球磨機(jī)常見(jiàn)故障及處理方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)西安工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文球磨機(jī)常見(jiàn)故障及處理方法 院、系（站） 學(xué)科專業(yè)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2010年 9 月 30 日目 錄摘要11緒論2 一、背景分析3 （1）、故障診斷技術(shù)的發(fā)展過(guò)程以及經(jīng)濟(jì)意義4 （2）、對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行故障診斷的必要性5 二、設(shè)備機(jī)械故障概述6 （1）、設(shè)備故障分類7 （2）、設(shè)備故障原因分析8 （3）、設(shè)備故障機(jī)理分析9 （4）、設(shè)備故障的規(guī)律10 三、運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀11 （1）、國(guó)外運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障

2、診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀12 （2）、國(guó)內(nèi)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀13 四、球磨機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用14 （1）、國(guó)內(nèi)外研制成功的部分計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)15 （2）、大型球磨機(jī)開發(fā)的故障診斷系統(tǒng)16球磨機(jī)軸承故障診斷17 一、引言18 二、球磨機(jī)軸承故障特征19 三、球磨機(jī)軸承監(jiān)測(cè)、診斷方法20 （1）、振動(dòng)診斷法21 （2）、光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)22 （3）、接觸電阻法23 四、小結(jié)243球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷25一、齒輪異常的基本形式及振動(dòng)特點(diǎn)26 （1）、齒輪異常的基本形式27 （2）、齒輪振動(dòng)及其特點(diǎn)28二、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷方法29 （1）、振動(dòng)

3、分析法30 （2）、頻譜分析法31 （3）、小波診斷方法32 （4）、基于載荷識(shí)別和信息融合的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)診斷方法33三、球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷實(shí)驗(yàn)34 （1）、球磨機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的確定35四、小結(jié)365結(jié)論37參考文獻(xiàn)38 摘 要 現(xiàn)代化生產(chǎn)日益向著大規(guī)?；?、系統(tǒng)化、自動(dòng)化方向發(fā)展，機(jī)械故障診斷越來(lái)越受到重視。如果主要設(shè)備出現(xiàn)故障而又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除，其結(jié)果不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備本身?yè)p壞，而且影響正常生產(chǎn)，甚至可能造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果。在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中，如果主要設(shè)備因故障而不能繼續(xù)運(yùn)行，往往會(huì)涉及全廠生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 本文在介紹故障診斷學(xué)的意義及其研究發(fā)展情況后，進(jìn)一步

4、闡述了設(shè)備機(jī)械故障以及故障診斷的分類和特點(diǎn)，球磨機(jī)主要故障的機(jī)理、特征及其診斷方法，并對(duì)各種監(jiān)測(cè)診斷方法進(jìn)行探討分析。基于具體工業(yè)實(shí)際，本文重點(diǎn)針對(duì)球磨機(jī)常見(jiàn)軸承故障、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障、磨機(jī)“脹肚”自診斷與過(guò)程控制的監(jiān)測(cè)診斷方法做了深入的探討、研究；提出運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與生產(chǎn)過(guò)程控制相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想。此外，根據(jù)球磨機(jī)主要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容和特點(diǎn)，對(duì)球磨機(jī)實(shí)時(shí)工況與狀態(tài)識(shí)別、在線分析與故障診斷進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并完成監(jiān)測(cè)診斷及生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成，確定監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)框架。 關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷；過(guò)程控制緒論一、背景分析（1）、故障診斷技術(shù)的發(fā)展過(guò)程以及經(jīng)濟(jì)意義 在現(xiàn)代化

5、生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)越來(lái)越受到重視，如果主要設(shè)備出現(xiàn)故障而又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除，其結(jié)果不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備本身?yè)p壞，而且影響正常生產(chǎn)，甚至可能造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果。在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中，如果主要設(shè)備因故障而不能繼續(xù)運(yùn)行，往往會(huì)涉及全廠生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失”。 二十世紀(jì)五十年代，各種類型和性能的傳感器和測(cè)振儀相繼研制成功，并開始應(yīng)用于科學(xué)研究和工程實(shí)際。到六、七十年代，數(shù)字電路、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、“信號(hào)數(shù)字分析處理技術(shù)”的形成，推動(dòng)了振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用。七十年代至八十年代，機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在許多發(fā)達(dá)國(guó)家開始研究。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)試技

6、術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、信號(hào)識(shí)別技術(shù)與故障診斷技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)、診斷研究跨入了系統(tǒng)化階段，并把實(shí)驗(yàn)室的研究成果逐步推廣到核能設(shè)備、軍工設(shè)備、航空航天設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、以及其它各種大型的成套設(shè)備中，進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段. 運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展及其給企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。大型機(jī)械，如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等，是石化、能源、冶金等許多行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，該類設(shè)備安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行，一旦發(fā)生事故，其經(jīng)濟(jì)損失十分巨大。此外，由于生產(chǎn)的連續(xù)性，造成設(shè)備始終滿負(fù)荷運(yùn)行，設(shè)備損傷嚴(yán)重。而人工檢測(cè)難度大，對(duì)于某些疑難設(shè)備故障是屬于哪一類問(wèn)題，往往難以分清，只能進(jìn)行全面檢修

7、，從而導(dǎo)致工作效率低，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低和維修費(fèi)用開支過(guò)大等不應(yīng)有的現(xiàn)象發(fā)生。 （2）、對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行故障診斷的必要性 旋轉(zhuǎn)機(jī)械是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的機(jī)械。許多大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如：離心泵、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、軋鋼機(jī)、球磨機(jī)等，還是石化、電力、冶金、煤炭、核能等行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備。近年來(lái)，隨著機(jī)械工業(yè)中的機(jī)械設(shè)備朝著輕型化、大型化、重載化和高度自動(dòng)化等方向發(fā)展。出現(xiàn)了大量的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲、可靠性，以及材料與工藝等問(wèn)題，設(shè)備損壞事件時(shí)有發(fā)生。大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)研究是國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，目的是提高大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的技術(shù)狀況，減少突發(fā)性事故，避免重大經(jīng)濟(jì)損失”。 球磨機(jī)是選礦工藝中一個(gè)

