时域分析技术在机械设备故障诊断中的应用_免费下载

时间：2026-01-22

第31卷第3期时域分析技术在机械设备故障诊断中的应用 79

文章编号:1004-2539(2007)03-0079-05

时域分析技术在机械设备故障诊断中的应用

(常州工学院机电工程学院, 江苏常州 213002)

陈珊珊

摘要低速重载的一些机械设备,由于频率较低,故受振动诊断分析仪器功能的限制,频谱分析方法效果不太理想。经过现场的长期监测及诊断分析,几个典型案例说明了对于低速重载的机械设备,时

域分析是最有效的故障诊断方法之一。

关键词低速重载振动监测故障诊断时域分析

110/60=1.8Hz。频率很低,加上各滚动轴承及角减速器中齿轮的各个参数不详,各特征频率无法计算,这为进行频谱分析带来了很大的困难。我们首先观察各测点的测量值,发现各测点的振动烈度值及加速度幅值都不大。如果用ISO2372等振动绝对标准来衡量[1],设备基本处在正常状态内。但实际上此设备的结构特点不适合用绝对标准来衡量,此次又是第一次测试,无任何标准可依照,因此不可盲目认为设备是处在正常状态。为此我们采用时域分析方法,逐个分析了各点的时域波形和时域指标。经过仔细比较分析,发现测点8的加速度时域波形存在着较大的冲击(见图2),而且时域指标也最大(峭度指标为19.75),这说明此设备可能存在着故障。从振动理论可知,如果该设备滚动轴承存在故障,那么加速度的频谱图在高频段应该有能量堆积。而该频谱图(图3)在高频段无能量堆积,且峰值较小。尽管峭度指标较高,但可以排除滚动轴承出现故障的可能性。

引言

现代机械设备发展的一个明显趋势是大型化、高速化、连续化和自动化。如何保证设备的正常运行,避免突发性设备事故造成的损失,精密点检技术即设备故障诊断是非常有效的手段。尤其是频谱分析方法是最经典的方法之一。然而,有些低速、变速、重载机械设备,通常频率较低(常在10Hz以下)。受诊断仪器的下限、分辨率及分析软件功能的限制,用频谱分析方法效果有时不太理想。在许多情况下,可以从设备振动信号的时域波形形态中直接观察出故障。同时结合时域指标(有效值、峰值判别法及峭度系数法),共同进行监测分析,既兼顾了稳定性又考虑对早期故障的敏感性。笔者经过对现场机械设备的长期测试及诊断分析,通过几个典型案例来说明对于低速、变速、重载的机械设备,其时域分析是最有效的诊断方法之一。

以下3个参数为本文所用的主要参数。

有效值RMS:振动速度有效值或振动烈度、均方根值Vrms。对磨损类故障可以给出比较恰当的评价,稳定性较好,但对早期故障信号不敏感。对严重故障是很有效的。目前许多振动标准都采用作为判别参数,因为它最能反映振动的烈度[1]。

^对疲劳剥落、加速度峰值: 划痕等一类瞬变冲击振动的故障比较适用[2]。

峭度系数 :对早期故障比较敏感,正常境况下,峭度指标应为3,当峭度指标大于3时就预示着故障的出现[2]。

图1 板坯振动QC台结构简图及测点布置

从时域波形图(图2)中可以看出存在着较大的冲击,再加上峭度指标较大,远远超过了正常值(正常值为3)。因此我们初步断定,时域波形图存在的冲击很可能是齿轮故障造成的。怀疑可能是个别齿存在剥落现象而形成了凹坑,因而使齿轮在啮合时产生了较大的冲击。1.3 验证

,1 板坯振动QC台的测试诊断实例[1]

1.1 现场测试

炼钢厂板坯振动QC台结构简图及测点布置见图1。共选择了22个测点,分别沿3个方向测试。1.2 分析与诊断

110r/,f=

80 机械传动 2007年

本一致。测点8的角减速器小齿轮齿面上存在着一些凹坑。而滚动轴承正常。检修时更换了角减速器的小齿轮。检修后,再次测试时,时域波形和峭度指标都恢