振動(dòng)診斷技術(shù)

1、 信號(hào)的分析與處理是機(jī)械故障診斷的前提和基礎(chǔ)。通信號(hào)的分析與處理是機(jī)械故障診斷的前提和基礎(chǔ)。通過(guò)測(cè)試得到的信號(hào)，它是對(duì)系統(tǒng)的某些物理量，如位移、過(guò)測(cè)試得到的信號(hào)，它是對(duì)系統(tǒng)的某些物理量，如位移、速度、加速度等進(jìn)行觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，其共同特點(diǎn)是隨速度、加速度等進(jìn)行觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，其共同特點(diǎn)是隨時(shí)間而變化，即某一物理量隨時(shí)間變化的軌跡時(shí)域時(shí)間而變化，即某一物理量隨時(shí)間變化的軌跡時(shí)域信號(hào)。它代表了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和特征。時(shí)域信號(hào)一般信號(hào)。它代表了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和特征。時(shí)域信號(hào)一般可反映出幅值、周期等物理信息。但信號(hào)不能直接獲得可反映出幅值、周期等物理信息。但信號(hào)不能直接獲得更多的有用信息，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行

2、加工處理。所以，對(duì)更多的有用信息，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行加工處理。所以，對(duì)信號(hào)分析與處理的目的是改變信號(hào)的形式，提取有用的信號(hào)分析與處理的目的是改變信號(hào)的形式，提取有用的信息，以便對(duì)所研究的機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)作出估計(jì)和辨別。信息，以便對(duì)所研究的機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)作出估計(jì)和辨別。 信號(hào)分析現(xiàn)在比較常用的方法有：時(shí)域分析法、頻信號(hào)分析現(xiàn)在比較常用的方法有：時(shí)域分析法、頻域分析法、到頻譜分析法、小波分析法等，我們介紹現(xiàn)域分析法、到頻譜分析法、小波分析法等，我們介紹現(xiàn)今廣泛應(yīng)用的頻域分析法。今廣泛應(yīng)用的頻域分析法。由這些正弦波合成由這些正弦波合成振幅振幅時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間頻率頻率振幅振幅各頻率譜線各頻率譜線從頻率域觀測(cè)從頻

3、率域觀測(cè)（頻譜觀測(cè)）（頻譜觀測(cè)）頻率頻率從時(shí)間域觀測(cè)從時(shí)間域觀測(cè)振動(dòng)波形的時(shí)域頻域變換振動(dòng)波形的時(shí)域頻域變換頻域分析就是按傅里葉變換法將頻域分析就是按傅里葉變換法將x(t) 變換成頻率變換成頻率f的函數(shù)的函數(shù)X(f)。例如：柴油機(jī)振動(dòng)分析例如：柴油機(jī)振動(dòng)分析六缸柴油機(jī)轉(zhuǎn)速六缸柴油機(jī)轉(zhuǎn)速n=196rpm，即基頻，即基頻f0 3.26Hz。實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)和頻域分析的結(jié)。實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)和頻域分析的結(jié)果如圖所示。振動(dòng)是典型的復(fù)雜周期信果如圖所示。振動(dòng)是典型的復(fù)雜周期信號(hào)，在圖中時(shí)域波形曲線上僅僅能測(cè)得號(hào)，在圖中時(shí)域波形曲線上僅僅能測(cè)得一個(gè)基本周期一個(gè)基本周期T=310ms，對(duì)應(yīng)的頻率，對(duì)應(yīng)的頻率f0 1T

4、3.22Hz，與理論基頻，與理論基頻f0 3.26Hz相近。相近。進(jìn)行頻譜分析的結(jié)果，在圖離散頻譜上進(jìn)行頻譜分析的結(jié)果，在圖離散頻譜上測(cè)得：測(cè)得：f1 3.22Hz 、f2 6.44Hz 、f3 9.66Hz 、 f6 19.42Hz、 f9 29.18Hzx(t)tfA(f)f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9T振動(dòng)分析振動(dòng)分析這這5個(gè)主要頻率分量是以實(shí)際轉(zhuǎn)頻為基礎(chǔ)的二階、三階、六階和九階諧波分個(gè)主要頻率分量是以實(shí)際轉(zhuǎn)頻為基礎(chǔ)的二階、三階、六階和九階諧波分量。一階為主旋轉(zhuǎn)頻率分量，反映主軸系統(tǒng)的工作狀態(tài)；二階諧波分量反映量。一階為主旋轉(zhuǎn)頻率分量，反映主軸系統(tǒng)的工作狀態(tài)；二階諧

