合的特點(diǎn)決定了平均載荷的變化是齒輪 產(chǎn)生嚙合頻率的主要原因之一。（2）剛度的變化以漸開(kāi)線圓柱直齒齒輪為例，如圖1.1所示。由于齒輪傳動(dòng)的重合度不為整數(shù)的原 因，則在齒輪的嚙合過(guò)程中，有時(shí)候一對(duì)齒嚙合，有時(shí)兩對(duì)齒嚙合，在單齒嚙合區(qū) B

4、-C 中齒輪的嚙合綜合剛度較小，齒輪彈性變形較大；在雙齒嚙合區(qū) A-B和C-D中，由兩 對(duì)輪齒承受載荷，齒輪嚙合綜合剛度較大，齒輪彈性變形較小。止匕外，在嚙合開(kāi)始時(shí)的 A點(diǎn)主動(dòng)齒輪在齒根處嚙合，彈性變形較小，從動(dòng)齒輪在齒頂處嚙合，彈性變形較大。 進(jìn)入嚙合以后，主動(dòng)輪的嚙合點(diǎn)從吃定部分的 A逐漸向齒根部分的D點(diǎn)過(guò)度，相應(yīng)的輪齒剛度從大變小，彈性變形從小變大，而從動(dòng)輪的情況剛好相反。這樣每嚙合一次，輪齒嚙合點(diǎn)的剛度周期性變化一次。因此，嚙合處得剛度變化頻率等于嚙合頻率fz。所以，剛度的變化是齒輪產(chǎn)生嚙合頻率的另一個(gè)主要原因。圖1.1(3)滑動(dòng)方向與摩擦力方向的改變齒輪在嚙合過(guò)程中，輪齒表面同時(shí)存在

5、相對(duì)滾動(dòng)和相對(duì)滑動(dòng)。主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪旋 轉(zhuǎn)時(shí)，主動(dòng)輪上的嚙合點(diǎn)從齒根移向齒頂，嚙合半徑逐漸增大，速度逐漸增高；而從動(dòng) 輪上的嚙合點(diǎn)是由齒頂移向齒根，嚙合半徑逐漸減小，速度逐漸降低。兩輪齒齒面在嚙 合點(diǎn)的速度差異就形成了主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的相對(duì)滑動(dòng)。在主動(dòng)輪上，齒根和節(jié)點(diǎn)之間的 嚙合點(diǎn)速度低于從動(dòng)輪上的嚙合點(diǎn)速度，滑動(dòng)方向向下；在節(jié)點(diǎn)處，因?yàn)閮奢喩系膰Ш?點(diǎn)速度相等，相對(duì)滑動(dòng)速度為零。因此，摩擦力在節(jié)點(diǎn)處改變了方向，形成節(jié)線沖擊。 由以上分析可知，每一對(duì)齒的嚙合都會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)方向與摩擦力方向變化一次，齒輪每轉(zhuǎn) 一圈的變化次數(shù)就等于齒數(shù)Z,變化次數(shù)再乘以轉(zhuǎn)速(r/s)就是齒輪的嚙合頻率fz 1.2齒輪故

6、障診斷方法齒輪處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，具振動(dòng)信號(hào)的頻譜以嚙合頻率及其倍頻為主，諧波值依 次減小，邊頻帶較少。當(dāng)齒輪的運(yùn)行狀態(tài)劣化之后，對(duì)應(yīng)于嚙合頻率及其諧波的振動(dòng)幅 值會(huì)明顯增加，從此意義上講，根據(jù)齒輪嚙合頻率及其諧波成分診斷故障是可行的。而 且，由于不同齒輪副的嚙合頻率一般不同，使得在齒輪故障診斷中可以實(shí)現(xiàn)故障的快速 準(zhǔn)確定位，提高維護(hù)效率。齒輪故障診斷方法很多，如振動(dòng)診斷、扭振分析、噪聲分析、聲發(fā)射、油液分析、 溫度及能耗檢測(cè)等。這些方法大體可分為兩大類：一類是通過(guò)對(duì)齒輪運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)信號(hào) 的處理來(lái)診斷振動(dòng)、噪聲信號(hào)，由于具有便于記錄、處理和不易受干擾等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛 采用；另一類是根據(jù)摩擦磨損理

