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旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷范文第1篇

[關(guān)鍵詞]故障診斷；電動(dòng)機(jī)；頻譜

中圖分類號(hào)：TF341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）02-0003-01

引言：在目前，我國(guó)大部分企業(yè)對(duì)于大型儀器進(jìn)行維修與養(yǎng)護(hù)都在運(yùn)用較為傳統(tǒng)的方式與規(guī)劃，更有甚者將設(shè)備一直處于事故維修過(guò)程中，應(yīng)用此種方式是無(wú)法追上生產(chǎn)需求的以及對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)節(jié)能環(huán)保的需求。比較大型的設(shè)備儀器有泵、發(fā)電機(jī)等一些含有成本大、運(yùn)轉(zhuǎn)速度快的特點(diǎn)，它的運(yùn)行情況是決定企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量的直接因素。為了適應(yīng)時(shí)代進(jìn)步的腳步，出現(xiàn)了新興的故障診斷技術(shù)，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)對(duì)其進(jìn)行診斷，具體如下。

一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的特點(diǎn)以及理論概述

（一）旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的理論

旋轉(zhuǎn)設(shè)備的核心功能就是依據(jù)各個(gè)旋轉(zhuǎn)部件來(lái)實(shí)施的，最P鍵的部件是轉(zhuǎn)子。一些旋轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)會(huì)伴有異常聲響，它的振動(dòng)信號(hào)在頻域和時(shí)域上都能體現(xiàn)出機(jī)械發(fā)生的故障?？梢酝ㄟ^(guò)振動(dòng)檢測(cè)器來(lái)其實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)信息的分析、收集等趨勢(shì)來(lái)看，發(fā)生故障的具置與原因，可以對(duì)故障進(jìn)行有效避免，進(jìn)而將其故障扼殺在搖籃里。依據(jù)發(fā)生故障的原因以及導(dǎo)致故障發(fā)生的因素，可以對(duì)其進(jìn)行分析，其主要原因有安裝發(fā)生不到位、設(shè)計(jì)欠缺、機(jī)械外框發(fā)生形變等。

（二）旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的特點(diǎn)

因?yàn)樾D(zhuǎn)機(jī)械的中心是轉(zhuǎn)子，它是由各個(gè)零件拼湊而成的。因其轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于零件在制造、調(diào)試、維修等方面都有著極高的要求。無(wú)論在運(yùn)轉(zhuǎn)中任何零件發(fā)生問(wèn)題，都會(huì)造成機(jī)器異動(dòng)，就會(huì)使機(jī)組產(chǎn)生較大的振動(dòng)?；谵D(zhuǎn)子為中心的四周發(fā)生振動(dòng)，大部分故障都是因?yàn)檎駝?dòng)而引發(fā)的，是重點(diǎn)研究對(duì)象。

二、結(jié)合振動(dòng)分析診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的故障

（一）儀器松動(dòng)

儀器發(fā)生松動(dòng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生最普遍的故障，松動(dòng)分為兩種，一是螺栓松動(dòng)，它會(huì)引發(fā)整個(gè)儀器都松動(dòng)；二是構(gòu)件配合之間發(fā)生松動(dòng)，比如內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸、滾動(dòng)與軸承等，因此造成配合精度減小。因?yàn)樗蓜?dòng)而引發(fā)的振動(dòng)是非線性的，它的信號(hào)頻率非常復(fù)雜，刨除基頻，還會(huì)產(chǎn)生分頻波動(dòng)，進(jìn)而造成旋轉(zhuǎn)機(jī)器故障。

（二）轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子不平衡帶來(lái)的而影響是巨大的，因其是核心組成部分，引發(fā)的故障也是十分常見(jiàn)的。對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)生不平衡原因有材料的不合格、長(zhǎng)時(shí)間損耗以及配件偏離中心，或是固件松動(dòng)引發(fā)附著物堆積等因素，都是致使轉(zhuǎn)子發(fā)生不平衡的原因以及質(zhì)心出現(xiàn)偏移。不平衡分為兩種模式，一是動(dòng)不平衡，二是靜不平衡。在發(fā)生不平衡時(shí)它的振率相較于平時(shí)會(huì)有極大的不同，主要對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的頻率進(jìn)行觀察即可。另外，發(fā)生不平衡振動(dòng)以后會(huì)連帶著其他構(gòu)件的頻率。產(chǎn)生不平衡振動(dòng)的原因有三種，其中包含了轉(zhuǎn)子的速度、轉(zhuǎn)子的質(zhì)量以及偏心距。轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力即為離心力，離心力的功能就是支撐軸承，其方向是與軸承垂直的。在進(jìn)行故障診斷時(shí)，一定要將其以上因素進(jìn)行深入分析。

（三）摩擦

摩擦帶來(lái)的故障模式也是五花八門的。比如轉(zhuǎn)子與密封件之間、定子之間、隔板之間的摩擦，在旋轉(zhuǎn)機(jī)器任何兩個(gè)部件之間發(fā)生摩擦都會(huì)造成零件松動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)故障。一般情況法傷摩擦之后就會(huì)發(fā)生非線性振動(dòng)，它連帶的范圍比較廣，不僅僅有一倍基頻，還有二倍、三倍等。在特定的狀態(tài)下還會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)的固有頻率。

（四）轉(zhuǎn)子不對(duì)中

轉(zhuǎn)子不對(duì)中對(duì)于產(chǎn)生故障的幾率非常大，其中包含轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)子，主要在聯(lián)軸器的對(duì)中性上表現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于滑動(dòng)的輪軸來(lái)講，產(chǎn)生這種狀況的原因是在軸承之間缺乏一個(gè)油膜。對(duì)于滾動(dòng)的輪軸來(lái)說(shuō)主要原因在于軸承的構(gòu)建發(fā)生損壞，支座變形等原因，都會(huì)造成轉(zhuǎn)子不對(duì)中的情況發(fā)生，如果轉(zhuǎn)子不對(duì)中的話，就會(huì)使旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生玩彎矩，對(duì)于軸承增加一分附件力導(dǎo)致負(fù)荷要重組，而產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，基于此來(lái)造成機(jī)械發(fā)生故障。