8、應(yīng)用非常廣泛且十分重要的粉磨設(shè)備。日益向大型化、自動(dòng)化及復(fù)雜化方向發(fā)展。這樣的關(guān)鍵設(shè)備一旦發(fā)生故障后，往往給生產(chǎn)帶來(lái)巨大的影響，常常因?yàn)閷?duì)故障的出現(xiàn)估計(jì)不足，致使企業(yè)蒙受較大的經(jīng)濟(jì)損失。每年，企業(yè)為了保持球磨機(jī)系統(tǒng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的維修費(fèi)用，在企業(yè)的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用中占有很大的比例。因此，必須對(duì)球磨設(shè)備與關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和劣化的原因及運(yùn)行信息的變化進(jìn)行診斷。診斷的實(shí)質(zhì)是把運(yùn)行中的機(jī)器的征兆去和標(biāo)準(zhǔn)譜中的各種征兆進(jìn)行比較來(lái)判斷機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)是否正常的過(guò)程，以便在事故發(fā)生前及能查明原因及時(shí)排除，或根據(jù)某些征兆，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)找到性能變化與結(jié)構(gòu)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，及時(shí)地做出科學(xué)的判斷和決策。 筒形

9、磨礦機(jī)1905年出現(xiàn)后，在工業(yè)生產(chǎn)中迅速得到應(yīng)用。到目前為止，筒式磨礦機(jī)仍是最主要的工業(yè)粉磨設(shè)備，在磨機(jī)大型化發(fā)展的同時(shí)，中小型磨機(jī)在我國(guó)礦山生產(chǎn)中占有很大比重。在磨選生產(chǎn)工藝流程中，磨礦作業(yè)主要是對(duì)礦物進(jìn)行單體解離，以便于選別，由此可見(jiàn)，磨礦作業(yè)在選礦生產(chǎn)中占有非常重要的地位，所以，作為選礦廠磨礦作業(yè)的主體設(shè)備球磨機(jī)，其技術(shù)狀況、設(shè)備完好率和運(yùn)行效率直接影響選別作業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著近幾年來(lái)生產(chǎn)任務(wù)的連年增加，球磨機(jī)作業(yè)率持續(xù)保持在以上。但是，球磨機(jī)作業(yè)率的增高，隨之而來(lái)球磨機(jī)故障、隱患率增加。 球磨機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的生產(chǎn)和設(shè)備故障有：球磨機(jī)“脹肚”，軸承“燒軸”，大軸裂紋，減速機(jī)溫升高、

10、噪音大，齒輪軸斷、折齒，大小齒輪磨損不均、局部缺陷、點(diǎn)蝕、膠合及聯(lián)軸器不對(duì)中引起的噪音大、振動(dòng)大等缺陷。二、設(shè)備機(jī)械故障概述 設(shè)備故障，一般指設(shè)備（系統(tǒng)）或零部件在使用中喪失或降低其規(guī)定功能的事件或現(xiàn)象。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，由于企業(yè)的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化程度很高，各部分、各系統(tǒng)的聯(lián)系非常緊密，因而設(shè)備出現(xiàn)故障，哪怕是局部的失靈，都會(huì)造成整個(gè)設(shè)備的停頓，整個(gè)流水線、整個(gè)自動(dòng)化車間的停產(chǎn)，直接影響著企業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。正因?yàn)檫@樣，世界各國(guó)，尤其是各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視設(shè)備故障及其管理的研究。我國(guó)一些大中型企業(yè)，也在年代初就開始探索故障發(fā)生的規(guī)律，對(duì)故障進(jìn)行記錄，對(duì)故障機(jī)理進(jìn)行分析，以采取有效的措施

11、來(lái)控制故障的發(fā)生。（1）、設(shè)備故障分類 設(shè)備故障是多種多樣的，歸納起來(lái)可分為：漸發(fā)性故障和突發(fā)性故障兩大類。 漸發(fā)性故障：通過(guò)事先的測(cè)試或監(jiān)控可以預(yù)測(cè)到的故障。是由于設(shè)備初始參數(shù)逐漸劣化而產(chǎn)生的。這類故障與零部件的磨損、腐蝕、疲勞及蠕變等過(guò)程有密切的關(guān)系。 突發(fā)性故障：是各種不利因素以及偶然的外界影響共同作用而產(chǎn)生的。這種故障有：因潤(rùn)滑油中斷而使零件產(chǎn)生熱變形裂紋；因機(jī)器使用不當(dāng)或出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象而引起零件折斷：因各項(xiàng)參數(shù)都達(dá)到極端值而引起變形和斷裂，突發(fā)性故障往往是突然發(fā)生的，一般事先無(wú)明顯征兆。 設(shè)備故障還可以按其性質(zhì)、影響、原因、特點(diǎn)等進(jìn)行分類。（2）、設(shè)備故障原因分析 設(shè)備故障的原因主要

12、來(lái)自兩方面：一是固有可靠性方面，二是使用可靠性方面。 固有可靠性方面的原因有：設(shè)備結(jié)構(gòu)上的潛在缺陷：構(gòu)成設(shè)備零部件有缺陷；制造質(zhì)量低，材質(zhì)不佳；運(yùn)輸、安裝不善，給設(shè)備帶來(lái)潛在缺陷。 使用可靠性方面的原因有：環(huán)境、條件不符合技術(shù)規(guī)范要求；人員素質(zhì)欠佳，責(zé)任心不強(qiáng)；規(guī)章制度不健全。（3）、設(shè)備故障機(jī)理分析 故障機(jī)理是指誘發(fā)零部件、設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生故障的物理與化學(xué)過(guò)程、電學(xué)與機(jī)械學(xué)過(guò)程，也可以說(shuō)是形成故障源的原因。在研究故障機(jī)理時(shí)，需要考察的基本因素至少有對(duì)象、原因、結(jié)果。因此，故障機(jī)理可寫成：對(duì)象的狀態(tài)內(nèi)因外因、誘因作為結(jié)果的故障模式，故障的發(fā)生受空間、時(shí)間、設(shè)備（故障件）的內(nèi)部和外部多方面因素的影響