7、論，通過(guò)研究分析齒輪箱的溫度和潤(rùn)滑油中的磨屑來(lái)診 斷齒輪的狀況。1.2.1 振動(dòng)診斷方法振動(dòng)和噪聲信號(hào)是齒輪故障特征信息，目前能夠通過(guò)各種信號(hào)傳感器、放大器及其 他測(cè)量?jī)x器，很方便地測(cè)量出齒輪箱的振動(dòng)和噪聲信號(hào)，通過(guò)各種分析和處理，提取其 故障特征匯總，從而診斷出齒輪的故障。目前常用的信號(hào)分析處理方法有時(shí)域分析法 （包 括時(shí)域波形、調(diào)幅解調(diào)、相位解調(diào)等）、頻域分析法（包括功率譜、細(xì)化譜）、倒頻譜分 析、時(shí)頻域分析法（包括短時(shí)FFK維格納分布、小波分析等）、瞬態(tài)信號(hào)分析方法（包 括瀑布圖等）等。常見(jiàn)的齒輪故障診斷方法有：（1）時(shí)域同步平均法時(shí)域同步平均法是從混雜有噪聲干擾的信號(hào)中提取周期性分量的

8、有效方法，也稱為相干檢波法。當(dāng)隨機(jī)信號(hào)中含有確定性周期信號(hào)時(shí)，如果使截取信號(hào)的采樣時(shí)間與周期 信號(hào)的周期相等，將所截的信號(hào)進(jìn)行疊加平均，那么就能將特定周期信號(hào)從隨機(jī)信號(hào)、 非周期信號(hào)以及與指定周期不一致的其他周期信號(hào)中分離出來(lái)，從而大大提高指定周期信號(hào)的信噪比。（2）功率譜分析法功率譜分析可確定齒輪振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成和振動(dòng)能量在各頻率成分上的分布，是一種重要的頻域分析方法。幅值譜也能進(jìn)行類似的分析，但由于功率譜是幅值的平方關(guān) 系，所以功率譜比幅值譜更能突出嚙合頻率及其諧波等線狀譜成分而減少了隨機(jī)振動(dòng)信 號(hào)引起的一些“毛刺”現(xiàn)象。應(yīng)用功率譜分析時(shí)，頻率軸橫坐標(biāo)可采取線性坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)。對(duì)數(shù)坐標(biāo)（

9、恒百分 比帶寬）適合故障概括的檢測(cè)和預(yù)報(bào)，對(duì)噪聲的分析與人耳的響應(yīng)接近；但對(duì)于齒輪系 統(tǒng)由于有較多的邊頻成分，采用線性坐標(biāo)（恒帶寬）會(huì)更有效。（3）邊頻帶分析法邊頻帶成分包含有豐富的齒輪故障信息，要提取邊頻帶信息，在頻譜分析時(shí)必須有 足夠高的頻率分辨率。當(dāng)邊頻帶譜線的間隔小于頻率分辨率時(shí)，或譜線間隔不均勻都會(huì) 阻礙邊頻帶的分析，必要時(shí)應(yīng)對(duì)感興趣的頻段進(jìn)行頻率細(xì)化分析（ZOOM分析），以準(zhǔn)確測(cè)定邊頻帶間隔。一般從兩方面進(jìn)行邊頻帶分析，一是利用邊頻帶的頻率對(duì)稱性，找出（n=1,2, 3）的頻率關(guān)系，確定是否為一組邊頻帶。如果是邊頻帶，則可知道嚙合頻率fz和調(diào)制信號(hào)頻率fr。二是比較各次測(cè)量中邊頻帶

