典型零部件的故障诊断.docx

案 例 三 典 型 零 部 件 的 故 障 诊 断 本章教学目标： 1、理解齿轮传动故障的成固和特征 2、了解带传动故障的诊断 3、熟悉诊断方法 教学重点、难点： 教学学时： 教学手段：课件、现场教学，分组训练 教学内容： 一、典型零部件故障成因及故障信号特征 故障振动：某运动部件出现破损、磨损、疲劳失效、异常侵入运动副等，都 会使运动部件的运动状态发生变化，引起异常振动。 故障振动的频率成分为故障特征频率 故障诊断的工作方法之一： 在设备振动频率成分中寻找故障频率， 从而判断 设备的故障部位 电动机故障诊断 电力振动引起的电动机振动的基本频率成分应当是电力工频 (50HZ的整数 倍，与电动机的极对数有关。 I n = 60f/p 当电动机的机械频率部分产生故障时，故障频率与电动机基本频率应当一 致。 实际情况中， 因电动机存在滑移和相位滞后关系， 实际故障频率略低于基本 频率。 (二)电动机故障诊断 带传动故障诊断 2.1带轮质量不均衡引起的振动 振动特征：简谐振动，其频率接近电机回转频率 fr，振动相位不变化，且 振幅随n T而幅值T 主要故障原因： 带轮质量不均衡； 带轮槽几何精度及带形状不均 类型：带本身振动；由带轮几何精度超 差引起的振动 2.2带传动误差引起的振动 带本身振动： 振动形式一横波振动 基频 f = fo(1- u 2/u2) u —波速 高阶 fn = Nf = N fo(1- u 2/u2) 带轮几何精度超差或尺寸形状不均 检测：作信号平均分析，取两组同步取点：一是轮上，二是带上，分析信号 周期与哪个件运动周期吻合，就是哪个件引起的冲击振动。一般带形状误差引起 X(t)」轴的故障诊断 X(t)」 轴的故障引起的振动频率如下： （1） 轴弯曲或质量不均引起频率为 回转频率与齿轮啮合频率的振动 （2） 联轴器两轴中心线偏移不同轴 时，引起回转频率及其谐波频率的振动 质较好0X(t)质次tb）带传动误差引起的冲振动（3） 轴的松动也会引起以回转频率 为基频的振动 质较好 0 X(t) 质次 t b） 带传动误差引起的冲振动 础的故障摒因及基特征频率 特 性 一 _ _____ -?~— 特证救事 扳动方问 不何轴 fr.苛八Vr 恒定 抿細与JT无 转向撮动 为主 扳幅A和轴向梅两大- 樓间 fr* Jf* 彳 2/^p 转專唱切掘 料上下变此 爭此方向 振动为主 当离心力大于董力聘 （威输上 iEtt 京平栓向 振动为主 当丸不严^*2 ?成if「 时还存在帛同轴推砧 fr-冋输頓率匚H-轴的转遠；fK— 总之，轴引起的振动都在低频范围，三种振动可从其振动方向、振动幅值与 转速关系上判别出故障原因来。 齿轮激发的振动及其特征频率 4.1产生振动和噪声原因： 齿轮误差、失效、疲劳磨损等 4.2振动的三个特征频率点： 1） 轴回转频率 fr = n/60 转/秒 轴不同fr不同 2） 啮合频率一一每秒啮合次数 fm=Zfr Z —齿数 对于一对齿，fm1 = fm 2 = Z ifr 1 = Z 2fr 2 3） 齿轮的固有频率 振动仪号类型：调频、调幅、脉冲冲击。 为寻找故障信号，需对信号解调，找出调制频率和信号基频，然后参照齿轮 振动觉频率及特征表找故障。 m—齿数到等效质量k —等效弹簧弹性模量 4.3振动分析 1） 在判别齿轮系统异常成因时，先从时域图上分析振动类型，看它属于幅 值调制型或脉冲型，再从频谱图上分析其频率成分、 幅值大小及边频带，判断设 备异常部位、故障性质及原因。 2） 当齿轮啮合不好或齿面粗糙会引起轴向振动； 当齿轮侧隙过大时会出现. 啮合冲击。 3） 轴的弯曲变形会产生轴向力造成齿轮轴向振动 滚动轴承引起的振动及噪声 特征：滚动轴承损伤程度高低及其劣化程度都能通过轴承旋转过程中产生的 振动、噪声以及基其它可测信号加以测量与判断。 滚动轴承曲振动时频域波形如下图所示。 从图中可以看出，其波形有两个特 点：一是无冲击，二是变化慢 x(t 举例：频谱分析方法 稱加工喪面波统数引起的滚动轴承低额脉沖频率 序 号 \、披蚁数 腊 劫 旗 率 径向、角向 軸向 耐角向 轴向 1 內 环 jrt?±l 2 外 坏 Y±1 ?Z 1 ?2f. biZ宦 3 2 m 2m 2硕士人 2 mA 注5古无薑?为潦动怖数；Ofrf?号同表如耳 二、滚动轴承的故障诊断 2.1滚动轴承的振动监测技术 (1 )频率分析法 原理：滚动轴承出现故障必表现一定的特征频率成分， 在谱图上找出峰 值点的频率，进而找出故障原因。 频率种类： fr - 轴的频率 fr=n/60 fi -内环上一点与一个滚动体的接触频率 fi=fr(1+d/Dcos) fc -外环上一点与一个滚动体的接触频率 fc=fr(1