13、，有的是某一種因素起主導(dǎo)作用，有的是幾種因素綜合作用的結(jié)果。為了搞清故障原因，必須搞清各種直接和間接影響故障產(chǎn)生的因素及其所起的作用。（4）、設(shè)備故障的規(guī)律 設(shè)備故障的發(fā)生發(fā)展過(guò)程都有其客觀規(guī)律，研究故障規(guī)律對(duì)制定維修對(duì)策，以至建立更加科學(xué)的維修體制都是十分有利的。設(shè)備在使用過(guò)程中，其性能或狀態(tài)隨著使用時(shí)間的推移而逐步下降。很多故障在發(fā)生前會(huì)有一些預(yù)兆，這就是所謂潛在故障，其可識(shí)別的物理參數(shù)表明一種功能性故障即將發(fā)生，功能性故障表明設(shè)備喪失了規(guī)定的性能標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)備的故障率隨時(shí)間的變化大致分為三個(gè)階段：早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。三、運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀（1）、國(guó)外運(yùn)行

14、監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀 一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開發(fā)設(shè)備診斷技術(shù)始于年代。美國(guó)最初研究的是應(yīng)用于軍用機(jī)械和飛機(jī)等領(lǐng)域的診斷技術(shù)，并于1962年成立了一個(gè)機(jī)械故障研究組，專門調(diào)查研究設(shè)備的診斷、檢測(cè)、設(shè)計(jì)和維修問(wèn)題。1967年，在美國(guó)宇航局（NASA）和海軍研究所（ONR）的倡導(dǎo)和組織下成立了美國(guó)機(jī)械故障預(yù)防小組，開始有計(jì)劃地對(duì)診斷技術(shù)分專題進(jìn)行研究。70年代開始普及到鋼鐵、化學(xué)、鐵路等所有領(lǐng)域，成為一門獨(dú)立的技術(shù)。在電工設(shè)備方面，美國(guó)的西屋公司是電力工業(yè)研究診斷技術(shù)的先驅(qū)。二十多年來(lái)，該公司開發(fā)了發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的閥門、齒輪、密封件等診斷技術(shù)，并將人工智能和專家系統(tǒng)引入電廠在線診斷系

15、統(tǒng)，以提高電廠效率。在此期間很多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)（如美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)（ASME）、政府部門（如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）、國(guó)家鍋爐及高壓容器監(jiān)測(cè)中心（NBBI）以及一些高等院校和企業(yè)公司都參與或進(jìn)行了一些專業(yè)性的診斷儀器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)制造廠商，對(duì)推進(jìn)診斷技術(shù)的應(yīng)用起了較大作用。目前美國(guó)診斷技術(shù)在航空航天、軍事、核能等尖端部門仍處于領(lǐng)先地位。 目前，日本、美國(guó)及歐洲一些國(guó)家正致力于以高溫設(shè)備壽命診斷為目的的劣化、損傷檢測(cè)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行關(guān)于剩余壽命評(píng)價(jià)技術(shù)的研究。同時(shí)，很多國(guó)家還把設(shè)備診斷技術(shù)作為一門新學(xué)科，在大、中院校開設(shè)專業(yè)。（2）、國(guó)內(nèi)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的診斷技術(shù)起步較晚，19

16、79年機(jī)械工業(yè)部在長(zhǎng)春舉辦了設(shè)備科長(zhǎng)學(xué)習(xí)班，在學(xué)習(xí)日本的全員設(shè)備維修時(shí)才初步接觸到設(shè)備診斷技術(shù)的概念，引起大專院校、科研單位和工礦企業(yè)的注意。1983年南京召開的首屆設(shè)備診斷技術(shù)專題座談會(huì)和原國(guó)家經(jīng)委同年頒布的國(guó)營(yíng)工業(yè)交通設(shè)備管理試行條例，標(biāo)志著我國(guó)設(shè)備診斷技術(shù)的真正開始。我國(guó)工交企業(yè)的設(shè)備診斷技術(shù)自1983年起步以來(lái)，通過(guò)積極學(xué)習(xí)國(guó)外現(xiàn)代設(shè)備管理技術(shù)，研究和試驗(yàn)日本的預(yù)知維修項(xiàng)目，引進(jìn)和吸收美國(guó)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)，取得了較大成就。尤其是近幾年來(lái)進(jìn)步很快，不但在較短的時(shí)間里縮小了與世界先進(jìn)水平的差距，在某些方面還有所突破，達(dá)到當(dāng)代世界先進(jìn)水平。 經(jīng)過(guò)全國(guó)數(shù)萬(wàn)科技人員二十年的奮斗，設(shè)備診斷

17、技術(shù)在國(guó)內(nèi)工程界已取得了許多具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的成果，并已開始形成了有自身特色的新的學(xué)科體系。 我國(guó)設(shè)備診斷技術(shù)的研究近年來(lái)雖有很大發(fā)展，但與國(guó)外相比還有相當(dāng)距離。就是在國(guó)內(nèi)與環(huán)境保護(hù)方面的分析測(cè)量和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的診斷技術(shù)相比，設(shè)備診斷技術(shù)不但起步晚，在理論與技術(shù)上也還比較落后。四、球磨機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用（1）、國(guó)內(nèi)外研制成功的部分計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)維修系統(tǒng) 恩泰克系統(tǒng)是美國(guó)恩泰克科學(xué)公司開發(fā)的機(jī)械設(shè)備預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)，公司的預(yù)測(cè)維修技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位。恩泰克的系統(tǒng)于年月進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，它對(duì)市場(chǎng)上出售的數(shù)據(jù)采集器和頻譜分析儀，都可以兼容，用戶可方便地選擇和增加硬件，而無(wú)需增加軟件的投