10、幅值的變化趨勢(shì)。根據(jù)邊頻帶呈現(xiàn)的形式和間隔，有可能得到以下信息：1）當(dāng)邊頻間隔為旋轉(zhuǎn)頻率fr時(shí)，可能為齒輪偏心、齒距的緩慢的周期變化及載荷 的周期波動(dòng)等缺陷存在，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，這些缺陷就重復(fù)作用一次，即這些缺陷的重 復(fù)頻率與該齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率相一致。旋轉(zhuǎn)頻率 fr指示出問(wèn)題齒輪所在的軸。2）齒輪的點(diǎn)蝕等分布故障會(huì)在頻譜上形成類似 1）的邊頻帶，但其邊頻階數(shù)少而集 中在嚙合頻率及其諧頻的兩側(cè)（參見(jiàn)圖1.2）。3）齒輪的剝落、齒根裂紋及部分?jǐn)帻X等局部故障會(huì)產(chǎn)生特有的瞬態(tài)調(diào)制，在嚙合 頻率其及諧頻兩側(cè)產(chǎn)生一系列邊帶。其特點(diǎn)是邊帶階數(shù)多而譜線分散，由于高階邊頻的 互相疊加而使邊頻族形狀各異（參見(jiàn)圖1.

11、3）。嚴(yán)重的局部故障還會(huì)使旋轉(zhuǎn)頻率fr及其諧波成分增高。-.J Ij.jS litMjillL ! 11 lllhllu ir_/ / 圖1.2圖1.3（4）倒頻譜分析法對(duì)于同時(shí)有數(shù)對(duì)齒輪嚙合的齒輪箱振動(dòng)頻譜圖，由于每對(duì)齒輪嚙合時(shí)都將產(chǎn)生邊頻 帶，幾個(gè)邊頻帶交叉分布在一起，僅進(jìn)行頻率細(xì)化分析識(shí)別邊頻特征是不夠的。由于倒 頻譜將功率譜中的諧波族變換為倒頻譜圖中的單根譜線，其位置代表功率譜中相應(yīng)諧波族（邊頻帶）的頻率間隔時(shí)間（倒頻譜的橫坐標(biāo)表示的是時(shí)間問(wèn)隔，即周期時(shí)間），因此可解決上述問(wèn)題。倒頻譜的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是受信號(hào)傳遞路徑影響較小，這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)于故 障識(shí)別極為有用。（5）高頻分析法齒輪齒面有局

12、部損傷時(shí)，在嚙合過(guò)程中就要產(chǎn)生碰撞，激發(fā)齒輪以其固有頻率做高 頻自由衰減振動(dòng)。采用固有頻率振動(dòng)為分析對(duì)象，診斷齒輪狀態(tài)的方法叫高頻分析法。 這種方法的主要過(guò)程是先用電諧振器從振動(dòng)信號(hào)中排除干擾，分離并放大與諧振頻率相同的高頻成分，經(jīng)檢波器進(jìn)行包絡(luò)檢波得到低頻包絡(luò)信號(hào)后，進(jìn)行頻率分析就可以得到頻譜圖。在譜圖上，基頻譜線的頻率就是故障沖擊的重復(fù)頻率，根據(jù)此頻率即可診斷出 有故障的齒輪及故障的嚴(yán)重程度。在圖1.4中圖（a）是齒輪振動(dòng)的原始波形；圖（b）是原始波形經(jīng)過(guò)協(xié)振器濾波后 提取的高頻成分；圖（c）是高頻成分經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波后得到的低頻包絡(luò)波形，由于他近 似周期信號(hào)，所以它的頻譜圖中有較明顯的尖峰；

13、圖（ d）所示，這對(duì)故障分析十分有 利。（b）白菰F力海脂（a） 值始激舊共14頁(yè)第8頁(yè)圖1.4（6）細(xì)化譜分析法由于齒輪故障在頻譜圖上反映出頻域分析在齒輪診斷中主要是提取邊頻特征信息, 的邊頻帶比較多，因此進(jìn)行頻譜分析時(shí)必須有足夠的頻率分辨率。在以嚙合頻率為中心 的兩邊分布或單邊分布有邊頻族，這些譜線之間的間隔很小，當(dāng)邊頻帶的間隔（故障頻 率）小于分辨率時(shí)，就分析不出齒輪的故障，此時(shí)可采用頻率細(xì)化分析技術(shù)提高分辨率。 所以，在頻率分析中，采用了所謂細(xì)化技術(shù)，實(shí)質(zhì)上就是進(jìn)行局部放大用來(lái)判斷或讀出 故障的特征信息。以某齒輪變速箱的頻譜分析為例，如圖 1.5所示。從圖中可以看出，細(xì)化譜分析技 術(shù)可