三、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的實(shí)際應(yīng)用

例如，某一煉鋼廠的電動(dòng)機(jī)，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)器，利用驅(qū)動(dòng)器運(yùn)作來(lái)帶動(dòng)軸承運(yùn)作，以便維持電動(dòng)機(jī)正常工作，它的整合機(jī)組是作用于一個(gè)基座上的，其電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是JK850-2，它的功率、轉(zhuǎn)速、頻率分別為850kW、2970r/min、50Hz，兒它的頻率合成器的型號(hào)是GST50，煤氣風(fēng)機(jī)的型號(hào)為D1000-11，它最低的速度與高速分別為750r/min、2970r/min，對(duì)于煉鋼過(guò)程中對(duì)其工藝進(jìn)行吹氧時(shí)，它才會(huì)處于高速狀態(tài)，要不然一直是保持低速。

（一）測(cè)量振動(dòng)值分析

某煉鋼廠通過(guò)對(duì)于振動(dòng)值的測(cè)量，進(jìn)而測(cè)量出電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，基于標(biāo)準(zhǔn)體系下，測(cè)點(diǎn)的大小是由測(cè)出的點(diǎn)值決定的，如果它的點(diǎn)數(shù)大就說(shuō)明它的振動(dòng)有異常，這個(gè)鋼廠的數(shù)據(jù)顯示它的振動(dòng)幅值在29768μm，通過(guò)分析得知他的能量主要集中在低頻階段，當(dāng)能量最大時(shí)也不過(guò)是約為0.1倍頻，其余的頻率分布的能量比較低。通過(guò)鋼廠的振動(dòng)幅采樣值為31.6μm，對(duì)其分析能量主要集中在一倍基頻、二倍基頻，但是對(duì)其進(jìn)行采頻的時(shí)間間隔比較小，所以會(huì)發(fā)現(xiàn)有很大的跳動(dòng)值，主要原因是因?yàn)檗D(zhuǎn)子的不對(duì)中與不平衡所引發(fā)的，并且振動(dòng)的幅值在變化上不是特別大。

基于振幅數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行初步判定，此電動(dòng)機(jī)是存在問(wèn)題的，但在實(shí)際進(jìn)行測(cè)量時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)力度并不大，是處于正常狀態(tài)的，為了加大檢查力度，參考電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速非?？?，就依據(jù)正常速度幅值與加速度幅值來(lái)體現(xiàn)振動(dòng)值的多少。

（二）分析診斷

基于頻譜分析，我們便會(huì)得知，主要能量在低頻階段，通過(guò)總結(jié)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的后端軸承部分。結(jié)合多種類型的故障對(duì)其特性進(jìn)行分析、歸納，對(duì)其作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的儀器、工作環(huán)境等因素，對(duì)引發(fā)振動(dòng)的因素進(jìn)行一個(gè)預(yù)估，可能使因?yàn)檗D(zhuǎn)子或是摩擦的問(wèn)題導(dǎo)致的異常振動(dòng)，具體的原因可能是出現(xiàn)在了軸承部分發(fā)生松動(dòng)致使的振動(dòng)異常。待機(jī)器停止運(yùn)作之后，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)蓋檢查，經(jīng)過(guò)核實(shí)發(fā)現(xiàn)確實(shí)是因?yàn)檩S承內(nèi)圈發(fā)生損壞而導(dǎo)致的振動(dòng)異常。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障判斷工作是十分麻煩的，因?yàn)閮x器的種類是多樣的，出現(xiàn)故障時(shí)不可避免的。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)械常識(shí)振動(dòng)的原因有很多，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一一收集，之后對(duì)其進(jìn)行深入分析，才會(huì)找出問(wèn)題所在，為維修提供依據(jù)，進(jìn)而增加機(jī)械的應(yīng)用效率，降低發(fā)生故障的幾率，延長(zhǎng)設(shè)備的額運(yùn)用時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇曦.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在機(jī)械設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2015，（01）：127-128+130.

[2]溫勇.煤礦機(jī)電設(shè)備管理中機(jī)械故障檢測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用分析[J].機(jī)電信息，2013，（06）：107+109.

旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷范文第2篇

關(guān)鍵詞：故障診斷 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 裂紋 松動(dòng)

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0049-03

轉(zhuǎn)軸裂紋和支撐部件松動(dòng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見(jiàn)故障，也是導(dǎo)致機(jī)械系統(tǒng)失效甚至造成嚴(yán)重事故的主要原因。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)裂紋、松動(dòng)故障單獨(dú)存在的系統(tǒng)研究較多，提出了許多診斷方法。文獻(xiàn)[1]研究斜裂紋的動(dòng)力特性，指出隨著裂紋深度的增加，橫向響應(yīng)的組合頻率增多。文獻(xiàn)[2]結(jié)合物理模型與灰色理論，提出行星輪系齒根疲勞裂紋故障預(yù)測(cè)的新思路，對(duì)試驗(yàn)中的疲勞裂紋進(jìn)行定量檢測(cè)和故障預(yù)測(cè)。文獻(xiàn)[3]針對(duì)工程中出現(xiàn)的支座松動(dòng)故障，建立了多盤懸臂轉(zhuǎn)子的松動(dòng)有限元模型，對(duì)單支座和雙支座松動(dòng)故障進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性研究。

但在實(shí)際轉(zhuǎn)子中，常常出現(xiàn)兩種故障同時(shí)存在的情況。這種耦合故障轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)行為較單一故障轉(zhuǎn)子更加復(fù)雜，而且相互影響，不容易診斷。文獻(xiàn)[4]利用求解非線性非自治系統(tǒng)周期解的延拓打靶方法，研究了松動(dòng)裂紋耦合故障轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)周期運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性及其失穩(wěn)規(guī)律。文獻(xiàn)[5]建立了帶有裂紋-支承松動(dòng)耦合故障的雙跨彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用數(shù)值仿真對(duì)故障非線性響應(yīng)進(jìn)行研究。

