?。?)滾動軸承的機(jī)械故障診斷
滾動軸承的失效形式:
磨損失效--各元件相互摩擦或雜質(zhì)進(jìn)入產(chǎn)生磨損。
疲勞失效--交變應(yīng)力或潤滑不良造成表面剝落、脫皮。
斷裂失效--熱處理不良或沖擊載荷造成碎珠或軸承套開裂。
壓痕失效--裝配不當(dāng)或過載沖擊。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的30%由于軸承失效引起的,所以對軸承振動分析尤其重要,大量的旋轉(zhuǎn)機(jī)械傳動中滾動軸承是主要的傳動支承形式之一。
?、贈_擊脈沖法
滾動軸承中的元件在旋轉(zhuǎn)時(shí)受到載荷的作用發(fā)生脈沖振動,當(dāng)軸承失效脈沖能量增加數(shù)十倍甚至百倍,因此脈沖能量的強(qiáng)弱代表滾動軸承的運(yùn)行狀態(tài)。主要的檢測儀器是沖擊脈沖儀。測量單位為分貝dB。
0~20dB--無損傷。
20~35dB--有損傷,工作能力降低。
35~50dB--有可見損傷,處于不良狀態(tài)需檢修。
60dB--軸承處于破壞期。
?、谡駝訖z測法
滾動軸承在滾動狀態(tài)下,產(chǎn)生的沖擊脈沖是一種激振力,這種激振力就會產(chǎn)生振動。而檢測振動信號比較容易,通過測定震動故障的頻率,分析出振動成分,同時(shí)計(jì)算出滾動軸承各個(gè)元件的固有頻率,加以比較判斷,診斷滾動軸承單個(gè)元件的失效形式。
據(jù)統(tǒng)計(jì),齒輪失效引起的轉(zhuǎn)動機(jī)械故障占10.3%,而齒輪箱的故障在齒輪故障中占60%以上。
機(jī)械故障診斷
?、冽X輪的常見主要故障
輪齒斷裂41%
齒面劃痕10%
齒面疲勞31%
齒面磨損10%
其它8%
?、邶X輪故障診斷方法
齒輪的信號比較復(fù)雜,在傳遞信號過程中經(jīng)過的環(huán)節(jié)比較多,如信號由齒輪--軸--軸承--軸承座--測量點(diǎn),高頻信號在傳遞過程中大多喪失。齒輪故障診斷要借助于細(xì)致的信號分析技術(shù),提取有效故障特征。
采用的分析技術(shù)有功率頻譜診斷法、細(xì)化頻譜診斷法、倒頻譜診斷法。通過計(jì)算機(jī)分析軟件加以分析處理。
(3)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷
旋轉(zhuǎn)機(jī)械是機(jī)械設(shè)備中的主要的類型之一,涵蓋的種類非常多,例如機(jī)床、泵類、電機(jī)、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、車輛等等,還有由多個(gè)機(jī)械組成的整套機(jī)組,如電機(jī)+齒輪箱+壓縮機(jī);電機(jī)+齒輪箱+壓縮機(jī)+蒸汽輪機(jī)+燃?xì)廨啓C(jī);另外有各種自動生產(chǎn)線。機(jī)械設(shè)備的大型化、連續(xù)化、自控化、高速、苛刻度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等的發(fā)展趨勢,致使設(shè)備的管理難度越來越大,一旦發(fā)生停機(jī)故障就會造成巨大經(jīng)濟(jì)損失,甚至發(fā)生安全事故。為了早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障,找出故障產(chǎn)生的部位,故障的惡化程度,預(yù)報(bào)故障的劣化趨勢,所以設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)得到迅速發(fā)展,應(yīng)用于工廠生產(chǎn)現(xiàn)場,取得大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),伴隨著診斷理論的開發(fā),使設(shè)備故障診斷工程逐步形成一門新興學(xué)科。
狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用,尤其是在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)專家診斷系統(tǒng),使故障能夠得到早期預(yù)報(bào)和及時(shí)處理,避免了設(shè)備的突發(fā)性停車,減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)然監(jiān)測及診斷設(shè)備價(jià)格昂貴,需要專業(yè)技術(shù)人材來運(yùn)行和掌握,還要與電氣、機(jī)械、自控、生產(chǎn)工藝等專業(yè)技術(shù)人員共同分析處理,加以綜合判斷,才能正確找出的故障原因和做出科學(xué)的決策。
