機(jī)械故障診斷技術(shù)7-滾動(dòng)軸承故障診斷-文庫(kù)吧資料
2024-08-28 22:20本頁(yè)面
【正文】 圖 ?5）診斷結(jié)論與處理建議 1．時(shí)域信號(hào)有如下特征 a） 26精軋機(jī)在 1月 29日柱狀圖（棒圖 a、 b、 c）峰值開(kāi)始報(bào)警， 30日?qǐng)?bào)警值達(dá) 255； b） 29日時(shí)域信號(hào)發(fā)生嚴(yán)重畸變， 30日時(shí)域信號(hào)完全紊亂； c）時(shí)域趨勢(shì)圖從 27日的 ，突變了 10倍左右。 1）頻譜分析圖 : 圖 7－ 11 26架軋機(jī)振動(dòng)頻譜圖 ?2）數(shù)據(jù)分析： 表 7－ 1 數(shù)據(jù)分析表 （測(cè)量轉(zhuǎn)速 1100rpm；推導(dǎo)轉(zhuǎn)速 ） 序號(hào) 故障特征頻率（ Hz） 誤 差 振 幅 (m/S2) 特 征 描 述 測(cè)量值 計(jì)算值 絕 對(duì) 相 對(duì) 1 0 0 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻 2 0 0 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻二倍頻 3 % 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻的三倍頻 4 % 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻的四倍頻 ?3) 趨勢(shì)分析 : 從趨勢(shì)圖上可以看到振動(dòng)是在 1月 29日開(kāi)始上升的，說(shuō)明故障發(fā)展很快。 圖 7－ 9 倒頻譜分析的有效性示意圖 圖 7－ 10 高線軋機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖 7． 4 滾動(dòng)軸承故障診斷案例 ? 實(shí)例一： 2022年 1月 31日，宣化鋼鐵公司高速線材軋機(jī)的 26架出現(xiàn)振動(dòng)異常。當(dāng)內(nèi)圈有故障時(shí)是則內(nèi)圈故障頻率構(gòu)成調(diào)制邊帶，當(dāng)滾子有故障時(shí)，則又以滾子故障頻率構(gòu)成另一族調(diào)制邊帶。而圖 7—9c是其倒頻譜，明顯看出有 106Hz及 ，理論計(jì)算上滾子故障頻率為 ，在此看出，倒頻譜反映出的故障頻率與理論幾乎完全一樣。 圖 7—9a，是內(nèi)圈軌道上有疲勞損傷和滾子有凹坑缺陷的軸承的振動(dòng)時(shí)間歷程。 滾動(dòng)軸承故障信號(hào)分析方法 7 ?7．倒頻譜分析法 對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)情況，其諧波成分更加復(fù)雜而密集，僅僅去觀察其頻譜圖，可能什么也辨認(rèn)不出。我們都知道滾動(dòng)軸承以其尺寸精度固定了轉(zhuǎn)軸的軸心空間位置，一旦滾動(dòng)軸承內(nèi)的故障引發(fā)振動(dòng)，必然影響轉(zhuǎn)軸的軸心位置，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于軸轉(zhuǎn)速的軸頻振幅加大，若能排除軸上其他零件的原因（例如齒輪的轉(zhuǎn)子不平衡力是不隨時(shí)間變化的），即可診斷出軸承故障。只有機(jī) 構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械（如低轉(zhuǎn)速的水泵） 才能復(fù)現(xiàn)與圖 7－ 8相似的頻譜圖。 需要指出的是，圖 7－ 8是一個(gè)在 實(shí)驗(yàn)室作出的圖形。 在此例中出現(xiàn)了 5階諧波。 圖 7－ 8 故障軸承與完好軸承的頻譜圖對(duì)比 例如圖 7－ 8a，是一個(gè)外環(huán)有劃 傷的軸承頻譜圖，明顯看出其頻譜中 有較大的周期成分，其基頻為 Hz，而圖 7—8b則是與其相同的完好 軸承的頻譜圖。根據(jù)滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)關(guān)系式計(jì)算得到各項(xiàng)特征頻率，在頻譜圖中找出，觀察其變化，從而判別故障的存在與部位。該 軸承的實(shí)際故障是內(nèi)、外滾道表面上各有 一處疲勞剝落。圖 7—7(a)為原信號(hào)直接用低頻信號(hào)接收法得 到的頻譜，圖中譜峰密集，較難尋找出故 障的特征頻率。 圖 7－ 7 兩種信號(hào)處理方法比較 滾動(dòng)軸承故障信號(hào)分析方法 5 ?5．共振解調(diào)法 實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波的方法有多種，常用的 有兩種方法：希爾伯特 (Hilbett)變換法和 檢波濾波法。為此必須對(duì)振蕩波再進(jìn)行包絡(luò)檢波處理，也就是取振蕩波形的包絡(luò)線，如圖 (d)所示。這是一種幅值被放大了的高頻自由衰減振蕩波，振蕩頻率就是諧振器的諧振頻率 ?n(?n=1/Tn)，它的最大幅值是與故障沖擊的強(qiáng)度成正比，而且每組振蕩波在時(shí)域上得到了展寬，振蕩波的重復(fù)頻率與故障沖擊的重復(fù)頻率相同。