EMD[6]是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的處理非平穩(wěn)、非線性信號(hào)的時(shí)頻分析方法。該方法克服了傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法中的不足，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性，并在機(jī)械故障診斷領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[7～10]。針對(duì)耦合故障信號(hào)復(fù)雜，具有強(qiáng)非線性的特點(diǎn)，本文提出一種基于EMD的耦合故障診斷方法。該方法先利用EMD將故障信號(hào)分解，然后求得有效IMF的邊界譜，通過(guò)對(duì)邊界譜分析判斷系統(tǒng)狀態(tài)，達(dá)到故障診斷的目的。

1 系統(tǒng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)微分方程

如圖1所示，建立含有裂紋-松動(dòng)耦合故障的剛性支承轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)模型，轉(zhuǎn)子圓盤與軸承之間為無(wú)質(zhì)量的彈性軸。模型左端發(fā)生松動(dòng)，軸承座與基礎(chǔ)之間的松動(dòng)最大間隙為。轉(zhuǎn)子圓盤左側(cè)有一弓形橫向裂紋，其深度為a。圖1中O1為軸瓦幾何中心；O2為轉(zhuǎn)子幾何中心；O3為轉(zhuǎn)子質(zhì)心，k為彈性軸剛度；m1為兩端軸承處的轉(zhuǎn)子集中質(zhì)量；m2為轉(zhuǎn)子圓盤的等效集中質(zhì)量；m3為軸承支座的等效集中質(zhì)量。模型還考慮了左端滑動(dòng)軸承作用在轉(zhuǎn)軸上的非線性油膜力，為別為Fx、Fy。

設(shè)轉(zhuǎn)子右端的徑向位移為x1，y1；轉(zhuǎn)子圓盤的徑向位移為x2，y2；松動(dòng)端軸心位移為x3，y3；軸承支座在豎直方向位移為y4，則具有裂紋松動(dòng)耦合故障的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程為：

式中u為轉(zhuǎn)子的偏心量；c1為轉(zhuǎn)子在軸承處的阻尼系數(shù)；c2為轉(zhuǎn)子圓盤的阻尼系數(shù)；cs為支座松動(dòng)阻尼系數(shù)；ks為支承剛度。為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；g為重力加速的；、為僅與裂紋深度a有關(guān)的相對(duì)剛度參數(shù)。為裂紋開(kāi)閉函數(shù)，本文采用余弦波模型來(lái)表示裂紋開(kāi)閉過(guò)程，粗略地考慮裂紋半開(kāi)半閉的過(guò)渡過(guò)程，忽略了裂紋的全閉和全開(kāi)是一個(gè)持續(xù)過(guò)程。

余弦波模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

圖2所示，式中為初相位；為裂紋方向與偏心之間的夾角；x，y為轉(zhuǎn)子初始位置松動(dòng)故障等效成剛度和阻尼的變化；支承間隙系統(tǒng)在位移條件下ks、cs為分段性，其表達(dá)式為：

式（1）中油膜力沿x和y兩個(gè)方向的分量為：

式（4）中為油粘度；為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；c為軸承徑向間隙；R為軸承半徑；L為軸承長(zhǎng)度。

2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?/p>

經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸釫MD是一種自適應(yīng)分解方法，可以把復(fù)雜的信號(hào)分解為有限個(gè)IMF分量。IMF信號(hào)一般滿足兩個(gè)條件：（1）從全局特性上看，極值點(diǎn)數(shù)必須和過(guò)零點(diǎn)數(shù)一致或者至多相差一個(gè)。（2）在某個(gè)局部點(diǎn)，極大值包絡(luò)和極小值包絡(luò)在該點(diǎn)的算術(shù)平均值是零，即兩條包絡(luò)線關(guān)于時(shí)間軸對(duì)稱。

我們可以把任何信號(hào)按下面步驟分解。

（1）用三次樣條線將所有的局部極大值點(diǎn)連接起來(lái)形成上包絡(luò)線。

（2）用三次樣條線將所有的局部極小值點(diǎn)連接起來(lái)形成下包絡(luò)線。

（3）上下包絡(luò)線的平均值記為，求出：

理想地，如果是一個(gè)IMF，那么就是的第一分量。

（4）如果不滿足IMF的條件，把作為原始據(jù)，重復(fù)（1）、（2）、（3），得到上下包絡(luò)線的平均值再判斷是否滿足IMF的條件，如不滿足，重復(fù)循環(huán)k次，得到，使得滿足IMF條件。記，則為信號(hào)的第一個(gè)滿足IMF條件的分量。

（5）將從中分離出來(lái)，得到：

將作為原始數(shù)據(jù)重復(fù)以上過(guò)程，得到的第二個(gè)滿足IMF條件的分量，重復(fù)循環(huán)n次，得到n個(gè)滿足IMF條件的分量。這樣就有：

當(dāng)成為一個(gè)單調(diào)函數(shù)不能再?gòu)闹刑崛M足IMF條件的分量時(shí)，循環(huán)結(jié)束。這樣由式（6）和（7）得到：

因此，我們可以把任何一個(gè)信號(hào)分解為n個(gè)內(nèi)稟模態(tài)函數(shù)和一個(gè)殘量之和，其中，分量，，…，分別包含信號(hào)從高到低不同頻率段成分，而則表示信號(hào)的中心趨勢(shì)。

對(duì)式（8）中的每個(gè)內(nèi)稟模態(tài)函數(shù)作Hilbert變換得到：

構(gòu)造解析信號(hào)：

于是得到幅值函數(shù)：

和相位函數(shù)：

進(jìn)一步可以求出瞬時(shí)頻率：

這樣，原始信號(hào)就可以表示為：

3 經(jīng)數(shù)值仿真和故障診斷

由方程（1）可以看出，含有裂紋松動(dòng)耦合故障的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是一個(gè)有復(fù)雜外激勵(lì)的非線性系統(tǒng)。目前分析這種系統(tǒng)最有效的方法就是數(shù)值仿真，本文采用變步長(zhǎng)四階龍格-庫(kù)塔法對(duì)方程（1）進(jìn)行數(shù)值求解，系統(tǒng)參數(shù)選取如下：m1=4　kg，m2=32.5　kg，m3=50　kg，R=0.025　m，L=0.012　m，c=0.11　mm，a=0.015　m，=0.018　Pa·s，c1=1050　N·s/m，c2=2100　N·s/m，cs1=350　N·s/m，cs2=500　N·s/m，k=7.5×107　N/m，ks1=2.5×107　N/m，ks2=2.5×109　N/m，u=0.05　mm，w=789.3　rad/s，=1　mm，=0，=0。