設(shè)備故障診斷技術(shù)的實(shí)施主要包括三個(gè)環(huán)節(jié),一是信息的采集,二是信號的處理和轉(zhuǎn)換,三是對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行識別、判斷和預(yù)報(bào)。
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信息的采集是設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ),故障信號的采集是通過振動傳感器來實(shí)現(xiàn)。振動傳感器是將機(jī)械振動量轉(zhuǎn)換為電壓信號。傳感器的類型和安裝,要根據(jù)被測機(jī)器的特點(diǎn)和監(jiān)測需要確定。
②信號的確認(rèn)
機(jī)器在運(yùn)行中,經(jīng)常會出現(xiàn)報(bào)警信號,設(shè)備可能產(chǎn)生異常情況,也可能是儀表或檢測探頭失靈,因此要求對信號通過多種途徑進(jìn)行確認(rèn),如對儀器及線路進(jìn)行檢查,用信號對比的方法來確認(rèn)信號的可信性。
?、坌盘柕念A(yù)處理
信號的預(yù)處理的目的在于提高信號的可靠性和數(shù)據(jù)的精度,其技術(shù)核心是提高信號的信噪比,即排除其他設(shè)備或部件的振動干擾,電氣信號的干擾,噪音干擾和傳感器失靈等。
④信號的變換
由傳感器拾取的振動信號包含了機(jī)器狀態(tài)的大量信息,但是當(dāng)振動比較復(fù)雜時(shí),振動波形比較雜亂。通過信號處理技術(shù),使其形象直觀、清晰和大小分明。信號變換和處理技術(shù)根據(jù)需要分別按幅值、時(shí)間和頻率域進(jìn)行。
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波形分析法--時(shí)間波形是最原始的振動信息,波形分析具有簡捷和直觀的特點(diǎn),根據(jù)明顯特征的波形,可對設(shè)備故障做出初步判斷。
軌跡分析法--旋轉(zhuǎn)軸軸心相對于軸承座的運(yùn)動軌跡,直觀反映了轉(zhuǎn)子瞬時(shí)運(yùn)動狀態(tài),在正常情況下,軸心軌跡穩(wěn)定,每次轉(zhuǎn)動循環(huán)的軌跡基本上相互重合。如果軸心軌跡紊亂,形狀和大小不斷變化,說明轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定。
軸心位置分析--軸心在軸承中的位置以及偏位角是評判轉(zhuǎn)子平穩(wěn)性的重要參數(shù)。在正常工作狀態(tài)下,潤滑油的油楔壓力將轉(zhuǎn)子平穩(wěn)托起。當(dāng)軸承間隙過大或軸承嚴(yán)重磨損,軸心位置明顯下沉。軸承潤滑油的變化,軸承缺陷等故障,偏位角就會發(fā)生變化。
頻譜分析法--頻譜分析是設(shè)備故障診斷中最常用的方法。頻譜分析的目的就是將構(gòu)成信號的頻譜各種成分分解,以便識別產(chǎn)生振動的振源。首先分解頻譜的構(gòu)成,然后找出主振成分并進(jìn)行分析,做頻譜對比以發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài),特別在分析和診斷過程中,不僅要注意各分量的絕對值的大小,還應(yīng)注意振動的發(fā)展變化趨勢,因?yàn)橐恍┹^小的頻率成分甚至微弱的頻率分量,可能增長很快,表明故障在發(fā)展。
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頻譜分析方法是現(xiàn)場設(shè)備故障分析采用很多的傳統(tǒng)的分析方法,但是故障與譜圖并不存在著一一對應(yīng)的關(guān)系。全息譜將被忽略的相位信息充分加以利用,并對兩個(gè)空間距離相距90°的傳感器的信號進(jìn)行集成處理。應(yīng)用于大型機(jī)組的故障診斷,效果十分明顯。
?、邫C(jī)器的啟動和停車過程分析
在機(jī)器啟動和停車的過程中,轉(zhuǎn)子經(jīng)歷了各種轉(zhuǎn)速和變化,其振動信號是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速變化的響應(yīng),反映出轉(zhuǎn)子動態(tài)特性和故障征兆,能獲得平時(shí)難以得到的信息,所以起停過程分析是檢測轉(zhuǎn)子的一項(xiàng)重要工作。
(4)常見的振動故障模式
常見的振動引起的故障主要有以下幾種:
齒輪機(jī)械故障診斷;對輪不對中;軸瓦松動;電磁激振;參數(shù)激振;摩擦;轉(zhuǎn)子不對中;熱彎曲;初始彎曲;部件脫落;原始不平衡;軸瓦不穩(wěn)定;氣流激振;油膜震蕩;半速渦動。
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