雖然 這種脈沖是以 T為周期，但在頻 譜上卻直接反映不出對(duì)應(yīng)的頻率 1／ T成分。 共振解調(diào)法的基本原理可用 圖 7—6所示信號(hào)變換過(guò)程中的波 形特征來(lái)說(shuō)明。軸承的狀況分為三個(gè)區(qū)： （ 0～ 20） dBN 表示軸承狀況良好 （ 20～ 35） dBN 表示軸承狀況已經(jīng)劣化，屬發(fā)展中的損傷期 （ 35～ 60） dBN 表示軸承已經(jīng)存在明顯的損傷。測(cè)到的軸承沖擊 dBi值與軸承基準(zhǔn)值 dBo相減， dBo是良好軸承的測(cè)定值。 441)(1r m sNiiq XxxNC????滾動(dòng)軸承故障信號(hào)分析方法 3 ?4．沖擊脈沖法（ SPM） 沖擊脈沖法利用軸承故障所激發(fā)的軸承元件固有頻率的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)加速度傳感器的共振放大、帶通濾波、放大器及包絡(luò)檢波，所獲得的信號(hào)幅值正比于沖擊力的大小。當(dāng)軸承故障進(jìn)入晚期，由于剝落斑點(diǎn)充滿整個(gè)滾道，峭度指標(biāo)反而下降。當(dāng)軸承出現(xiàn)初期故障時(shí)，有效值變化不大，但峭度指標(biāo)值已經(jīng)明顯增加。 滾動(dòng)軸承故障信號(hào)分析方法 2 ?3．峭度指標(biāo)法 峭度指標(biāo) Cq反映振動(dòng)信號(hào)中的沖擊特征。另外，峰值系數(shù)不受振動(dòng)信號(hào)的絕對(duì)水平所左右。正常時(shí)，滾動(dòng)軸承的波峰系數(shù)約為 5，當(dāng)軸承有故障時(shí)，可達(dá)到幾十。 ?2．峰值系數(shù)法 所謂峰值系數(shù)，是指峰值與有效值之比。因?yàn)闆_擊波峰的振幅大但持續(xù)時(shí)間短。因而可以用有效值作為軸承異常的判斷指標(biāo)。儀表統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)聲發(fā)射信號(hào)的頻度和強(qiáng)度，一旦頻度或強(qiáng)度超過(guò)某個(gè)報(bào)警限，則判定軸承故障。 監(jiān)測(cè)高頻段的信號(hào)，其目的是要獲取唯一的軸承故障信號(hào)，采用自振頻率在 25～ 30KHz的加速度傳感器，利用加速度傳感器的共振效應(yīng)，將這個(gè)頻段的軸承故障信號(hào)放大，再用帶通濾波器將其它頻率的信號(hào)（主要是低頻信號(hào)）濾除，獲得唯一的軸承故障信號(hào)。 針對(duì)不同的信號(hào)所處頻段，采用不同的信號(hào)拾取方式。高頻段在 Ⅱ 區(qū)，這個(gè)頻段的信號(hào)是軸承故障所激發(fā)的軸承自振頻率的振動(dòng)。低頻段在 8KHz以下，滾動(dòng)軸承中與結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)關(guān)系相聯(lián)系的故障信號(hào)在這個(gè)頻率段，少數(shù)高速滾動(dòng)軸承的信號(hào)頻段能延展到 B點(diǎn)以遠(yuǎn)。 圖 7－ 5 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)頻譜 傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇 傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇，請(qǐng)看圖 7－ 5，這是一個(gè)航空軸承作故障實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的頻譜圖。這里距故障信號(hào)源最近，傳輸損失最小，也是軸、齒輪等故障信號(hào)傳輸路徑必經(jīng)的最近位置。 7． 3 滾動(dòng)軸承信號(hào)分析方法 軸承故障信號(hào)的拾取實(shí)際上是傳感器及安裝部位和感應(yīng)頻率段的選擇。 滾動(dòng)軸承故障在某種條件下 （ 如輕載 、 空載 ） 也會(huì)在齒輪嚙合頻率的振幅升高中反映出來(lái) 。 當(dāng)軸的轉(zhuǎn)頻振動(dòng)幅值再次降低時(shí) ， 滾動(dòng)軸承故障已進(jìn)入晚期 ， 到了必需更換的程度 。 滾動(dòng)軸承影響到軸的空間定位 ， 軸承故障使軸的空間定位出現(xiàn)波動(dòng) ， 當(dāng)軸的工作狀態(tài)處于非重載時(shí) ， 軸的轉(zhuǎn)頻振動(dòng)幅值升高 ， 有時(shí)還表現(xiàn)為轉(zhuǎn)頻的 2X、3X…5X頻率的振幅升高 。 滾動(dòng)軸承在機(jī)器設(shè)備中的作用是支撐傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn) ， 滾動(dòng)軸承故障所激發(fā)的振動(dòng)必然對(duì)軸及軸上的機(jī)械零件產(chǎn)生影響
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