5、波分量反映往復(fù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)；三、六、九階諧波分量往往是由于點(diǎn)火不均勻、活塞敲缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)；三、六、九階諧波分量往往是由于點(diǎn)火不均勻、活塞敲缸所引起的振動(dòng)。顯而易見，通過(guò)對(duì)振動(dòng)的頻率分析可以獲得較豐富的柴油機(jī)所引起的振動(dòng)。顯而易見，通過(guò)對(duì)振動(dòng)的頻率分析可以獲得較豐富的柴油機(jī)工作狀態(tài)的信息，這就是時(shí)域波形分析所做不到的。工作狀態(tài)的信息，這就是時(shí)域波形分析所做不到的。 振動(dòng)分析是一種十分有效的機(jī)械設(shè)備故障診斷的方法，振動(dòng)分析是一種十分有效的機(jī)械設(shè)備故障診斷的方法，在現(xiàn)行機(jī)械設(shè)備故障診斷的整個(gè)技術(shù)體系中居主導(dǎo)地位。同在現(xiàn)行機(jī)械設(shè)備故障診斷的整個(gè)技術(shù)體系中居主導(dǎo)地位。同時(shí)，由前面的討論還可以看出，振動(dòng)

6、分析方法也是一項(xiàng)非常時(shí)，由前面的討論還可以看出，振動(dòng)分析方法也是一項(xiàng)非常復(fù)雜的技術(shù)手段，它涉及的內(nèi)容非常廣泛，包括機(jī)械振動(dòng)、復(fù)雜的技術(shù)手段，它涉及的內(nèi)容非常廣泛，包括機(jī)械振動(dòng)、振動(dòng)測(cè)試以及信號(hào)分析與處理等諸多方面，因此要求設(shè)備故振動(dòng)測(cè)試以及信號(hào)分析與處理等諸多方面，因此要求設(shè)備故障診斷人員有較高的理論水平和較強(qiáng)的實(shí)際操作能力。為了障診斷人員有較高的理論水平和較強(qiáng)的實(shí)際操作能力。為了更好地將振動(dòng)分析方法用于機(jī)械設(shè)備的故障診斷，人們?cè)陂L(zhǎng)更好地將振動(dòng)分析方法用于機(jī)械設(shè)備的故障診斷，人們?cè)陂L(zhǎng)期實(shí)踐的基礎(chǔ)上：，提出了從簡(jiǎn)易診斷到精密診斷的診斷策期實(shí)踐的基礎(chǔ)上：，提出了從簡(jiǎn)易診斷到精密診斷的診斷策略。所謂

7、簡(jiǎn)易診斷，就是利用一些簡(jiǎn)單的測(cè)試儀器對(duì)所選定略。所謂簡(jiǎn)易診斷，就是利用一些簡(jiǎn)單的測(cè)試儀器對(duì)所選定的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行粗略的診斷，以判斷設(shè)備是否有故障，有時(shí)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行粗略的診斷，以判斷設(shè)備是否有故障，有時(shí)也能得出關(guān)于設(shè)備故障嚴(yán)重程度的信息，精密診斷則用于進(jìn)也能得出關(guān)于設(shè)備故障嚴(yán)重程度的信息，精密診斷則用于進(jìn)一步探明其故障原因。在進(jìn)行診斷之前，應(yīng)先進(jìn)行如下的基一步探明其故障原因。在進(jìn)行診斷之前，應(yīng)先進(jìn)行如下的基礎(chǔ)工作。礎(chǔ)工作。一、確定診斷對(duì)象一、確定診斷對(duì)象 對(duì)一個(gè)具體的工礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，如將為數(shù)眾多的全部設(shè)備都選作診斷的對(duì)一個(gè)具體的工礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，如將為數(shù)眾多的全部設(shè)備都選作診斷的對(duì)象顯然是行不通的，這