14、以清晰地看出邊頻帶的真實(shí)結(jié)構(gòu)。(a)普通頻譜圖(b)細(xì)化頻譜圖圖1.5齒輪箱頻譜圖(7)頻譜分析振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析時(shí)齒輪故障信息的最基本的研究方法。齒輪的制造與安裝誤 差、剝落和裂紋等故障會(huì)直接成為振動(dòng)的激勵(lì)源，這些激勵(lì)源以齒輪軸的旋轉(zhuǎn)為周期， 齒輪振動(dòng)信號(hào)中含有軸的旋轉(zhuǎn)頻率及其倍頻。故障齒輪的振動(dòng)信號(hào)往往表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)頻率 對(duì)嚙合頻率及其倍頻的調(diào)制，在譜圖上形成以嚙合頻率為中心，兩個(gè)等間隔分布的邊頻 帶。由于調(diào)頻和調(diào)幅的共同作用，最后形成的頻譜表現(xiàn)為以嚙合頻率及其各次諧波為中 心的一系列邊頻帶群，邊頻帶反映了故障源的信息，邊頻帶的間隔反映了故障源的頻率, 幅值的變化反映了故障的程度。因此，齒輪故

15、障診斷實(shí)質(zhì)上是對(duì)邊頻帶的識(shí)別。齒輪振動(dòng)的各調(diào)制邊頻可以用下式表示：f = Pfm - mfri 一 nfr2式中：fm -齒輪副的嚙合頻率；fri、fr2 一主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率；P 一嚙合頻率的各階諧頻的序數(shù);m、n一主、被動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的各階諧頻的序數(shù)。由上可知，齒輪的振動(dòng)頻譜圖的譜線一般有齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及其低階諧頻、齒輪的 嚙合頻率及其倍頻、嚙合頻率的邊頻帶和齒輪副的各階固有頻率等。其中，齒輪副的周 有頻率是由于齒輪嚙合時(shí)齒間撞擊而引起的齒輪自由衰減振動(dòng)，它們位于高頻區(qū)且振幅較小，易被噪聲信號(hào)淹沒(méi)。(8)波形分析及示性指標(biāo)在各態(tài)歷經(jīng)的假設(shè)前提下，對(duì)隨機(jī)過(guò)程的分析便變?yōu)閷?duì)其任一樣本

16、的統(tǒng)計(jì)分析，下 面就在時(shí)域中描述信號(hào)因素的幾個(gè)常用的統(tǒng)計(jì)參量。概率分析法如圖1.6所示，概率密度函數(shù)p(x)定義為信號(hào)幅值為x的概率。圖1.6信號(hào)及其概率密度函數(shù)概率密度函數(shù)可直接用于機(jī)械設(shè)備的故障診斷。圖1.7所示是新舊兩個(gè)齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)的概率密度函數(shù)，圖示直觀地說(shuō)明新舊兩個(gè)齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)之間有明顯的差 異?！?工)圖1.7概率密度函數(shù)用于機(jī)械故障診斷(a)新齒輪箱(b)舊齒輪箱1.2.2油液診斷技術(shù)油液診斷技術(shù)是借助對(duì)該系統(tǒng)有代表性油樣的分析來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器狀態(tài)檢測(cè)和故障診 斷的。油液分析技術(shù)是機(jī)械設(shè)備故障預(yù)報(bào)和診斷的一項(xiàng)比較實(shí)用的技術(shù)，它包含兩個(gè)方 面：一方面是對(duì)油液中磨屑的檢測(cè)，另一方面