18、資。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，隨時(shí)可方便地了解所有被監(jiān)測(cè)設(shè)備的總體情況。同時(shí)也可了解特定設(shè)備的具體狀況。但價(jià)格對(duì)于一般中小型廠不易接受。美國(guó)新近推出的 微型振動(dòng)分析儀，新穎小巧、功能齊全，是一臺(tái)比較理想的簡(jiǎn)易振動(dòng)測(cè)量?jī)x。又具有一些故障診斷功能的精密診斷儀。 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)系統(tǒng)是集數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測(cè)和故障診斷功能為一體的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械如離心式壓縮機(jī)組、汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組、大型機(jī)泵、大型球磨機(jī)等回轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行保障系統(tǒng)，可有效提高機(jī)組故障診斷的效率和準(zhǔn)確性。 南京航空航天大學(xué)開發(fā)的型診斷系統(tǒng)主要用于齒輪箱的故障診斷，該系統(tǒng)在以下幾個(gè)方面有突破和創(chuàng)新：首次將三階譜用于齒輪箱的故障診斷；首次提出頻域相關(guān)的概念，并將其

19、應(yīng)用于齒輪膠合的識(shí)別：將包絡(luò)譜分析法擴(kuò)展為細(xì)化復(fù)包絡(luò)譜，并應(yīng)用于齒輪診斷；首次提出寬帶解調(diào)技術(shù)，它比年代以來(lái)在國(guó)內(nèi)外流行的共振解調(diào)技術(shù)更有效地提取齒輪故障特征信息；首次應(yīng)用解調(diào)信號(hào)的最大熵估計(jì)，對(duì)齒輪裂紋進(jìn)行了有效的診斷。它除了具有一般的信號(hào)分析處理功能外，尚有倒頻譜、三維譜、幅值解調(diào)、頻率解調(diào)、軸心軌跡等用于機(jī)械故障診斷的多種功能。 （2）、大型球磨機(jī)開發(fā)的故障診斷系統(tǒng) 球磨機(jī)常出故障或最需監(jiān)測(cè)部位有： （1）、球磨筒兩端滑動(dòng)軸承。 （2）、減速箱的齒輪和滾動(dòng)軸承。 （3）、藝信號(hào)（包括給礦量、溢流濃度、排礦濃度、聲音強(qiáng)度等）。 （4）、啟動(dòng)、運(yùn)行電流、電壓信號(hào)。 目前國(guó)內(nèi)開發(fā)應(yīng)用的球磨機(jī)定

20、期監(jiān)側(cè)診斷系統(tǒng)與運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有如下幾類： （1）可編程序控制器在大型球磨機(jī)的應(yīng)用。 北京工業(yè)自動(dòng)化研究所研制的可編程序控制器可以替代繼電器控制，同時(shí)增加診斷功能與報(bào)警功能，減少故障查找時(shí)間。 河北冀北水泥有限公司水泥磨控系統(tǒng)采用了系列控制器，該系統(tǒng)功能穩(wěn)定可靠，調(diào)試和故障診斷方便、快捷，故障診斷功能使操作員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的故障并確定其位置，縮短了排除故障的時(shí)間。 此方案為全面改造大型球磨機(jī)的電控系統(tǒng)，投資稍大。 （）大型球磨機(jī)用單片機(jī)控制的故障診斷系統(tǒng)（此系統(tǒng)已被華峰瓷業(yè)有限公司采用）. 大型球磨機(jī)常出故障或最需監(jiān)測(cè)部位是減速箱齒輪和滾動(dòng)軸承及球磨筒軸承。 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，采用模

21、塊設(shè)計(jì)方法。開發(fā)設(shè)計(jì)成一種可靠性高、價(jià)廉與使用方便的齒輪、軸承故障診斷系統(tǒng)之一。 （）在球磨機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)中，丹東東方測(cè)控開發(fā)的球磨機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，全面的實(shí)現(xiàn)了球磨機(jī)的自動(dòng)控制，有效的避免了球瘞機(jī)“脹肚”、“吐球”等生產(chǎn)事故的發(fā)生。球磨機(jī)軸承故障診斷一、引言 在選礦工業(yè)中，球磨機(jī)的小正齒輪軸承的工作性能直接影響球磨機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)小正齒輪軸承的狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷尤為重要。 滾動(dòng)軸承是機(jī)械設(shè)備最常見(jiàn)和最易損壞的部件之一。在使用過(guò)程中的異常形式主要有以下幾種： （）疲勞剝落：在滾動(dòng)軸承中，滾道和滾動(dòng)體表面既承受載荷，又相對(duì)滾動(dòng)。由于交變載荷的作用，首先在表面一定深度處形成裂紋，繼而擴(kuò)展使表層

22、形成剝落坑。 （）磨損：軸承滾道、滾動(dòng)體、保持架、座孔或安裝軸承的軸頸，由于機(jī)械原因及雜質(zhì)異物的侵入引起表面磨損。導(dǎo)致軸承游隙增大，表面粗糙，降低機(jī)器運(yùn)行精度，增大振動(dòng)和噪聲。 （）塑性變形：軸承因受到過(guò)大的沖擊載荷、靜載荷、經(jīng)過(guò)載荷積累或短時(shí)超載引起的軸承塑性變形。 （）腐蝕：潤(rùn)滑油、水或空氣水分引起表面銹蝕、以及軸承套圈在軸孔中或軸頸上微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的微振腐蝕。 （）斷裂：載荷過(guò)大或疲勞引起軸承零件破裂。熱處理、裝配引起的殘余應(yīng)力，運(yùn)行時(shí)的熱應(yīng)力過(guò)大也會(huì)引起軸承零件的裂紋或破裂。 （）膠合：主要是由于潤(rùn)滑不良、高速、中載、高溫、起動(dòng)加速度過(guò)大等造成摩擦發(fā)熱，使?jié)L道和滾動(dòng)體表面局部融合在一

23、起。 軸承故障是球磨機(jī)常見(jiàn)的故障模式之一，由于軸承故障所引起的附加振動(dòng)相對(duì)于球磨機(jī)的固有振動(dòng)較弱，因而很難把故障信息從信號(hào)中分離開來(lái)。到目前為止，對(duì)球磨機(jī)軸承故障的故障診斷尚缺少十分有效的方法。本節(jié)提出在頻域和倒頻域進(jìn)行特征提取，旨在解決軸承特征提取困難的問(wèn)題。在分析滾動(dòng)軸承故障診斷方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討利用集成網(wǎng)絡(luò)解決軸承多故障診斷與識(shí)別和魯棒性問(wèn)題。二、球磨機(jī)軸承故障特征 在工作過(guò)程中，滾動(dòng)軸承的振動(dòng)通常分為兩類：其一為與軸承的彈性有關(guān)的振動(dòng)，其二為與軸承滾動(dòng)表面的狀況（波紋、傷痕等）有關(guān)的振動(dòng)。前者與軸承的異常狀態(tài)無(wú)關(guān)，而后者反映了軸承的損傷情況。 軸承的振動(dòng)信號(hào)極其復(fù)雜，一般有四種：