8、不僅增加了診斷工作量，降低了診斷效率；而且，對(duì)象顯然是行不通的，這不僅增加了診斷工作量，降低了診斷效率；而且，診斷效果也不會(huì)理想。因此，必須經(jīng)過(guò)充分的調(diào)查研究，根據(jù)企業(yè)自身的診斷效果也不會(huì)理想。因此，必須經(jīng)過(guò)充分的調(diào)查研究，根據(jù)企業(yè)自身的生產(chǎn)特點(diǎn)以及各種設(shè)備的組成情況，有重點(diǎn)地選定用作診斷對(duì)象的設(shè)備，生產(chǎn)特點(diǎn)以及各種設(shè)備的組成情況，有重點(diǎn)地選定用作診斷對(duì)象的設(shè)備，優(yōu)先選作診斷對(duì)象的設(shè)備應(yīng)該是：優(yōu)先選作診斷對(duì)象的設(shè)備應(yīng)該是： 1、直接的生產(chǎn)設(shè)備（主機(jī)、輔機(jī)的區(qū)別）；、直接的生產(chǎn)設(shè)備（主機(jī)、輔機(jī)的區(qū)別）； 2、一旦發(fā)生故障或停機(jī)，會(huì)造成很大損失的設(shè)備；、一旦發(fā)生故障或停機(jī)，會(huì)造成很大損失的設(shè)備；

9、3、故障發(fā)生后，會(huì)造成二次公害的設(shè)備；、故障發(fā)生后，會(huì)造成二次公害的設(shè)備； 4、維修周期長(zhǎng)、維修費(fèi)用高的設(shè)備；、維修周期長(zhǎng)、維修費(fèi)用高的設(shè)備； 5、價(jià)格昂貴的大型精密和成套設(shè)備；、價(jià)格昂貴的大型精密和成套設(shè)備； 6、沒(méi)有備用機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備；、沒(méi)有備用機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備； 7、容易造成人身安全事故的設(shè)備；、容易造成人身安全事故的設(shè)備； 8、故障發(fā)生頻率較高的設(shè)備。、故障發(fā)生頻率較高的設(shè)備。 總之，診斷對(duì)象的確定是設(shè)備診斷面臨的第一個(gè)問(wèn)題，也是影響設(shè)備診總之，診斷對(duì)象的確定是設(shè)備診斷面臨的第一個(gè)問(wèn)題，也是影響設(shè)備診斷技術(shù)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的關(guān)鍵因素，我們應(yīng)該本著量力而行、重點(diǎn)突出斷技術(shù)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的

10、關(guān)鍵因素，我們應(yīng)該本著量力而行、重點(diǎn)突出的原則，逐步擴(kuò)大診斷技術(shù)的成果。的原則，逐步擴(kuò)大診斷技術(shù)的成果。二、選定測(cè)量參數(shù)二、選定測(cè)量參數(shù) 對(duì)于機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)診斷而言，可測(cè)量的幅值參數(shù)有位移、速度和加速度對(duì)于機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)診斷而言，可測(cè)量的幅值參數(shù)有位移、速度和加速度三種。振動(dòng)測(cè)量參數(shù)的選擇應(yīng)該考慮振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成和所關(guān)心的振動(dòng)后果這三種。振動(dòng)測(cè)量參數(shù)的選擇應(yīng)該考慮振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成和所關(guān)心的振動(dòng)后果這兩方面的因素。從信號(hào)頻率角度來(lái)看，一般隨著信號(hào)頻率的提高，而依次選用位兩方面的因素。從信號(hào)頻率角度來(lái)看，一般隨著信號(hào)頻率的提高，而依次選用位移、速度和加速度作為測(cè)量參數(shù)。因?yàn)閷?duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)而言，加速