17、對(duì)油液本身理化性能分析。磨屑檢測(cè)是油液分析狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要手段，它通過(guò)對(duì)油液中磨粒的檢測(cè)分析出設(shè)備 的磨損狀態(tài)，目前，油液分析監(jiān)測(cè)方法主要是光譜分析和鐵譜分析。(1)光譜分析光譜分析是最早應(yīng)用與機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的并取得成功的油液檢測(cè)技 術(shù)之一。它主要是根據(jù)油樣中各種元素在受到激發(fā)時(shí)所發(fā)射的特定波長(zhǎng)的光譜來(lái)檢測(cè)油 樣的元素類型和含量的。(2)鐵譜分析所謂鐵譜分析，就是利用具有高梯度磁場(chǎng)作用的鐵譜儀將機(jī)器摩擦副中產(chǎn)生的磨損 顆粒從潤(rùn)滑油液中分離出來(lái)，并使其按照尺寸大小一次沉積在顯微基片上制成鐵譜片， 然后用鐵譜顯微鏡觀察，以獲得摩擦副磨損過(guò)程的各類信息，分析機(jī)器的磨損機(jī)理和判 斷磨損的狀態(tài)

18、、機(jī)器運(yùn)動(dòng)副表面的磨損類型、磨損程度和磨損部位的技術(shù)。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷課程作業(yè)2.滾動(dòng)軸承故障的特征頻率推導(dǎo)計(jì)算滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，它由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成圖2.1滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)在分析軸承各部運(yùn)動(dòng)參數(shù)的時(shí)候，為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，做如下假設(shè)：軸承外圈固定不動(dòng)；滾動(dòng)體與內(nèi)外圈直徑的接觸為純滾動(dòng)接觸；滾道與滾動(dòng)體之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)；承受徑向、軸向載荷時(shí)各部分無(wú)變形。內(nèi)圈（軸）的旋轉(zhuǎn)頻率為，軸承節(jié)徑為D ,滾動(dòng)體直徑為d ,接觸角為口 ,滾動(dòng) 體個(gè)數(shù)為z,內(nèi)圈滾道回轉(zhuǎn)頻率為fe,外圈滾道回轉(zhuǎn)頻率為f。，保持架回轉(zhuǎn)頻率（即滾 動(dòng)體公轉(zhuǎn)頻率）為f2。如圖2.2所示，假設(shè)內(nèi)圈固

19、定在軸上與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈固定不動(dòng)。1）由瞬心法知v2 = 2vl內(nèi)圈與軸一起以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)，所以內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn)頻率f1,即f 60 fin由于v2= 2二 f1（D -d cos - ）12vi= 2 f2D/2式中，f2為保持架旋轉(zhuǎn)頻率。所以有2 二 f1(D -d cos -：)/2 = 2 二 f2D故得到1 d -f2（1 cos :） f12 D2）設(shè)滾動(dòng)體的自傳頻率為 九，則九可以這樣求得：給整個(gè)軸承加一轉(zhuǎn)動(dòng)角速度滾動(dòng)體只有自傳角速度“ -f”（相當(dāng)于站在保持架上看軸承運(yùn)動(dòng)），則此時(shí)保持架固定不動(dòng)，外圈以-f轉(zhuǎn)動(dòng),fb,根據(jù)純滾動(dòng)關(guān)系，此時(shí)B點(diǎn)的速度（注意此時(shí)滾動(dòng)體上的A點(diǎn)繞其中心C轉(zhuǎn)

20、動(dòng)）=dfb =(D d cos :) f2由此可得fbD d 22 京-目cos小2共14頁(yè)第14頁(yè)3）求得保持架通過(guò)內(nèi)圈頻率f4（由于保持架與內(nèi)圈都在旋轉(zhuǎn)且方向一致，因此它們 之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)頻率即為f4）二f1 一r 1df2 = (1 cos - ) f12D4）求得滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈頻率fe （每轉(zhuǎn)一圈Z個(gè)滾動(dòng)體都會(huì)與內(nèi)圈產(chǎn)生振動(dòng)接觸）fe = Zf4= Z（1 dcos ： ） f12 D5）求得滾動(dòng)體通過(guò)外圈頻率fo （因外圈固定，因此保持架的頻率就是單個(gè)滾動(dòng)體 與外圈振動(dòng)接觸的頻率）Z d=一（1 cos - ） f12 D6）滾動(dòng)體上某一固定點(diǎn)與外圈或內(nèi)圈接觸的頻率fgg, D d