24、（1）軸承構(gòu)造引起的振動(dòng)（低頻）； （2）軸承的不同軸引起的振動(dòng)（低頻）； （3）軸承精加工面的波紋引起的振動(dòng)（低頻）：（4）軸承受損傷后引起的振動(dòng)（高頻）。 對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)而言，如有故障則一定會(huì)引起系統(tǒng)的附加振動(dòng)。振動(dòng)信號(hào)是動(dòng)態(tài)信號(hào)，它包含的信息豐富，很適合進(jìn)行故障診斷。但是如果附加振動(dòng)信號(hào)由于固有信號(hào)或外界干擾對(duì)故障信號(hào)的干擾很大而淹沒(méi)，那么如何從振動(dòng)信號(hào)中提取有用信號(hào)就顯得十分關(guān)鍵。 根據(jù)摩擦學(xué)理論，當(dāng)軸承流動(dòng)面的內(nèi)環(huán)、外環(huán)滾道及滾柱上出現(xiàn)一處損傷，滾道的表面平滑受到破壞，每當(dāng)滾子滾過(guò)損傷點(diǎn)，都會(huì)產(chǎn)生一次振動(dòng)。假設(shè)軸承零件為剛體，不考慮接觸變形的影響，滾子沿滾道為純滾，則有如下?lián)p傷振動(dòng)頻率

25、： 當(dāng)內(nèi)滾道有一處損傷時(shí)，其振動(dòng)脈沖特征頻率為：當(dāng)外滾道有一處損傷時(shí)，其振動(dòng)脈沖頻率為：當(dāng)滾柱上有一處損傷時(shí)，其振動(dòng)脈沖特征頻率為： 為了克服軸承故障信號(hào)較弱且容易被球磨機(jī)固有振動(dòng)淹沒(méi)的困難，選用以下抗干擾能力較強(qiáng)的特征作為故障診斷特征參數(shù)。（）振動(dòng)的平均能量特征 設(shè)在小正齒輪軸承座上測(cè)得的振動(dòng)加速信號(hào)為：它是故障信號(hào)以軸承座傳輸后的信號(hào)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，振動(dòng)的均方根反映振動(dòng)的時(shí)域信息：特征參數(shù)有它代表振動(dòng)信號(hào)的有效值，反映振動(dòng)的平均能量。 （）振動(dòng)信號(hào)的峰值特征它是反映振動(dòng)信號(hào)中周期性脈動(dòng)的特征量。（）倒譜包絡(luò)特征設(shè)（）為故障激勵(lì)信號(hào)，（）為傳輸通道的脈沖響應(yīng)。它們相應(yīng)的變換有如下關(guān)系： 式

26、中，稱為倒頻率；為倒頻譜。由上式可以看出故障激勵(lì)信號(hào)特性和傳遞通道的特性被分離開來(lái)了，而一般情況下故障激勵(lì)信號(hào)與傳遞通道信號(hào)占據(jù)不同的倒頻區(qū)段，這樣可以突出故障振動(dòng)信號(hào)的特性。 變換用于信號(hào)分析中求時(shí)域信號(hào)的包絡(luò)，以達(dá)到對(duì)功率譜進(jìn)行平滑從而突出故障信息。定義信號(hào)：為最佳包絡(luò)。倒譜包絡(luò)模型實(shí)質(zhì)是對(duì)從傳感器獲得的信號(hào)進(jìn)行倒頻譜分析，然后對(duì)其倒頻譜信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)提取，從而雙重性地突出了故障信息，為信噪比小的故障特征的提取提供了依據(jù)。三、球磨機(jī)軸承監(jiān)測(cè)、診斷方法（1）、振動(dòng)診斷法 滾動(dòng)軸承在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的異常和損傷，多數(shù)故障都會(huì)使軸承的振動(dòng)加劇，所以，振動(dòng)信號(hào)就成為診斷軸承故障的主要信息。采

27、用振動(dòng)診斷法主要有以下優(yōu)點(diǎn)： （）可以檢測(cè)出各種類型軸承的異?，F(xiàn)象； （）在故障初期就可以發(fā)現(xiàn)異常，并可在旋轉(zhuǎn)中測(cè)定； （）由于振動(dòng)信號(hào)發(fā)自軸承本身，所以不需特別的信號(hào)源； （） 信號(hào)檢測(cè)和處理比較簡(jiǎn)單； 在滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷中，較常用的方法有以下幾種： （）有效值和峰值判斷法 有效值是振動(dòng)幅值的均方根值，由于有效值是對(duì)時(shí)間的平均，所以對(duì)具有表面皺裂無(wú)規(guī)則振動(dòng)波形的異常，其測(cè)定值的變化小，可給出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。但是不適用對(duì)表面剝落或傷痕等具有瞬變沖擊振動(dòng)的異常。峰值是在某個(gè)時(shí)間內(nèi)振幅的最大值，它對(duì)瞬時(shí)現(xiàn)象可得出正確的指示值，特別對(duì)初期階段軸承表面剝落容易測(cè)量，由于它對(duì)由于外界干擾等原因引起的瞬時(shí)振