11、度移、速度和加速度作為測(cè)量參數(shù)。因?yàn)閷?duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)而言，加速度a a 、速度、速度v v 和位和位移移s s ，三者之間存在如下的關(guān)系式為：，三者之間存在如下的關(guān)系式為： a=v=a=v=2 2s s 式中式中 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率。 由此可以看出，由此可以看出， 越大，則加速度和速度的測(cè)定靈敏度相對(duì)越高。通常，三越大，則加速度和速度的測(cè)定靈敏度相對(duì)越高。通常，三種測(cè)量參數(shù)的適用頻段范圍見下表。種測(cè)量參數(shù)的適用頻段范圍見下表。 對(duì)振動(dòng)檢測(cè)最重要的要求之一，就是能在足夠?qū)挼念l率范圍內(nèi)測(cè)量所有主要對(duì)振動(dòng)檢測(cè)最重要的要求之一，就是能在足夠?qū)挼念l率范圍內(nèi)測(cè)量所有主要頻率分量的全部信息，包括不平衡

12、、不對(duì)中、滾動(dòng)體損壞、齒輪嚙合，葉片共頻率分量的全部信息，包括不平衡、不對(duì)中、滾動(dòng)體損壞、齒輪嚙合，葉片共振、軸承元件徑向共振、油膜渦動(dòng)和油膜振蕩等有關(guān)的頻率成分，其頻率范圍振、軸承元件徑向共振、油膜渦動(dòng)和油膜振蕩等有關(guān)的頻率成分，其頻率范圍往往超過(guò)往往超過(guò)1kHz。很多典型的測(cè)試結(jié)果表明，在機(jī)器內(nèi)部損壞還沒(méi)有影響到機(jī)器。很多典型的測(cè)試結(jié)果表明，在機(jī)器內(nèi)部損壞還沒(méi)有影響到機(jī)器的實(shí)際工作能力之前，高頻分量就已包含了缺陷的信息。為了預(yù)測(cè)機(jī)器是否損的實(shí)際工作能力之前，高頻分量就已包含了缺陷的信息。為了預(yù)測(cè)機(jī)器是否損壞，高頻信息是非常重要的。因此，測(cè)量加速度值的變化及其頻率分析常常成壞，高頻信息是非常

13、重要的。因此，測(cè)量加速度值的變化及其頻率分析常常成為設(shè)備故障診斷的重要手段。為設(shè)備故障診斷的重要手段。測(cè)量參數(shù)測(cè)量參數(shù)位位 移移速速 度度加加 速速 度度適用頻帶適用頻帶0100Hz101000Hz1000Hz三、選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)三、選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn) 在確定了診斷對(duì)象和測(cè)量參數(shù)之后，接下來(lái)的問(wèn)題是要確定監(jiān)測(cè)設(shè)備的哪些在確定了診斷對(duì)象和測(cè)量參數(shù)之后，接下來(lái)的問(wèn)題是要確定監(jiān)測(cè)設(shè)備的哪些部位部位, ,即監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇問(wèn)題。信號(hào)是信息的載體，選擇最佳的測(cè)量點(diǎn)并采用合適即監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇問(wèn)題。信號(hào)是信息的載體，選擇最佳的測(cè)量點(diǎn)并采用合適的檢測(cè)方法是獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的重要條件。真實(shí)而充分地檢測(cè)到足夠數(shù)量的檢測(cè)方法是獲取

14、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的重要條件。真實(shí)而充分地檢測(cè)到足夠數(shù)量的能夠客觀地反映設(shè)備運(yùn)行工況的信號(hào)是診斷成功與否的先決條件，如果所檢測(cè)的能夠客觀地反映設(shè)備運(yùn)行工況的信號(hào)是診斷成功與否的先決條件，如果所檢測(cè)到的信號(hào)不真實(shí)、不典型、或不能客觀地、充分地暴露設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，那么，到的信號(hào)不真實(shí)、不典型、或不能客觀地、充分地暴露設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，那么，后續(xù)的各種功能即使再完善也枉然。因此，測(cè)量點(diǎn)選擇的正確與否，關(guān)系到能否后續(xù)的各種功能即使再完善也枉然。因此，測(cè)量點(diǎn)選擇的正確與否，關(guān)系到能否對(duì)設(shè)備故障作出正確的診斷。對(duì)設(shè)備故障作出正確的診斷。 一般情況下，測(cè)量點(diǎn)數(shù)量及方向的確定應(yīng)考慮的總原則是：一般情況下，測(cè)量點(diǎn)數(shù)

