常見(jiàn)問(wèn)題

壓力機(jī)的振動(dòng)故障診斷

發(fā)布時(shí)間:2014-03-06 00:10:59　作者: 信息來(lái)源:

1、機(jī)械振動(dòng)及其常用診斷方法

　　振動(dòng)現(xiàn)象在日常生活中司空見(jiàn)慣，是幾乎無(wú)法避免的自然現(xiàn)象。但對(duì)于機(jī)械設(shè)備而言，振動(dòng)卻往往會(huì)造成不利的后果，會(huì)造成機(jī)械設(shè)備的使用壽命縮短，也會(huì)影響操作人員的正常工作�，F(xiàn)有的研究已經(jīng)表明，機(jī)械設(shè)備的異常振動(dòng)往往設(shè)備故障的都和某種類(lèi)型的機(jī)械故障有著密切的相關(guān)關(guān)系，有大約70%以上的機(jī)械故障都會(huì)以振動(dòng)（或者噪聲）的形式表現(xiàn)出來(lái)，因此將振動(dòng)作為輔助判斷設(shè)備故障的依據(jù)是可行的。而且從故障預(yù)防的角度來(lái)看，對(duì)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)的早期檢測(cè)也能夠起到防微杜漸，預(yù)防較大事故的作用。

　　機(jī)械壓力機(jī)作為一種鍛壓設(shè)備，具有非常廣泛的用途。隨著壓力機(jī)本身噸位的加大，以及運(yùn)行速度和精度的提高，維護(hù)問(wèn)題就成了非常重要的事項(xiàng)，對(duì)于很多大噸位的壓力機(jī)而言，甚至于幾乎不可能進(jìn)行完整的拆機(jī)檢修。因此采用振動(dòng)作為故障診斷的手段具有很大的必要性，也能夠?yàn)樵O(shè)備的后續(xù)設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供有益的參考。從現(xiàn)有的壓力機(jī)故障診斷主要從兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行，一是針對(duì)齒輪箱，二是針對(duì)導(dǎo)軌和滑塊這一往復(fù)機(jī)構(gòu)。對(duì)著兩類(lèi)故障，一般都可以采取振動(dòng)分析法來(lái)進(jìn)行診斷。

　　2、振動(dòng)測(cè)試及信號(hào)分析

　　2.1振動(dòng)測(cè)試的原理

　　要同過(guò)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)特征來(lái)判斷故障類(lèi)型，首先需要完成設(shè)備的振動(dòng)測(cè)試，掌握設(shè)備運(yùn)行中振動(dòng)的第一手資料，其目的是掌握設(shè)備動(dòng)態(tài)特性，從中判別可能潛在的故障類(lèi)型，這一方面較為成熟的技術(shù)是振動(dòng)測(cè)試診斷技術(shù)。其原理是通過(guò)對(duì)設(shè)備施加不同類(lèi)型的激勵(lì)源，讓激勵(lì)作用在設(shè)備上產(chǎn)生振動(dòng)和傳播，當(dāng)振動(dòng)傳播到設(shè)備零件表面時(shí)，零件附近的空寂振動(dòng)而產(chǎn)生聲波，通過(guò)分析這些振動(dòng)和聲波來(lái)判斷設(shè)備的工作狀態(tài)。

　　2.2振動(dòng)測(cè)試的內(nèi)容

　　在一次振動(dòng)試驗(yàn)中，可供采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型是多種多樣的，從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，在振動(dòng)測(cè)試中一般選擇以下3類(lèi)最重要的測(cè)試內(nèi)容：①振動(dòng)參量在振動(dòng)測(cè)試中選擇的測(cè)試參量會(huì)選擇特征點(diǎn)上的位移、速度、加速度、壓力，以及角速度、角加速度等；②系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試壓力機(jī)械的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性指的物理參數(shù)、模態(tài)參數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)等；③動(dòng)力強(qiáng)度測(cè)試動(dòng)力強(qiáng)度測(cè)試一般用來(lái)檢驗(yàn)壓力機(jī)在特定環(huán)境下振動(dòng)特性，其目的在于檢驗(yàn)設(shè)備是否滿(mǎn)足一定振動(dòng)條件下的工作強(qiáng)度要求。