28、動(dòng)比較敏感，它比有效值測(cè)定值的變化可能很大。 （） 峰值指標(biāo)法 峰值指標(biāo)是指峰值與有效值的比，該方法最大的特點(diǎn)是：由于峰值指標(biāo)的值不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的影響，所以正常異常的判斷可非常單純的進(jìn)行；此外，峰值指標(biāo)不受振動(dòng)信號(hào)的絕對(duì)水平所左右，所以傳感器或放大器的靈敏度即使變動(dòng)，也不會(huì)出現(xiàn)測(cè)定誤差。但是這種方法無(wú)法診斷表面皺裂或磨損之類的異常。 （）振幅概率密度分析法 這種方法主要是把軸承的異常程度進(jìn)行量化，運(yùn)用概率密度分布的陡度的大小來(lái)判斷軸承異常情況。因其與軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及負(fù)荷等條件無(wú)關(guān)，因此使用比較單純，對(duì)軸承的好壞判定非常簡(jiǎn)單。這種方法主要適用于軸承表面有傷痕的情況，但對(duì)軸承表面皺裂、磨

29、損等異常缺乏檢測(cè)能力。（） 時(shí)序模型參數(shù)分析法 時(shí)序模型參數(shù)分析法，是一種把軸承振動(dòng)信號(hào)采樣值看作一個(gè)時(shí)間序列，并建立數(shù)學(xué)模型，然后利用模型的參數(shù)對(duì)軸承故障進(jìn)行診斷的一種方法。這種方法只有在掌握滾動(dòng)軸承在正常和異常是模型階次及殘差方差指標(biāo)的變化規(guī)律的情況下，對(duì)軸承的狀態(tài)才能做出正確的診斷。（）沖擊脈沖法 如果滾動(dòng)軸承的某些元件有損傷，軸承工作時(shí)，這些零件在接觸過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生沖擊脈沖。通過(guò)加速度傳感器測(cè)得此沖擊引起的高頻衰減振動(dòng)波形，從而對(duì)滾動(dòng)軸承的故障做出判斷。此方法可診斷滾動(dòng)軸承表面?zhèn)邸櫫讶毕?，?duì)滾動(dòng)軸承磨損判定不明顯。（） 包絡(luò)法 包絡(luò)分析法是利用包絡(luò)檢波和對(duì)包絡(luò)譜的分析，根據(jù)包絡(luò)譜蜂

30、來(lái)識(shí)別故障。事實(shí)表明，當(dāng)滾動(dòng)軸承元件產(chǎn)生缺陷而在運(yùn)行中引起脈動(dòng)時(shí)，不但會(huì)引起軸承外圈及傳感器本身產(chǎn)生高頻固有振動(dòng)，且此高頻振動(dòng)的幅值還會(huì)受到上述脈動(dòng)激發(fā)力的調(diào)制。在包絡(luò)法中，將經(jīng)調(diào)制的高頻分量拾取，經(jīng)放大、濾波后送入調(diào)制器，即可得到原來(lái)的低頻脈動(dòng)信號(hào)，再經(jīng)譜分析即可獲得功率譜。 （） 高通絕對(duì)值頻率分析法。 將加速度計(jì)測(cè)得的振動(dòng)加速度信號(hào)經(jīng)電荷放大器后，再經(jīng)過(guò)的高通濾波器，提取其高頻成分，然后將濾波后的波形作絕對(duì)值處理，再對(duì)經(jīng)絕對(duì)值處理后的波形進(jìn)行頻率分析，去判斷軸承故障原因。（2）、光纖監(jiān)測(cè)技術(shù) 上述的振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，通常是在軸承座上安裝傳感器，即用傳感器測(cè)量軸承蓋的振動(dòng)信號(hào)，這樣所檢測(cè)的信號(hào)

31、中完全接收了外界干擾，軸承的故障信號(hào)可能會(huì)因?yàn)檩^弱而被淹沒(méi)。而光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)，則直接從軸承套圈的表面提取信號(hào)。它是用光導(dǎo)纖維束制成的位移傳感器，其包含有發(fā)送光纖束和接收光纖束，光線由發(fā)送光纖束經(jīng)過(guò)傳感器端面與軸承套圈表面的間隙反射回來(lái)，再由接收光纖束接收，經(jīng)過(guò)光電元件轉(zhuǎn)換為電壓輸出，得出有效值、峰值有效值比和軸承速率比等軸承運(yùn)行性能的診斷指標(biāo)，判定軸承異常。（3）、接觸電阻法 接觸電阻法所依據(jù)的基本原理和振動(dòng)測(cè)量完全不同，它是與振動(dòng)監(jiān)測(cè)法相互補(bǔ)充的一種監(jiān)測(cè)技術(shù)。 軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，滾道面與滾動(dòng)體之間便會(huì)形成油膜，這樣在內(nèi)外圈之間就有很大的電阻。正常軸承，其油膜厚度至少是表面租糙度的四倍，由于潤(rùn)滑

32、劑是有機(jī)碳?xì)浠衔?，軸承內(nèi)外圈之間的平均電阻很高，一般在之間變化，而當(dāng)軸承零件出現(xiàn)剝落、腐蝕、損傷等缺陷時(shí)，缺陷處油膜厚度減小，軸承內(nèi)外圈之間的電阻值降低，以此監(jiān)測(cè)軸承異常捌。四、小結(jié) 本節(jié)主要根據(jù)球磨機(jī)軸承的故障特征，對(duì)軸承監(jiān)測(cè)、診斷的各種方法進(jìn)行分析探討。由于軸承故障所引起的附加振動(dòng)相對(duì)于球磨機(jī)的固有振動(dòng)較弱，因而很難把故障信息從信號(hào)中分離開來(lái)。到目前為止，對(duì)球磨機(jī)軸承故障的故障診斷尚缺少十分有效的方法。本節(jié)提出在頻域和倒頻域進(jìn)行特征提取，旨在解決軸承特征提取困難的問(wèn)題，并根據(jù)一診斷實(shí)例，利用集成網(wǎng)絡(luò)解決軸承多故障診斷與識(shí)別和魯棒性問(wèn)題。根據(jù)此實(shí)例結(jié)果表明，該方法具有很高的成功率和魯棒性。

