機(jī)床故障信息的分析方法
2021-10-30 06:41
目前，對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷有許多方法，而基于振動(dòng)信號(hào)的診斷是普遍采用的方法之一。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生異常時(shí)都會(huì)引起振動(dòng)信號(hào)的變化，一般來(lái)說(shuō)，機(jī)床故障的60%~70%是通過(guò)振動(dòng)和由振動(dòng)輻射出的噪聲反映出來(lái)的。因此，可根據(jù)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析，在不停機(jī)、不解體的情況下，掌握機(jī)床的故障情況，包括故障的原因、部位以及劣化程度。實(shí)際上，由于結(jié)構(gòu)上原因，機(jī)床工作伴隨著振動(dòng)是正常現(xiàn)象，也就是說(shuō)，振動(dòng)本身不能作為故障特征，只有異常振動(dòng)信號(hào)才可能包含某種故障信息。
一般情況下，機(jī)床振動(dòng)的時(shí)域信號(hào)總是雜亂無(wú)章的，不管是正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)，很少有故障信息直接顯現(xiàn)，要獲得故障信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行某種分析處理。這里介紹幾種常用的振動(dòng)信號(hào)分析方法。
(1)狀態(tài)監(jiān)測(cè)
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)通常是指通過(guò)測(cè)定設(shè)備上測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)(位移、速度或加速度)來(lái)檢查狀態(tài)是否正常，?？烧J(rèn)為超過(guò)允許值的大小表示故障的嚴(yán)重程度。當(dāng)它達(dá)到某一給定值(不同的設(shè)備有不同的標(biāo)準(zhǔn))時(shí)就應(yīng)停機(jī)檢修，若對(duì)設(shè)備進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，便可獲得設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢(shì)規(guī)律，從而對(duì)剩余使用壽命做出估計(jì)，并可進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)所獲得的振動(dòng)信號(hào)還可以用于進(jìn)一步的故障分析。
(2)時(shí)域分析
直接對(duì)振動(dòng)時(shí)域信號(hào)的時(shí)間歷程進(jìn)行分析是故障診斷和單的方法，特別是當(dāng)信號(hào)中含有諧波信號(hào)、周期信號(hào)或短脈沖信號(hào)時(shí)。直接觀察時(shí)域波形可以看出周期、諧波和脈沖等，利用波形分析可直接識(shí)別共振現(xiàn)象和拍頻現(xiàn)象。例如當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)中有齒輪斷齒時(shí)，斷齒齒輪每轉(zhuǎn)一周就會(huì)出現(xiàn)一次沖擊，時(shí)域上表現(xiàn)為幅值很大的沖擊型振動(dòng)。
(3)頻譜分析
機(jī)床振動(dòng)信號(hào)大都是有多種激勵(lì)信號(hào)合成的復(fù)雜信號(hào)，按照傅里葉分析原理，這種復(fù)雜信號(hào)可以分解為一系列諧波分量(頻率成分)，對(duì)于線性系統(tǒng)，各諧波分量代表著相應(yīng)頻率激勵(lì)力，對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)的某些特征頻率。因此對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換可以分析、計(jì)算出振動(dòng)能量在頻率軸上的分布，通過(guò)對(duì)振動(dòng)能量集中的頻率分析可以判斷故障的起因。
(4)倒譜分析
倒譜分析也稱二次譜分析，數(shù)學(xué)上倒譜為功率譜對(duì)數(shù)值的傅里葉逆變換。倒譜是檢測(cè)復(fù)雜譜圖中周期分量的有力工具，尤其在機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷中具有的優(yōu)越性。由于機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪軸承較多，振動(dòng)信號(hào)中調(diào)制現(xiàn)象比較普遍，譜圖中譜線密集，肉眼難以識(shí)別其周期性，利用倒譜可以將原來(lái)譜圖上成族的變頻帶譜線化為單根譜線，便于系統(tǒng)特征頻率的識(shí)別。