21、 22,fg = fb1 - (-)2 cos2 ： f2d Dfo、fe和fg分別稱為外圈、內(nèi)圈和滾動(dòng)體的通過(guò)頻率。當(dāng)上述的“某一固定點(diǎn)” 是局部損傷點(diǎn)(例如點(diǎn)蝕點(diǎn)、剝落點(diǎn)、燒傷點(diǎn)等)時(shí)，fo、fe和fg分別成為局部損傷點(diǎn)撞擊滾動(dòng)軸承元件的頻率，所以又分別稱為外圈、內(nèi)圈和滾動(dòng)體的故障特征頻率。振動(dòng)法是通過(guò)安裝在軸承座或箱體適當(dāng)方位的振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)軸承振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)此信號(hào)進(jìn)行分析與處理，來(lái)判斷軸承的工況與故障的故障診斷方法。利用頻譜分析診斷 軸承故障時(shí)，其基本原理就是查看軸承振動(dòng)信號(hào)中有無(wú)故障特征頻率成分，若有，則可 根據(jù)這些頻率成分的大小進(jìn)一步確定故障發(fā)生的部位。3.針對(duì)某個(gè)機(jī)組對(duì)象建立其狀

22、態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，描述測(cè)點(diǎn)布 置、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成（框圖）及各部分功能煤氣鼓風(fēng)機(jī)是煤化工廠的重點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備之一，其機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障種類多，且故 障具有隱蔽性，如軸向竄動(dòng)、轉(zhuǎn)子碰摩、滑動(dòng)軸承油膜共振、齒輪故障、不平衡、不對(duì) 中等。煤氣鼓風(fēng)機(jī)組的性能直接關(guān)系到焦?fàn)t生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。煤氣鼓風(fēng)機(jī)在線監(jiān) 測(cè)診斷系統(tǒng)在在線監(jiān)測(cè)的同時(shí)，計(jì)算機(jī)在后臺(tái)在線實(shí)時(shí)自動(dòng)地進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)振動(dòng)信號(hào)分 析，判別機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，然后根據(jù)各種分析結(jié)果，經(jīng)智能推理在線實(shí)時(shí)顯示故障種類、 原因、部位和嚴(yán)重程度。這樣，當(dāng)有故障報(bào)警后，就能夠及時(shí)獲得故障種類、原因、部 位和嚴(yán)重程度等信息。3.1 振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置煤氣鼓風(fēng)機(jī)組由電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、增速器及鼓風(fēng)機(jī)組成，相互之間由齒輪聯(lián)軸 器聯(lián)結(jié)。除了液力耦合器為滾動(dòng)軸承外，其它設(shè)備為滑動(dòng)軸承。圖3.1系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置圖圖3.1中S1S4為振動(dòng)速度傳感器；S5S8為安裝在軸承座上的組合式加速度傳 感器，對(duì)檢測(cè)的加速度信號(hào)進(jìn)行積分變換，可轉(zhuǎn)換為振動(dòng)速度和振動(dòng)位移信號(hào)。檢測(cè)的 信號(hào)頻率范圍是110000Hz,比常規(guī)檢測(cè)儀器或系統(tǒng)的檢測(cè)范圍（20100Hz）寬、精度 高、性能穩(wěn)定。S9S12為安裝在煤氣鼓風(fēng)機(jī)軸承座上直接測(cè)量煤氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的振動(dòng) 信號(hào)，S13為推力軸承軸向位移傳感器，檢測(cè)煤氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)信號(hào)。其他測(cè)點(diǎn)還包括各機(jī)組的電流