15、量及方向的確定應(yīng)考慮的總原則是：能對(duì)設(shè)備振動(dòng)狀能對(duì)設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)作出全面的描述；應(yīng)是設(shè)備振動(dòng)的敏感點(diǎn)；應(yīng)是離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的關(guān)態(tài)作出全面的描述；應(yīng)是設(shè)備振動(dòng)的敏感點(diǎn)；應(yīng)是離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的關(guān)鍵點(diǎn)。鍵點(diǎn)。 對(duì)于一般的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，常見的振動(dòng)測(cè)定方法有測(cè)軸振動(dòng)和測(cè)軸承的振動(dòng)兩種。對(duì)于一般的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，常見的振動(dòng)測(cè)定方法有測(cè)軸振動(dòng)和測(cè)軸承的振動(dòng)兩種。一股而言，對(duì)于非高速旋轉(zhuǎn)體，以測(cè)定軸承的振動(dòng)為多；而對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)體，則一股而言，對(duì)于非高速旋轉(zhuǎn)體，以測(cè)定軸承的振動(dòng)為多；而對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)體，則以測(cè)定軸的振動(dòng)位移居多。這是因?yàn)楦咚贂r(shí)軸承振動(dòng)的測(cè)定靈敏度有所下降。以測(cè)定軸的振動(dòng)位移居多。這是因?yàn)楦咚贂r(shí)軸承

16、振動(dòng)的測(cè)定靈敏度有所下降。 在測(cè)軸承的振動(dòng)時(shí)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)盡量靠近軸承的承載區(qū)；與被監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件最好在測(cè)軸承的振動(dòng)時(shí)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)盡量靠近軸承的承載區(qū)；與被監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件最好只有一個(gè)界面，盡可能避免多層相隔，以減少振動(dòng)信號(hào)在傳遞過(guò)程中因中間環(huán)節(jié)只有一個(gè)界面，盡可能避免多層相隔，以減少振動(dòng)信號(hào)在傳遞過(guò)程中因中間環(huán)節(jié)造成的能量衰減；測(cè)量點(diǎn)必須要有足夠的剛度。在測(cè)軸振動(dòng)時(shí)造成的能量衰減；測(cè)量點(diǎn)必須要有足夠的剛度。在測(cè)軸振動(dòng)時(shí), ,常見的有測(cè)軸與常見的有測(cè)軸與軸承座的相對(duì)振動(dòng)和測(cè)軸的絕對(duì)振動(dòng)軸承座的相對(duì)振動(dòng)和測(cè)軸的絕對(duì)振動(dòng)( (很少用很少用) )兩種方法。兩種方法。 四、確定測(cè)量周期四、確定測(cè)量周期 測(cè)量周

17、期的選定應(yīng)根據(jù)設(shè)備的不同種類及其所處工況確定監(jiān)測(cè)周期，是設(shè)備測(cè)量周期的選定應(yīng)根據(jù)設(shè)備的不同種類及其所處工況確定監(jiān)測(cè)周期，是設(shè)備診斷的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以下所列僅供參考。診斷的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以下所列僅供參考。 1 1定期檢測(cè)定期檢測(cè) 即每隔一定的時(shí)間間隔對(duì)設(shè)備檢測(cè)一次。對(duì)于汽輪壓縮機(jī)、燃汽輪機(jī)等高速即每隔一定的時(shí)間間隔對(duì)設(shè)備檢測(cè)一次。對(duì)于汽輪壓縮機(jī)、燃汽輪機(jī)等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，可每天檢測(cè)一次；對(duì)于水泵、風(fēng)機(jī)等可每周檢測(cè)一次；當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，可每天檢測(cè)一次；對(duì)于水泵、風(fēng)機(jī)等可每周檢測(cè)一次；當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)有變化征兆時(shí)，應(yīng)縮短監(jiān)測(cè)周期，而對(duì)于新安裝和大修后