33、3球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷一、齒輪異常的基本形式及振動(dòng)特點(diǎn)（1）、齒輪異常的基本形式 齒輪由于制造、操作、維護(hù)以及齒輪材質(zhì)、熱處理、運(yùn)行狀態(tài)等因素不同，產(chǎn)生異常的形式也不同，常見(jiàn)的齒輪異常有以下幾種形式： （）齒面磨損； （）齒面膠合和擦傷； （）齒面接觸疲勞； （）彎曲疲勞與斷齒。 齒輪異常還可分為局部的和分布的。前者集中于某個(gè)或幾個(gè)齒上，后者分布在齒輪各輪齒上。（2）、齒輪振動(dòng)及其特點(diǎn) 一、齒輪的振動(dòng)頻率 齒輪的振動(dòng)類型：齒輪在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)是比較復(fù)雜的，由于齒輪所受的激勵(lì)不同，從而使齒輪產(chǎn)生的振動(dòng)類型也不同。下面分別介紹各種類型振動(dòng)產(chǎn)生的原因及其特征； （）齒輪嚙合過(guò)程

34、中由于周節(jié)誤差、齒形誤差獲均勻磨損等都會(huì)使齒于齒之間發(fā)生撞擊，撞擊的頻率就是它的嚙合頻率。齒輪再次周期撞擊力的激勵(lì)下產(chǎn)生了以嚙合頻率為振動(dòng)頻率的強(qiáng)迫振動(dòng)，頻率范圍一般在幾百到幾千赫內(nèi)。 （）由于齒輪嚙合過(guò)程中齒輪發(fā)生彈性變形，使剛剛進(jìn)入嚙合的齒輪發(fā)生撞擊，因而產(chǎn)生沿著嚙合線方向作用的脈動(dòng)力，于是也會(huì)產(chǎn)生以嚙合頻率為頻率的振動(dòng)。對(duì)于齒廓為漸開線的齒輪，在節(jié)點(diǎn)附近為單齒嚙合，而在節(jié)點(diǎn)兩側(cè)為雙齒嚙合，故其剛度是非常簡(jiǎn)諧的周期函數(shù)，所以產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)與上述第一種情況不同，不僅有以嚙合頻率為頻率的基頻振動(dòng)，而且還有嚙合頻率的高次諧波振動(dòng)。 （）齒與齒之間的摩擦在一定的條件下會(huì)誘發(fā)自激振動(dòng)，主要與齒面加工

35、質(zhì)量及潤(rùn)滑條件有關(guān)，自激振動(dòng)的頻率接近齒輪的固有頻率。 （）齒與齒之間的撞擊是一種瞬態(tài)激勵(lì)，它使齒輪產(chǎn)生衰減自由振動(dòng)，振動(dòng)頻率就是齒輪的固有頻率，通常固有頻率在內(nèi)。 （）齒輪、軸、軸承等元件由于不同心、不對(duì)稱、材料不均勻等會(huì)產(chǎn)生偏心、不平衡，其離心慣性力使齒輪軸系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，振動(dòng)的頻率等于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率（一般在嘰王以內(nèi)）及其諧頻。 （）由于齒面的局部損傷而產(chǎn)生的激勵(lì)，其相應(yīng)的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率等于損傷的齒數(shù)乘以軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。齒輪箱各不同部件故障的振動(dòng)特征，如下表所示。 綜上所述，齒輪的振動(dòng)頻率基本上可歸納為三類：即軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及其諧頻，齒輪的嚙合頻率及其諧頻，齒輪自身的各階固有頻率。而齒輪的實(shí)際振

36、動(dòng)往往是上述各類振動(dòng)的某種組合。 二、齒輪振動(dòng)頻譜的特點(diǎn) （）齒輪振動(dòng)的邊頻帶譜 齒輪在運(yùn)行中無(wú)論齒輪發(fā)生異常與否，齒的嚙合都會(huì)發(fā)生沖擊嚙合振動(dòng)，其振動(dòng)波形表現(xiàn)出振幅受到調(diào)制的特點(diǎn)，即調(diào)幅又調(diào)頻。齒輪振動(dòng)的頻譜圖是非常復(fù)雜的，除了有明顯表示嚙合頻率的譜線和嚙合頻率的高階諧頻的譜線、外，還有許多按一定規(guī)律分布的小譜線，這就是在齒輪振動(dòng)的頻譜圖中常見(jiàn)的邊頻帶譜。它是由于幾種動(dòng)載同時(shí)作用在齒輪上，使其同時(shí)產(chǎn)生幾種振動(dòng)，它們相互疊加產(chǎn)生調(diào)制的結(jié)果。通常載頻為嚙合頻率及其高階諧頻或其他高頻成分，而軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及其高階諧頻則為調(diào)制頻率。齒輪發(fā)生故障時(shí)，嚙合頻率的振動(dòng)成分或軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及諧頻的振動(dòng)成分隨之發(fā)

37、生顯著的變化。因此，相對(duì)故障齒輪，從齒輪振動(dòng)的邊頻帶譜中分析出載頻或調(diào)制信號(hào)的頻率對(duì)故障分析十分必要。（）振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制 齒輪振動(dòng)信號(hào)既有幅值調(diào)制又有頻率調(diào)制，這兩種調(diào)制在頻譜圖中均表現(xiàn)為在嚙合頻率及其諧頻的兩側(cè)各有一簇邊頻帶，各邊頻帶的間隔既是調(diào)制信號(hào)的頻率。（）齒輪振動(dòng)頻譜圖的組成成分 齒輪振動(dòng)頻譜圖的譜線一般有下列幾種： 一是齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及其低階諧頻。它主要是由于轉(zhuǎn)軸對(duì)中不良、軸變形、零部件松動(dòng)等原因引起，使齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生附加脈沖。 二是齒輪的嚙合頻率及其諧頻、邊頻帶。這些振動(dòng)成分是由齒形誤差、齒面磨損等原因引起的。 三是齒輪副的各階固有頻率。它是由于齒輪嚙合時(shí)齒間撞擊（往往是由

38、故障所致）而引起的齒輪自由衰減。 四是齒輪加工機(jī)床分度齒輪的嚙合頻率及其諧頻。其譜線往往在嚙合頻率的附近。二、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷方法（1）、振動(dòng)分析法 在齒輪系統(tǒng)故障診斷的眾多方法中，如振動(dòng)診斷、噪聲分析、油液分析、聲發(fā)射和溫度及能耗檢測(cè)等，振動(dòng)診斷是目前使用最廣泛且行之有效的方法。因此，對(duì)齒輪系統(tǒng)的故障進(jìn)行振動(dòng)診斷是一個(gè)重要的課題。傳統(tǒng)振動(dòng)診斷的基本方法是用安裝在箱體上的加速度傳感器測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，提取特征參量，再考慮傳感器與各零部件的接近程度和特征參量與某種部件的相關(guān)特性進(jìn)行故障診斷。為了充分利用信息，目前一般采用多參數(shù)診斷法（如模糊診斷法和灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)診斷法等），這種方法廣泛使用時(shí)域