　　2.3振動(dòng)信號(hào)的分析與處理

　　振動(dòng)信號(hào)的分析需要借助于信號(hào)分析儀器，對(duì)干擾噪聲進(jìn)行過(guò)濾后進(jìn)行譜分析，對(duì)位于不同時(shí)域范疇的信號(hào)，需要把測(cè)得的時(shí)間歷程信號(hào)按照某種信號(hào)處理方法（如傅里葉變換等）來(lái)進(jìn)行頻域分析（相位譜、功率譜等）。常用的分析方法有時(shí)域分析法、相關(guān)分析法、頻域分析法、倒頻譜分析法等。

　　3、常見(jiàn)振動(dòng)故障判別

　　3.1傳動(dòng)系統(tǒng)故障頻率分析

　　在壓力機(jī)械中機(jī)械振動(dòng)的頻率和轉(zhuǎn)速成整倍數(shù)關(guān)系，即同步振動(dòng)，這是壓力機(jī)在工作時(shí)最為常見(jiàn)的振動(dòng)形式，在正常工作的情況下，其振動(dòng)頻率是較為恒定的。因此在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的故障頻率的步驟可按下面的步驟來(lái)進(jìn)行：①對(duì)壓力機(jī)的每個(gè)轉(zhuǎn)軸確定其相對(duì)轉(zhuǎn)速，作為基準(zhǔn)值；②在考慮轉(zhuǎn)軸的前提下，計(jì)算轉(zhuǎn)軸頻率、葉片通過(guò)頻率等故障頻率；③將在特定位置上采集的各類(lèi)振動(dòng)信號(hào)疊加得到時(shí)域波形，該波形實(shí)際上包含了多種振動(dòng)（噪音和其他類(lèi)型的振動(dòng)等），通過(guò)對(duì)時(shí)域波形的分解，可以得到不同轉(zhuǎn)軸和齒輪上的基準(zhǔn)頻率，從而可以繪制壓力機(jī)傳動(dòng)裝置部件的頻率序列，可為故障狀態(tài)下的頻率分析提供參考。

　　3.2齒輪（箱）的振動(dòng)故障診斷

　　齒輪的振動(dòng)頻率取決于每齒的嚙合，即以嚙合頻率來(lái)作為齒輪的振動(dòng)頻率，因此齒輪的異常振動(dòng)主要來(lái)自于齒輪在制造和裝配過(guò)程中的誤差，如偏心誤差、齒形誤差以及齒距誤差等。此外，也可能存在在使用過(guò)程中的機(jī)械損傷而導(dǎo)致的異常振動(dòng)（這類(lèi)振動(dòng)通常都和設(shè)計(jì)缺陷和裝配不良有關(guān)），這類(lèi)異常振動(dòng)的成因表現(xiàn)為齒輪齒面磨損、齒面膠合擦傷、齒面疲勞及斷裂等。

　　對(duì)齒輪故障進(jìn)行振動(dòng)診斷時(shí)，需要對(duì)幾種常見(jiàn)的故障類(lèi)型分別排除。在診斷是否存在齒距誤差時(shí)，就需要觀察齒輪在單位周期內(nèi)的轉(zhuǎn)速是否均勻。當(dāng)確實(shí)卻在齒距誤差時(shí)，嚙合振動(dòng)頻率也會(huì)表現(xiàn)出一定的周期性，此時(shí)需對(duì)比齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率和嚙合頻率來(lái)綜合判定。如果齒輪制造材料出現(xiàn)問(wèn)題，齒輪可能會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榛剞D(zhuǎn)質(zhì)量不平衡而出現(xiàn)周期性的振動(dòng)（表現(xiàn)形式有點(diǎn)類(lèi)似于偏心機(jī)離心錘），也需要計(jì)算齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率和嚙合頻率。當(dāng)齒輪存在偏心問(wèn)題時(shí)，其表現(xiàn)通常是齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)一周中的壓力出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致嚙合頻率振動(dòng)的幅值受到旋轉(zhuǎn)頻率的制約。當(dāng)齒輪存在局部缺陷，齒輪在嚙合過(guò)程中的振動(dòng)幅度通常都會(huì)非常明顯，會(huì)在振動(dòng)波形上表現(xiàn)出突出周期性脈沖幅值。