18、的機(jī)器，應(yīng)頻繁檢測(cè)，據(jù)有變化征兆時(shí)，應(yīng)縮短監(jiān)測(cè)周期，而對(duì)于新安裝和大修后的機(jī)器，應(yīng)頻繁檢測(cè)，直至運(yùn)轉(zhuǎn)正常。直至運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 2 2隨機(jī)點(diǎn)檢隨機(jī)點(diǎn)檢 專職設(shè)備檢測(cè)維修人員一般不定期地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)備操作人員或責(zé)任專職設(shè)備檢測(cè)維修人員一般不定期地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)備操作人員或責(zé)任人則負(fù)責(zé)設(shè)備的日常檢測(cè)工作，并作必要的記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象時(shí)，即報(bào)告人則負(fù)責(zé)設(shè)備的日常檢測(cè)工作，并作必要的記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象時(shí)，即報(bào)告設(shè)備專職檢測(cè)維修人員，進(jìn)行相應(yīng)的處理。隨機(jī)點(diǎn)檢也是企業(yè)設(shè)備管理中經(jīng)常采設(shè)備專職檢測(cè)維修人員，進(jìn)行相應(yīng)的處理。隨機(jī)點(diǎn)檢也是企業(yè)設(shè)備管理中經(jīng)常采取的一種策略。取的一種策略。 3 3長(zhǎng)期監(jiān)

19、測(cè)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè) 對(duì)于某些大型關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，一旦測(cè)定值超過(guò)設(shè)定的檻值即進(jìn)行對(duì)于某些大型關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，一旦測(cè)定值超過(guò)設(shè)定的檻值即進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)而采取相應(yīng)的保護(hù)措施。報(bào)警，進(jìn)而采取相應(yīng)的保護(hù)措施。 五、確定判斷標(biāo)準(zhǔn)五、確定判斷標(biāo)準(zhǔn) 故障診斷的主要目的之一就是要給出設(shè)備有無(wú)異常的信息，這就有一個(gè)故障診斷的主要目的之一就是要給出設(shè)備有無(wú)異常的信息，這就有一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，即被測(cè)量值多大時(shí)表明設(shè)備正常，超過(guò)某值時(shí)，則說(shuō)明設(shè)判斷標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，即被測(cè)量值多大時(shí)表明設(shè)備正常，超過(guò)某值時(shí)，則說(shuō)明設(shè)備異常。常用的判斷標(biāo)準(zhǔn)有絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)。備異常。常用的判斷標(biāo)準(zhǔn)有絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)。

20、 1、絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)、絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn) 將被測(cè)量值與事先設(shè)定的將被測(cè)量值與事先設(shè)定的“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)檻值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)檻值”相比較以判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的相比較以判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一類標(biāo)準(zhǔn)，如一類標(biāo)準(zhǔn)，如IS02372、IS03495等。等。IS02372標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)和IS03495標(biāo)準(zhǔn)是振動(dòng)速度標(biāo)準(zhǔn)是振動(dòng)速度檻值，標(biāo)準(zhǔn)中分四個(gè)檔，其中檻值，標(biāo)準(zhǔn)中分四個(gè)檔，其中A表示設(shè)備狀態(tài)良好，表示設(shè)備狀態(tài)良好，B為容許狀態(tài)，為容許狀態(tài)，C為可為可容忍狀態(tài)，容忍狀態(tài)，D為不允許狀態(tài)。為不允許狀態(tài)。 2、相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn) 相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)又稱縱向比較標(biāo)準(zhǔn)，它連續(xù)地監(jiān)測(cè)某臺(tái)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，取相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)又稱縱向比較標(biāo)準(zhǔn)，它連續(xù)地