圖3為數(shù)值解得到的轉(zhuǎn)子左端徑向位移y3的時(shí)域圖。由圖3可以看出由于裂紋、松動(dòng)兩種故障的影響，y3的振動(dòng)有很強(qiáng)的非線性。EMD方法用于處理非線性、非平穩(wěn)信號(hào)有良好的效果。如圖4所示，把由龍格-庫(kù)塔法解出的y3振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)EMD方法分解，得到含有故障特征的IMF。由于EMD方法本身原因產(chǎn)生虛假模態(tài)，故只給出IMF1～I(xiàn)MF4。

由分解得到的IMF可以看出信號(hào)的頻率和幅值有明顯的周期變化，說(shuō)明該模型含有機(jī)械故障。要對(duì)故障進(jìn)一步診斷，需要對(duì)IMF進(jìn)行希爾伯特變換，求出邊界譜，最后通過(guò)邊界譜的倍頻關(guān)系以及與單一故障特征的比較來(lái)進(jìn)行故障診斷。

圖5是轉(zhuǎn)子左端的Y方向位移y3的邊界譜圖。由圖5可以看出振動(dòng)主要是由低倍頻、1倍頻、1/2倍頻和2倍頻組成的。圖6和圖7分別是裂紋故障信號(hào)和碰摩故障信號(hào)的邊界譜。兩個(gè)單一故障都是由耦合故障模型簡(jiǎn)化而來(lái)，由于篇幅有限，不進(jìn)行詳述。

通過(guò)對(duì)三幅圖的分析可以看出耦合故障信號(hào)的邊界譜所含的低倍頻成分與松動(dòng)故障信號(hào)相似，1倍頻則與裂紋故障信號(hào)相似，說(shuō)明該耦合故障同時(shí)具有裂紋和松動(dòng)的故障特征。在2倍頻以及更高的頻率成分上耦合故障信號(hào)與單一故障信號(hào)存在比較明顯的差異，表明故障的耦合并非簡(jiǎn)單的疊加，圖5所示的邊界譜圖可以作為裂紋松動(dòng)耦合故障特征，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷提供幫助。

4 結(jié)論

建立含有裂紋-松動(dòng)耦合故障的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并用龍格-庫(kù)塔法解出含有耦合故障特征的振動(dòng)信號(hào)。用EMD方法處理耦合故障信號(hào)，得到有效地IMF和信號(hào)邊界譜。通過(guò)與單一故障邊界譜比較，診斷出該信號(hào)同時(shí)含有裂紋和松動(dòng)故障特征，得到了裂紋松動(dòng)耦合故障特征，證明EMD對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷的有效性。

參考文獻(xiàn)

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旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷范文第3篇

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械；故障診斷及處理；方法；意義

科學(xué)技術(shù)水平的提高使得我國(guó)眾多發(fā)電廠都應(yīng)用了眾多新型的自動(dòng)化、智能化的設(shè)備設(shè)施。同時(shí)，發(fā)電廠需要進(jìn)行全天候、不間斷的工作，保障電力的供應(yīng)。因此，一些外部因素和內(nèi)部因素的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致各種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備故障問(wèn)題的發(fā)生。而應(yīng)用以往的故障診斷和處理模式無(wú)法對(duì)于其中存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，使得發(fā)電廠的工作質(zhì)量和效率受到影響。具體來(lái)講，我們針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械故障診斷及處理的方法、應(yīng)用現(xiàn)代化診斷及處理技術(shù)的意義進(jìn)行分析和研究工作，使得發(fā)電廠在較長(zhǎng)時(shí)間中各種轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備保障安全運(yùn)行，更好地開(kāi)展工作，保障電力資源的供應(yīng)。

一、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械故障診斷及處理的方法

（一）轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械故障類型

我國(guó)發(fā)電廠中應(yīng)用的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械發(fā)生故障主要是以下方面的問(wèn)題。具體來(lái)講，第一，滾動(dòng)的軸承存在缺陷。比如：滾動(dòng)的軸承出現(xiàn)了滾道或者是滾子脫落、腐蝕、破裂、有凹痕、有雜物的進(jìn)入等等。而造成以上問(wèn)題出現(xiàn)的原因有：應(yīng)用的滑動(dòng)軸承質(zhì)量不高、沒(méi)有應(yīng)用專業(yè)化的技術(shù)和方式進(jìn)行安裝導(dǎo)致軸承與軸之間存在性能不高、配合不準(zhǔn)確等問(wèn)題，在較長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用后造成其出現(xiàn)了一系列問(wèn)題。第二，滑動(dòng)軸承問(wèn)題。滑動(dòng)類型的軸承在應(yīng)用中主要存在的故障問(wèn)題是：間隙的大小存在問(wèn)題，無(wú)法進(jìn)行有效性的工作，應(yīng)用的油膜存在震蕩或者是渦動(dòng)問(wèn)題。而造成以上問(wèn)題出現(xiàn)的原因，除了質(zhì)量問(wèn)題外、還存在滑動(dòng)軸承長(zhǎng)期的高溫、振動(dòng)大的環(huán)境中進(jìn)行工作的因素，無(wú)法進(jìn)行有效性的運(yùn)轉(zhuǎn)。第三，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械存在松動(dòng)的問(wèn)題。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械松動(dòng)主要有兩種類型，一種是結(jié)構(gòu)性的松動(dòng)，另一種為轉(zhuǎn)動(dòng)性的松動(dòng)。結(jié)構(gòu)性松動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)主要原因是沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)化、專業(yè)化的安裝，造成了轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械長(zhǎng)期在磨損、腐蝕的環(huán)境中工作，導(dǎo)致一些結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了基礎(chǔ)性的松動(dòng)，影響到了其應(yīng)用的質(zhì)量和效率。而轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械部件松動(dòng)主要的原因是有關(guān)部件在長(zhǎng)時(shí)間工作下出現(xiàn)了部件應(yīng)用的損壞，軸承無(wú)法進(jìn)行有效性工作。第四，轉(zhuǎn)子不平衡的問(wèn)題。其主要的缺陷和問(wèn)題有：徑向振動(dòng)大、而在其他方向上的振動(dòng)值較小。而造成以上問(wèn)題出現(xiàn)的原因是，其一存在安裝不當(dāng)?shù)膯?wèn)題、其二存在有外來(lái)的附加物進(jìn)入使得轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械部件出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損問(wèn)題。