39、、幅域、頻域的各種分析方法，提取盡可能多的有效特征參量，然后結(jié)合模式識(shí)別進(jìn)行工作狀態(tài)的判斷。（2）、頻譜分析法 從齒輪嚙合動(dòng)力學(xué)出發(fā)，在齒輪故障檢測(cè)中，基于邊頻帶理論的有各種頻域和倒頻域的定性分析方法，如頻譜細(xì)化分析，倒頻譜分析方法等。由于故障齒輪的振動(dòng)頻譜具有的邊頻帶是具有等間隔（故障頻率）的結(jié)構(gòu)，所以倒頻譜可以將原來(lái)譜上成族的邊頻帶譜線簡(jiǎn)化為單根譜線，能精確地辨識(shí)頻譜中的周期特性倒頻譜分析方法對(duì)于齒輪故障診斷是一種有效的方法。當(dāng)頻率分辨率不夠時(shí)，將頻率細(xì)化分析與倒頻譜分析結(jié)合起來(lái)，則可得到滿意的結(jié)果。（3）、小波診斷方法 小波變換是具有“變焦”功能的時(shí)一頻分析方法。它在時(shí)域和頻域同時(shí)具有良

40、好的局部化性質(zhì)，還有放大、縮小、平移等功能，可以把分析的重點(diǎn)聚焦到任意的細(xì)節(jié)，從而可顯著地改善信號(hào)提取能力和狀態(tài)識(shí)別靈敏度及準(zhǔn)確性同時(shí)，小波變換實(shí)質(zhì)上是一種濾波運(yùn)算，具有良好的濾噪效果，特別適合于強(qiáng)背景噪聲下信號(hào)的分析。目前，小波分析的理論正日趨完善，其應(yīng)用也不斷擴(kuò)大和深入。在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷中，一般多為定性研究，定量研究較為困難，而且研究還不夠深入。（4）、基于載荷識(shí)別和信息融合的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)診斷方法 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，各個(gè)軸系的作用力在軸承座處對(duì)箱體產(chǎn)生動(dòng)態(tài)激勵(lì)，使齒輪系統(tǒng)的箱體發(fā)生振動(dòng)。當(dāng)齒輪系統(tǒng)零部件齒輪、軸承和軸發(fā)生故障時(shí)，箱體受到的動(dòng)態(tài)激勵(lì)會(huì)發(fā)生變化，造成箱體的振動(dòng)響應(yīng)

41、也發(fā)生變化。根據(jù)這種關(guān)系，利用子系統(tǒng)方法對(duì)齒輪系統(tǒng)進(jìn)行整體力學(xué)建模。通過(guò)測(cè)試齒輪系統(tǒng)箱體的振動(dòng)響應(yīng)，應(yīng)用多載荷識(shí)別技術(shù)、多傳感器優(yōu)化配置和多傳感器信息融合技術(shù)精確求得箱體在各個(gè)軸承座處受到的動(dòng)態(tài)激勵(lì)，然后直接分析這些激勵(lì)信號(hào)，建立基于激勵(lì)分析的特征參量體系，進(jìn)行特征級(jí)和決策級(jí)的信息融合與故障診斷。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（）年制定了大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于功率大于的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，并規(guī)定了在軸承外殼上測(cè)量振動(dòng)烈度。三、球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷實(shí)驗(yàn)（1）、球磨機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的確定 1、球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 溢流型球磨機(jī)，由同步電動(dòng)機(jī)，開式齒輪傳動(dòng)裝置，動(dòng)、靜壓軸承支承，筒

42、體和聯(lián)合給料器五大部分組成，同步電機(jī)功率TZ215/32/400KW、轉(zhuǎn)速187.5r/min，小齒輪轉(zhuǎn)速Z1=23，大齒圈齒數(shù)Z2=198，轉(zhuǎn)速21.9r/min。振動(dòng)測(cè)點(diǎn)見(jiàn)圖所示。球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖球磨機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)功率為，齒輪座的測(cè)點(diǎn)均選在軸承座的外殼上，因此，標(biāo)準(zhǔn)適用于球磨機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)。振動(dòng)速度有效值的檢查界限值為，修理界限值為。這可以作為評(píng)價(jià)齒輪傳動(dòng)沖擊振動(dòng)的參考。 通過(guò)對(duì)球磨機(jī)的振動(dòng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)能量一般集中在10Hz和100Hz兩個(gè)頻段，屬于低頻振動(dòng)，用振動(dòng)位移和速度兩個(gè)參數(shù)綜合評(píng)價(jià)較為科學(xué)。在小齒輪兩端軸承分別測(cè)得振動(dòng)位移、速度、加速度三個(gè)參數(shù)值見(jiàn)下表。從表中可以看出小齒輪自由端軸承H（水平）向振動(dòng)位移、速度值均較大，小齒輪的振動(dòng)已接近不允許狀態(tài)。首先，根據(jù)加速度低頻段振動(dòng)值大于高頻段的情況，可以確定小齒輪振動(dòng)故障主要在低頻范圍，而且加速度值較小說(shuō)明軸承及輪齒的狀況良好（沖擊小）。因此，在頻譜分析時(shí)可將分析頻率范圍定在以下。 1、頻譜分析。小齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率大齒圈與小齒輪的嚙合頻率對(duì)照以上表可以得到如下信息：點(diǎn)水平方向振動(dòng)位移譜點(diǎn)垂直方向振動(dòng)位移譜水平方向振動(dòng)以嚙合頻率（）為主導(dǎo)，且出現(xiàn)豐富的邊頻族。 垂直方向振動(dòng)以（）為主導(dǎo)，且幅值較大。上述現(xiàn)