21、監(jiān)測(cè)某臺(tái)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，取得其完整的運(yùn)行歷程記錄，并將設(shè)備初始投入運(yùn)行和維修后經(jīng)適度的磨合而得其完整的運(yùn)行歷程記錄，并將設(shè)備初始投入運(yùn)行和維修后經(jīng)適度的磨合而進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的被測(cè)量值作為原始基值，根據(jù)被測(cè)參量依運(yùn)行時(shí)間的進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的被測(cè)量值作為原始基值，根據(jù)被測(cè)參量依運(yùn)行時(shí)間的相對(duì)變化規(guī)律，對(duì)該臺(tái)機(jī)械設(shè)備所處工況狀態(tài)進(jìn)行判斷。因其監(jiān)測(cè)的是該臺(tái)相對(duì)變化規(guī)律，對(duì)該臺(tái)機(jī)械設(shè)備所處工況狀態(tài)進(jìn)行判斷。因其監(jiān)測(cè)的是該臺(tái)設(shè)備從最初的完好運(yùn)行到最后故障而失效的整個(gè)過(guò)程，因此，稱之為縱向標(biāo)設(shè)備從最初的完好運(yùn)行到最后故障而失效的整個(gè)過(guò)程，因此，稱之為縱向標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。齒輪的故障診斷齒輪的故障診斷 齒輪箱是

22、各類機(jī)械的變速、傳動(dòng)部件，它的運(yùn)行好壞影響到齒輪箱是各類機(jī)械的變速、傳動(dòng)部件，它的運(yùn)行好壞影響到整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。在齒輪箱中各零件失效比例為：齒輪整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。在齒輪箱中各零件失效比例為：齒輪60，軸承，軸承19，軸，軸10，箱體，箱體7，緊固件，緊固件3，油封，油封1。齒輪的故障比率。齒輪的故障比率最大。最大。實(shí)踐證明：采用振動(dòng)監(jiān)測(cè)法對(duì)齒輪進(jìn)行診斷是行之有效的。實(shí)踐證明：采用振動(dòng)監(jiān)測(cè)法對(duì)齒輪進(jìn)行診斷是行之有效的。 下面對(duì)齒輪常見故障如齒面損傷、齒輪偏心、齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量下面對(duì)齒輪常見故障如齒面損傷、齒輪偏心、齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡、輪齒折斷、齒距誤差等來(lái)分析其振動(dòng)特性，以便對(duì)故障不平衡、輪齒折斷、齒距誤

23、差等來(lái)分析其振動(dòng)特性，以便對(duì)故障進(jìn)行診斷。進(jìn)行診斷。frfmf齒輪正常嚙合的時(shí)域波形和頻域特性齒輪正常嚙合的時(shí)域波形和頻域特性TrTm1、齒輪正常嚙合的時(shí)域波形和頻域特性分析齒輪正常嚙合的時(shí)域波形和頻域特性分析齒輪正常嚙合時(shí)，每個(gè)輪齒周期地進(jìn)入和退出嚙合，產(chǎn)生嚙合齒輪正常嚙合時(shí)，每個(gè)輪齒周期地進(jìn)入和退出嚙合，產(chǎn)生嚙合振動(dòng)。齒輪和軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)基頻振動(dòng)。所以，其頻譜包含有振動(dòng)。齒輪和軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)基頻振動(dòng)。所以，其頻譜包含有旋轉(zhuǎn)頻率旋轉(zhuǎn)頻率fr 1Tr n/60和嚙合頻率和嚙合頻率fm 1Tm Z1 n1 /60 Z2 n2 /60，時(shí)域波形和頻域特性如圖。，時(shí)域波形和頻域特性如圖。Fm3fmf