（二）診斷和處理的方法

我們需要應(yīng)用專業(yè)化的人員和技術(shù)方式來(lái)進(jìn)行以上故障問(wèn)題的診斷和處理，保障我國(guó)發(fā)電廠轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械進(jìn)行良好的運(yùn)行，充分發(fā)揮出自身應(yīng)有狀態(tài)，為促進(jìn)發(fā)電廠工作水平的提高，實(shí)現(xiàn)良好的價(jià)值和效益發(fā)揮出重要作用。具體來(lái)講，第一，發(fā)電廠需要定期對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備檢修處理人員進(jìn)行專業(yè)化技能的培訓(xùn)工作，提升他們工作的積極性，學(xué)習(xí)和應(yīng)用好各種故障設(shè)備設(shè)施處理的技術(shù)素養(yǎng)，保障它們運(yùn)轉(zhuǎn)正常。第二，發(fā)電廠需要進(jìn)行大量資金的投入購(gòu)買專業(yè)化的故障檢測(cè)診斷、處理設(shè)備，提高診斷和處理的水平。應(yīng)用好網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)構(gòu)建專業(yè)化的故障保修系統(tǒng)、有利于有關(guān)人員快速進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備故障診斷和處理，提高有關(guān)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行的水平。如：型號(hào)為IZ300-250-765的灰渣泵其在運(yùn)行中出現(xiàn)了軸承溫度偏高、振動(dòng)值偏大的問(wèn)題，我們就可以應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖譜儀對(duì)其進(jìn)行科學(xué)診斷。如：在現(xiàn)場(chǎng)圖譜儀中顯示其在78Hz和6.5Hz的地方存在明顯波峰、在其高頻的區(qū)域存在群峰，然后應(yīng)用其他專業(yè)化儀器以及專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)可以判斷出此種類型的灰渣泵外滾道、保持架、軸承的滾子等已經(jīng)損壞。我們通過(guò)查找此類灰渣泵應(yīng)用的時(shí)間明確此已經(jīng)超過(guò)合理化應(yīng)用的時(shí)間。因此，需要對(duì)于其進(jìn)行更換，使得發(fā)電廠有關(guān)設(shè)備可以進(jìn)行正常運(yùn)行。對(duì)于引風(fēng)機(jī)這類的設(shè)備在進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用后也會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)偏大的問(wèn)題。因此，我們需要應(yīng)用專業(yè)化的溫度測(cè)試裝置對(duì)于其運(yùn)行溫度進(jìn)行測(cè)量。如：顯示的溫度為軸瓦48攝氏度，然后應(yīng)用專業(yè)化的頻譜圖則發(fā)現(xiàn)其明顯的波峰出現(xiàn)在5Hz的地方。通過(guò)有關(guān)的分析后我們發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)類型的軸承存在間隙過(guò)大問(wèn)題。在有關(guān)專業(yè)化人員對(duì)其進(jìn)行精細(xì)化檢查下發(fā)現(xiàn)軸承頂隙存在超標(biāo)的問(wèn)題，應(yīng)用專業(yè)化的機(jī)械和手段對(duì)其進(jìn)行調(diào)整后，使得其恢復(fù)正常。

二、應(yīng)用現(xiàn)代化診斷及處理技術(shù)的意義

應(yīng)用現(xiàn)代化診斷及處理技術(shù)具有重要的意義。首先，專業(yè)化人員和現(xiàn)代化轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械故障診斷設(shè)備儀器的應(yīng)用，可以提高對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械故障診斷工作的質(zhì)量和水平，并且對(duì)于存在的問(wèn)題進(jìn)行快速化處理，通過(guò)周期性的常規(guī)診斷、科學(xué)化處理方式的應(yīng)用，對(duì)于發(fā)電廠有關(guān)設(shè)備運(yùn)行中的故障問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)解決，避免了安全事故問(wèn)題的發(fā)生，充分保障了發(fā)電廠進(jìn)行有效性的工作，使其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)。其次，應(yīng)用現(xiàn)代化診斷及處理技術(shù)的應(yīng)用使得專業(yè)化故障診斷和處理體系已經(jīng)形成，可以充分結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的歷史、對(duì)于故障問(wèn)題進(jìn)行預(yù)報(bào)、分析、判斷、確定好故障發(fā)生的部位、原因、今后運(yùn)行的趨勢(shì)，應(yīng)用專業(yè)化的手法進(jìn)行修復(fù)、必要時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的更換，保障其具有良好的應(yīng)用狀態(tài)。

三、結(jié)論

對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械故障診斷及處理問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，有利于我們應(yīng)用現(xiàn)代化的故障診斷和處理人員、高端智能化的專業(yè)故障診斷儀器對(duì)于故障進(jìn)行全面性的預(yù)報(bào)、診斷、分析、處理，提高轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械診斷處理的水平，保障其具有良好的應(yīng)用狀態(tài)，使得發(fā)電廠可以取得良好的效益和價(jià)值。

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旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷范文第4篇

關(guān)鍵詞：風(fēng)電齒輪箱全矢功率譜 故障診斷

中圖分類號(hào)：TB857+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引 言

故障診斷技術(shù)在石油、化工、電力(主要指火電)、冶金、汽車等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了非常好的效果。但該技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初步探索階段。大中型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始研究的高新技術(shù)，對(duì)其故障和可靠性研究還處于初步階段。因此，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的故障診斷有著較大的現(xiàn)實(shí)意義【1】。