　　3.3軸故障的振動(dòng)診斷

　　壓力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸可能因?yàn)橹圃�、安裝過(guò)程中的問(wèn)題，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中零件損壞或軸彎曲等導(dǎo)致軸系的質(zhì)量分布不均，偏心慣性力會(huì)形成在轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生橫向強(qiáng)迫振動(dòng)的周期激蕩力，這種周期性的激蕩力可能形成軸系的共振，給軸系造成最大破壞，因此轉(zhuǎn)動(dòng)軸不平衡所造成的危害必須引起高度重視。轉(zhuǎn)軸不平衡故障的振動(dòng)特點(diǎn)是振動(dòng)的方向以徑向?yàn)橹鳎湔駝?dòng)頻率和旋轉(zhuǎn)頻率直接相關(guān)，且旋轉(zhuǎn)頻率占主要成分，轉(zhuǎn)軸不平衡振動(dòng)波的相位和旋轉(zhuǎn)標(biāo)記的具有同步性，其振幅和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速總體上呈正比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快，振幅越大，轉(zhuǎn)速越小振幅越小，但在共振處會(huì)形成最大的振幅。在考慮轉(zhuǎn)軸類(lèi)的振動(dòng)診斷時(shí)，還應(yīng)當(dāng)考慮到另外一種情形，即由于裝備誤差、箱體變形等造成的軸對(duì)中不良（不同軸）在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所導(dǎo)致的振動(dòng)。因?yàn)檩S對(duì)中不良所導(dǎo)致的振動(dòng)的振幅變化不大，和轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速不存在明顯的正比關(guān)系，加上振動(dòng)方向一般為軸向振動(dòng)而不是徑向振動(dòng)，因此不會(huì)引起共振問(wèn)題。

　　此外，如果出現(xiàn)機(jī)械松動(dòng)，通常由于安裝不良或緊固不牢導(dǎo)致，也可能是工作時(shí)間太長(zhǎng)零件局部磨損導(dǎo)致。這一類(lèi)型的振動(dòng)一般出現(xiàn)在垂直方向，在振動(dòng)時(shí)具有較為明顯的方向性。從振動(dòng)的頻率來(lái)看，會(huì)在頻率監(jiān)測(cè)儀器上留下較大的倍頻分量，不論是高次諧波還是分?jǐn)?shù)諧頻分量，都會(huì)表現(xiàn)出隨著時(shí)間的推移而增大的趨勢(shì)。從振幅的特點(diǎn)上看，時(shí)域波形會(huì)較為不規(guī)則，很少出現(xiàn)規(guī)律的周期性信號(hào)，但可能存在較大的脈沖信號(hào)凸顯，振幅會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的變化而表現(xiàn)出跳躍的跡象。在相位方面，機(jī)械松動(dòng)故障的振動(dòng)會(huì)與旋轉(zhuǎn)標(biāo)記同步。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　壓力機(jī)的振動(dòng)故障診斷可以有經(jīng)驗(yàn)的工人來(lái)臨場(chǎng)判斷，但對(duì)于一些故障初期的振動(dòng)特性通常無(wú)法人工判斷，需要借助于專(zhuān)門(mén)的振動(dòng)測(cè)試儀器，對(duì)新機(jī)器繪制正常狀態(tài)下的振動(dòng)頻率圖譜，并定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試判斷可能的振動(dòng)故障。

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