24、齒面損傷引起振動(dòng)的時(shí)域波形和頻域特性齒面損傷引起振動(dòng)的時(shí)域波形和頻域特性2fmTm =1/ fm2、齒面損傷的時(shí)域波形和頻域特性分析齒面損傷的時(shí)域波形和頻域特性分析齒面損傷主要有：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形、膠合、磨損還有氣蝕齒面損傷主要有：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形、膠合、磨損還有氣蝕（油中析出的氣泡被壓碎，產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊力，使齒面產(chǎn)生沖蝕（油中析出的氣泡被壓碎，產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊力，使齒面產(chǎn)生沖蝕麻點(diǎn)）、電蝕（由電氣設(shè)備傳導(dǎo)至嚙合齒廓的漏電流，產(chǎn)生火麻點(diǎn)）、電蝕（由電氣設(shè)備傳導(dǎo)至嚙合齒廓的漏電流，產(chǎn)生火花放電侵蝕齒面，使齒面產(chǎn)生電弧麻點(diǎn)）。齒面損傷所激發(fā)的花放電侵蝕齒面，使齒面產(chǎn)生電弧麻點(diǎn)）。齒面損傷所激發(fā)的振動(dòng)

25、波形如圖所示。低頻的嚙合頻率成分幅值加大，隨著齒面振動(dòng)波形如圖所示。低頻的嚙合頻率成分幅值加大，隨著齒面損壞和磨損的加劇，在其振動(dòng)譜中存在嚙合頻率的損壞和磨損的加劇，在其振動(dòng)譜中存在嚙合頻率的2次、次、3次高次高次諧波或次諧波或12，13，.的分頻成分。的分頻成分。Frfmf齒輪偏心嚙合的時(shí)域波形和頻域特性齒輪偏心嚙合的時(shí)域波形和頻域特性fm - frfm + fr3、齒輪偏心嚙合的時(shí)域波形和頻域特性分析齒輪偏心嚙合的時(shí)域波形和頻域特性分析當(dāng)齒輪存在偏心時(shí)，齒輪每轉(zhuǎn)中的壓力時(shí)大時(shí)小地變當(dāng)齒輪存在偏心時(shí)，齒輪每轉(zhuǎn)中的壓力時(shí)大時(shí)小地變化，致使嚙合振動(dòng)的振幅受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，其頻譜化，致使嚙合振動(dòng)的

26、振幅受旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制，其頻譜包含旋轉(zhuǎn)頻率、嚙合頻率成分及其邊頻帶，其振動(dòng)波包含旋轉(zhuǎn)頻率、嚙合頻率成分及其邊頻帶，其振動(dòng)波形如圖所示。形如圖所示。Frfmf齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡的時(shí)域波形和頻域特性齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡的時(shí)域波形和頻域特性4、齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡的時(shí)域波形和頻域特性分析齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡的時(shí)域波形和頻域特性分析齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡的振動(dòng)波形如圖所示，其主要頻齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡的振動(dòng)波形如圖所示，其主要頻率成分與正常情況基本相同，即為旋轉(zhuǎn)頻率率成分與正常情況基本相同，即為旋轉(zhuǎn)頻率fr和嚙合和嚙合頻率頻率fm ，但旋轉(zhuǎn)頻率振動(dòng)的振幅較正常情況大。，但旋轉(zhuǎn)頻率振動(dòng)的振幅較正常情況大。fr 2 fr 3frfmf輪齒局部折斷的時(shí)域波形和頻域特性輪齒局部折斷的時(shí)域波形和頻域特性5、輪齒局部折斷的時(shí)域波形和頻域特性分析輪齒局部折斷的時(shí)域波形和頻域特性分析當(dāng)齒輪存在局部折斷時(shí)，在嚙合過(guò)程中該輪齒將激發(fā)當(dāng)齒輪存在局部折斷時(shí)，在嚙合過(guò)程中該輪齒將激發(fā)異常大的沖擊振動(dòng)，在振動(dòng)波形上出現(xiàn)較大的周期性異常大的沖擊振動(dòng)，在振動(dòng)波形上出現(xiàn)較大的周期性脈沖幅值，其主要頻率成分為旋轉(zhuǎn)頻率脈沖幅值，其主要頻率成分為旋轉(zhuǎn)頻率fr及其高次諧及其高次諧波波nfr ，并經(jīng)常激發(fā)起系統(tǒng)以固有頻率振動(dòng)，其振動(dòng)波，并經(jīng)常激發(fā)起系統(tǒng)以固有頻率振動(dòng)，其振動(dòng)波形如圖所示。形如圖所示。Frfmf齒距誤