本文將提出基于全矢功率譜技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)齒輪箱的故障診斷方法。

1 全矢功率譜技術(shù)及其運(yùn)算方法

來(lái)自轉(zhuǎn)子同一截面、兩個(gè)方向的振動(dòng)信息屬于同源信息，平面全矢譜技術(shù)就是在轉(zhuǎn)子同一截面上同時(shí)布置兩個(gè)相互垂直的傳感器來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和揉合分析的方法。全矢譜分析的基本指導(dǎo)思想是：轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)現(xiàn)象是各諧波頻率下的組合作用，其渦動(dòng)軌跡是一個(gè)橢圓，橢圓是由兩個(gè)同頻率(）、運(yùn)動(dòng)方向(角速度為)相反的圓軌跡的合成[2],兩圓的半徑分別為:、，

即：(1)

定義旋轉(zhuǎn)機(jī)械單諧波下的橢圓軌跡長(zhǎng)半軸為該諧波下的主振矢，用(見(jiàn)圖1)表示；橢圓軌跡短半軸為該諧波下的副振矢，用表示。

假定和分別為方向上的離散序列，其傅里葉變換分別為、 ，、、、分別為、的實(shí)部序列和虛部序列。

圖1 兩圓合成橢圓軸心軌跡圖

用序列、構(gòu)成復(fù)序列，即 (2)

對(duì)其做Fourier變換，得到其離散Fourier變換，利用Fourier變換奇偶共軛的性質(zhì)可以得到

(3)

由前面的公式及變換的性質(zhì)可得

，(4)

分別表示某橢圓軌跡的主振矢與副振矢，對(duì)主振矢與副振矢的平方求和得

（5）

這表明，轉(zhuǎn)子諧波軌跡的主振矢與副振矢的平方和等于信號(hào)在方向上幅值的平方，故有

（6）

二維同源回轉(zhuǎn)能量為基于的融合強(qiáng)度能量與基于副振矢的融合強(qiáng)度之和。同時(shí)也為兩個(gè)單源信息能量之和。將不同偏心率軌跡的回轉(zhuǎn)能量的數(shù)值算法可以從計(jì)算方向的幅值獲得[3]，即

（7）

基于回轉(zhuǎn)軌跡的全矢功率譜有如下特點(diǎn)：靈敏度高、能夠準(zhǔn)確反映融合矢量信號(hào)的能量分布、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)潔、便于工程應(yīng)用?；诨剞D(zhuǎn)軌跡的全矢功率譜對(duì)實(shí)際工程中的應(yīng)用有重要價(jià)值。

2 風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)故障診斷實(shí)例

測(cè)試原因：監(jiān)測(cè)北方某電廠風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)機(jī)組進(jìn)行日常精密巡檢。

測(cè)試目的：掌握機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，為設(shè)備檢修提供依據(jù)。

風(fēng)電機(jī)組功率1.5MW，主軸額定工作轉(zhuǎn)速18.3r/min,增速箱速比為98.069，該風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖及測(cè)點(diǎn)布置圖如圖2所示。

圖2 二期風(fēng)電齒輪箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)試方案：測(cè)點(diǎn)9由于測(cè)量不方便及危險(xiǎn)性未測(cè)量。振動(dòng)布置測(cè)點(diǎn)如圖2所示，其中，測(cè)點(diǎn)1-5采用高靈敏度、低頻響應(yīng)好的加速度傳感器，對(duì)于其它測(cè)點(diǎn)采用普通的ICP加速度傳感器。測(cè)量?jī)x器為鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)儀（風(fēng)電版）PDES－E，采樣參數(shù)按照采樣定理和信號(hào)中最小信號(hào)及最大信號(hào)進(jìn)行設(shè)置。各個(gè)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值見(jiàn)表1

表1 測(cè)試結(jié)果

根據(jù)振動(dòng)值的大小判斷振動(dòng)源的大致位置：根據(jù)九個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值大小看，測(cè)點(diǎn)4（一級(jí)傳動(dòng)大齒圈位置）的兩個(gè)方向振動(dòng)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它各點(diǎn)，且周圍各測(cè)量點(diǎn)并未呈現(xiàn)出明顯的振動(dòng)值偏大現(xiàn)象。因此初步判斷振動(dòng)源應(yīng)該位于大齒圈位置附近，具體故障類型并不清楚，擬用全矢功率譜判斷其故障類型。

由于可疑故障源位于一級(jí)齒輪傳動(dòng)位置，由此可以推出太陽(yáng)輪的嚙合頻率、行星輪的嚙合頻率、內(nèi)齒圈的嚙合頻率都為0.305，，而行星架所在軸的旋轉(zhuǎn)頻率為0.305，故太陽(yáng)輪所在軸的旋轉(zhuǎn)頻率為0.305/,行星輪的旋轉(zhuǎn)頻率為0.305/。則內(nèi)齒圈一點(diǎn)的故障頻率為0.915，太陽(yáng)輪一點(diǎn)故障頻率為0.915/，行星輪一點(diǎn)故障頻率0.915/ 。其中為太陽(yáng)輪齒數(shù)；為行星輪齒數(shù)；為內(nèi)齒圈齒數(shù)；如圖3所示的x,y通道時(shí)頻圖。

圖3 二期風(fēng)電齒輪箱大齒圈x,y通道的時(shí)頻圖

由于無(wú)法準(zhǔn)確的得知風(fēng)電齒輪箱內(nèi)齒數(shù)的具體數(shù)值。只能大概推斷一級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的嚙合頻率范圍。根據(jù)風(fēng)電齒輪箱的傳動(dòng)特點(diǎn)以及查閱相關(guān)的風(fēng)電齒輪箱數(shù)據(jù)。大致得出的齒數(shù)在120左右，的齒數(shù)在20左右，的齒數(shù)在50左右，由此可以得出它們的嚙合頻率在40HZ左右，由此可以得出太陽(yáng)輪一點(diǎn)的故障頻率在5.5HZ左右，行星輪一點(diǎn)故障頻率在2.2HZ左右。如果某個(gè)部件有故障，頻率圖中就會(huì)出現(xiàn)該部件的特征頻率及其倍頻，很多時(shí)候還可能出現(xiàn)以轉(zhuǎn)頻為間隔的邊頻帶，通過(guò)對(duì)比兩個(gè)通道的頻譜圖。大致可以得出出現(xiàn)了以0.915HZ為間隔的邊頻帶；同時(shí)2.2Hz和5.5Hz處附近都存在較高的峰值。是否屬實(shí)，需要進(jìn)一步做功率譜來(lái)進(jìn)行判斷。如圖4所示的x,y兩通道的功率譜圖與全矢功率譜圖。

圖4 x,y通道的功率譜圖與全矢功率譜圖

通過(guò)對(duì)雙通道的內(nèi)齒圈信號(hào)進(jìn)行全矢功率譜變換后得出以下結(jié)論：

1) 雖然測(cè)點(diǎn)4處振動(dòng)幅值偏大，但是并未影響到周圍測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)，故得出測(cè)點(diǎn)4處的振動(dòng)偏大不影響風(fēng)機(jī)的正常工作。

2）對(duì)于該機(jī)組的相關(guān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，當(dāng)這些測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值在1個(gè)月內(nèi)有明顯增加（增加量超過(guò)50％以上）應(yīng)引起重視。軸承或齒輪部位也應(yīng)關(guān)注溫度、噪聲等參數(shù)的變化.

4結(jié)論

將全矢功率譜技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)的的故障診斷，可以準(zhǔn)確顯示旋轉(zhuǎn)機(jī)械各回轉(zhuǎn)頻率下的振動(dòng)強(qiáng)度和方位；結(jié)果明確、直觀，并且和傳統(tǒng)分析方法具有兼容性，適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。避免了單通道信息會(huì)帶來(lái)的誤判；對(duì)提高旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的診斷可靠性具有重要意義。

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旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷范文第5篇

【關(guān)鍵字】：軸承故障、振動(dòng)診斷、共振。

1、軸承故障概述

軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的一類重要部件，軸承的性能及可靠性在很大程度上取決于軸承零件的材料。對(duì)于軸承套圈與滾動(dòng)體，通常要考慮的因素包括影響承載能力的硬度，滾動(dòng)接觸條件下、清潔或受污染條件下的抗疲勞性，以及軸承元件的尺寸穩(wěn)定性。對(duì)于保持架，要考慮的因素包括摩擦力、應(yīng)變力、慣性力，

在某些情況下還要考慮同某些劑、有機(jī)溶劑、冷卻劑和制冷劑的化學(xué)反應(yīng)。這些考慮因素的相對(duì)重要性可能受到其它運(yùn)行參數(shù)的影響，例如腐蝕、溫度升高、沖擊負(fù)荷或這些與其它狀況的混合。滾動(dòng)軸承內(nèi)的密封件對(duì)軸承的性能與可靠性也有相當(dāng)大的影響。它們的制造材料必須提供優(yōu)異的抗氧化性、耐熱性或耐化學(xué)腐蝕性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于軸承導(dǎo)致的故障在旋轉(zhuǎn)機(jī)械所有故障中占到三分之一左右，近年來(lái)，隨著故障診斷計(jì)算在基層理論研究及實(shí)際應(yīng)用中不斷發(fā)展和完善當(dāng)烘缸滾動(dòng)軸承出現(xiàn)局部損傷時(shí)，在受載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，軸承的其它零件會(huì)周期地撞擊損傷點(diǎn)，產(chǎn)生的沖擊力激勵(lì)軸承座及其支撐結(jié)構(gòu)，形成一系列由沖擊激勵(lì)產(chǎn)生的減幅振蕩，減幅振蕩發(fā)生的頻率為故障特征頻率。

2、 軸承振動(dòng)產(chǎn)生的原因

常見(jiàn)的滾動(dòng)軸承損傷形式有疲勞損傷、電化腐蝕、表面損傷、過(guò)熱燒傷等。當(dāng)機(jī)械設(shè)配運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承以設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)并帶有一定的負(fù)載，此時(shí)以軸承、軸承座和箱體為組成零件的軸承系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生激勵(lì)，進(jìn)而促使整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)診斷，其振動(dòng)通常會(huì)受內(nèi)部因素和外部因素的影響。軸承系統(tǒng)振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理。在外部機(jī)械設(shè)備的其他部件會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生影響。

3、 烘缸滾動(dòng)軸承故障的振動(dòng)診斷

根據(jù)監(jiān)測(cè)頻帶的不同，可將烘缸滾動(dòng)軸承故障的振動(dòng)診斷劃分為低頻診斷和高頻診斷，其中低頻診斷主要是針對(duì)軸承中各元件缺陷的旋轉(zhuǎn)特征頻率進(jìn)行的；而高頻診斷則著眼于烘缸滾動(dòng)軸承因存在缺陷時(shí)激發(fā)的各元件的固有頻率振動(dòng)。它們?cè)谠砩蠜](méi)有太大差別都要通過(guò)頻譜分析等手段，找出不同元件（內(nèi)滾道、外滾道、滾動(dòng)體等）的故障特征頻率，以此判斷烘缸滾動(dòng)軸承的故障部位及其故障的嚴(yán)重程度。顯然，要實(shí)現(xiàn)對(duì)故障特征頻率的定位，首先必須計(jì)算出各個(gè)元件的理論特征頻率。為此，先推導(dǎo)出各元件故障特征頻率的計(jì)算公式，再討論軸承各種故障的振動(dòng)特點(diǎn)。

3.1、低頻段的旋轉(zhuǎn)特征頻率

烘缸滾動(dòng)軸承各元件存在單一缺陷時(shí)的特征頻率如表2.1所示

需要說(shuō)明的是上表中所給出的特征頻率分別為滾動(dòng)體缺陷、內(nèi)滾道缺陷和外滾道缺陷的基頻。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)故障嚴(yán)重程度，頻譜圖中還可能出現(xiàn)各自的倍頻。

3.2、高頻段的固有振動(dòng)頻率

烘缸滾動(dòng)軸承中的各元件因受到?jīng)_擊而作自由振動(dòng)時(shí)是以各自的固有振動(dòng)頻率進(jìn)行的，軸承元件的固有頻率多處在幾kHz到幾十kHz的高頻段，且受軸承裝配狀態(tài)的影響，下面給出內(nèi)外環(huán)的固有振動(dòng)頻率的計(jì)算公式：

1） 內(nèi)外環(huán)的固有振動(dòng)頻率

（2.1）

式中 I----內(nèi)外環(huán)截面繞中性軸的慣性矩， ；

D----圓環(huán)中性軸的直徑，m；

M----圓環(huán)單位長(zhǎng)度內(nèi)的質(zhì)量， ；

E----圓環(huán)材料的彈性模量， ；

n----變形波數(shù)；

2） 鋼球的固有振動(dòng)頻率

（2.2）

式中

----鋼球的直徑， ；

E----材料的彈性模量， ，鋼為 ；

----材料的密度， ，鋼為 ；

4、烘缸滾動(dòng)軸承有異常時(shí)的振動(dòng)特性

烘缸滾動(dòng)軸承的異常情況是多種多樣的，為了敘述的方便，在此討論各種典型的單一型異常形式的振動(dòng)特性，這并不意味著典型的異常形式總是獨(dú)立發(fā)生的。

4.1、烘缸滾動(dòng)軸承的構(gòu)造所引起的振動(dòng)

（1） 軸承元件的變力變形引起的振動(dòng)

給烘缸滾動(dòng)軸承施加一定的載荷時(shí)，由于內(nèi)外環(huán)以及滾動(dòng)體的受力變形，而使旋轉(zhuǎn)軸的中心發(fā)生變動(dòng)，由此引起的振動(dòng)的主要頻率成分為 ，其中 為滾珠個(gè)數(shù)， 為滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率。

（2） 旋轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)引起的振動(dòng)

當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸彎曲或傾斜時(shí)，此時(shí)發(fā)生的振動(dòng)的主要頻率成分為 。

（3） 滾動(dòng)體直徑不一致引起的振動(dòng)

當(dāng)一個(gè)滾動(dòng)體的直徑大于其他滾動(dòng)體的直時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸軸心將以滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率 而變動(dòng)，即發(fā)生此頻率的振動(dòng)。此外，由軸向剛度的不同，還會(huì)引發(fā)頻率 ，的振動(dòng)。

2） 烘缸滾動(dòng)軸承的非線性引發(fā)的振動(dòng)

烘缸滾動(dòng)軸承是通過(guò)滾道與滾動(dòng)體的彈性接觸來(lái)承受載荷的，可以形象的比之為 “彈簧”。此“彈簧”的彈性系數(shù)很大，當(dāng)軸承的狀態(tài)不良時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)非線性彈性，由此而引發(fā)的振動(dòng)。其振動(dòng)的頻率為軸的旋轉(zhuǎn)頻率 ，及其諧波 ， …和分頻 ， …。這種形式的振動(dòng)常在深槽球軸承中發(fā)生，而在自動(dòng)調(diào)心和滾子軸承上不常發(fā)生。

3）由于精加工波紋引起的振動(dòng)

制造時(shí)，如在滾道或滾動(dòng)體的精加工面上留有波紋，當(dāng)凸起部數(shù)目達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生特有的振動(dòng)，如表2.2所示。

應(yīng)該指出的是，上表對(duì)于有徑向間隙并承受徑向載荷的軸承，多數(shù)是不適用的。

4）烘缸滾動(dòng)軸承損傷（缺陷）而引起的振動(dòng)

2、軸承嚴(yán)重磨損引起的偏心時(shí)的振動(dòng) 在使用過(guò)程中由于發(fā)生嚴(yán)重磨損而使軸承偏時(shí)，軸的中心將產(chǎn)生振擺，此時(shí)的振動(dòng)頻率為 ，其中， 為自然數(shù)， 為軸的旋轉(zhuǎn)頻率。滾動(dòng)軸承內(nèi)的摩擦是軸承內(nèi)熱量產(chǎn)生的決定因素，其結(jié)果也對(duì)操作溫度產(chǎn)生決定性影響。摩擦大小取決于負(fù)荷和其它一些因素， 其中最重要的是軸承的種類和大小、操作速度、劑性能和用量。組成軸承運(yùn)轉(zhuǎn)總阻力的是：有關(guān)接觸面上的滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦、劑內(nèi)的摩擦、以及接觸密封件的滑動(dòng)摩擦。而產(chǎn)生滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦的地方則有：滾動(dòng)接觸面、滾動(dòng)部件和保持架之間的接觸面、以及引導(dǎo)滾動(dòng)部件或保持架的支承面。

（2） 內(nèi)環(huán)有缺陷是的振動(dòng)當(dāng)內(nèi)環(huán)的某個(gè)部分存在剝落、裂紋、壓痕、損傷等缺陷時(shí)，所發(fā)生振動(dòng)的振動(dòng)頻率為 及其高次諧波 ， ，…。由于軸承通常有徑向間隙而使振動(dòng)受到軸的旋轉(zhuǎn)頻率 或滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率 的調(diào)制。有無(wú)間隙的發(fā)生頻率如表2.3所示：

（3）外環(huán)有缺陷時(shí)的振動(dòng)當(dāng)外環(huán)有缺陷時(shí)，軸承所產(chǎn)生振動(dòng)的振動(dòng)頻率為 及其高次諧波 ， …。與內(nèi)環(huán)缺陷振動(dòng)特性不同的是，由于此時(shí)缺陷的位置與承載方向相對(duì)位置固定，故不會(huì)發(fā)生調(diào)制現(xiàn)象。

（4）滾動(dòng)體有缺陷時(shí)的振動(dòng)當(dāng)滾動(dòng)體上有缺陷時(shí)，軸承所產(chǎn)生振動(dòng)的振動(dòng)頻率為 及其高次諧波 ， …。和內(nèi)環(huán)有缺陷時(shí)的情況相同，由于通常存在的軸承徑向間隙，使振動(dòng)受到滾動(dòng)體公轉(zhuǎn)頻率的調(diào)制。應(yīng)該說(shuō)明的是：由于軸承的初期損傷所引起的沖擊振動(dòng)往往比機(jī)器的其他振動(dòng)要小的多，為了有效地進(jìn)行軸承故障診斷，經(jīng)常采用共振解調(diào)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：