一、簡易診斷法(僅判斷有無異常)
1、測(cè)定部位的選擇
(1)測(cè)定部位不要改變,以保證前提一致,最好是軸承座。
(2)測(cè)頭接觸表面光滑牢固。
(3)一般在垂直、軸向兩方向上測(cè)量。速度需三個(gè)方向,加速度一個(gè)方向即可。
軸承座露在外面,測(cè)定部位:軸承座;軸承座在內(nèi)部,測(cè)定部位:軸承座剛性高的部位或基礎(chǔ)。
故障引起的沖擊振動(dòng)以半球面波方式向外傳播,在零件界面?zhèn)鬟f一次,能量損失約80%。傳感器放在承載方向時(shí)靈敏度為100%,45度方向?yàn)?5%,軸向僅為2%。
2、測(cè)定參數(shù)
軸承振動(dòng)頻率范圍在幾HZ到數(shù)千HZ。一般小于10HZ測(cè)位移;10HZ至1KHZ (中頻),測(cè)速度;大于1KHZ (高頻),測(cè)加速度(常用于大于10KHZ )。
常用速度和加速度,為去除其它振動(dòng)信號(hào),用濾波器取所需帶寬。
正常工作的零件的幅值服從正態(tài)分布,異常情況下某一頻率的幅值分布會(huì)比較集中。
3、測(cè)定周期
測(cè)定時(shí)間間隔取決于經(jīng)濟(jì)性,且不漏異常情況,越短越好。
4、判別標(biāo)準(zhǔn)
●絕對(duì)值判別標(biāo)準(zhǔn)和相對(duì)判別標(biāo)準(zhǔn),兼用。
●適用于所有軸承的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)是不存在的,同一種軸承用于不同的場(chǎng)合其判別標(biāo)準(zhǔn)也是不同的。所以一定要注意使用場(chǎng)合選擇合適的判別標(biāo)準(zhǔn)。
●低頻部分的絕對(duì)值判別標(biāo)準(zhǔn)難以確定,用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或相對(duì)判定法,故對(duì)于同時(shí)存在高、低頻的軸承振動(dòng)要用兩個(gè)判別標(biāo)準(zhǔn)來判別。
目前,國際和國內(nèi)關(guān)于機(jī)器振動(dòng)測(cè)量與評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)共有兩個(gè)系列。ISO 7919(GB/T11348)系列“旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動(dòng)的測(cè)量和評(píng)定”,測(cè)量與評(píng)價(jià)的是軸的振動(dòng)位移。ISO/TC10816(GB/T6075) 系列“在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量與評(píng)價(jià)機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)”測(cè)量與評(píng)定的是軸承座的振動(dòng)烈度。目前ISO/TC108已發(fā)布的狀態(tài)檢測(cè)與診斷國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)有11項(xiàng),正在進(jìn)行的新國際標(biāo)準(zhǔn)工作項(xiàng)目有7個(gè),包括:
1) ISO/DIS 13374-2機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷,數(shù)據(jù)處理,通信與表示,第2部分:數(shù)據(jù)處理。
2) ISO/DIS 18434-1,機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷,熱成像,第1部分:一般指南。
5、簡易診斷
①首先檢查潤滑狀態(tài),加油后數(shù)小時(shí)數(shù)天后測(cè)量,發(fā)現(xiàn)振動(dòng)明顯增大,則要判別是否異常。
②根據(jù)各自情況制定出專門的絕對(duì)值標(biāo)準(zhǔn),測(cè)定同條件下的振動(dòng)初始值,即相對(duì)值判別標(biāo)準(zhǔn)。
③確定判定方案,包括:位置、方向、參數(shù)、周期等。
④測(cè)量振動(dòng)信號(hào),作出比較判斷或進(jìn)一步作譜分析。
方法:
(1)沖擊脈沖法( SPM法):軸承缺陷如疲勞剝落、裂紋、磨損等會(huì)產(chǎn)生脈沖衰減振動(dòng),隨著故障的發(fā)展,脈沖值逐漸增大,當(dāng)達(dá)到初始能量的1000倍時(shí) 就認(rèn)為軸承報(bào)廢。
(2)峰值監(jiān)測(cè)
(3)峭度監(jiān)測(cè):適合于脈沖故障
二、低頻信號(hào)診斷法
通過直接測(cè)量滾動(dòng)軸承損壞出現(xiàn)的振動(dòng),從振動(dòng)譜圖上觀察突出的譜線頻率來診斷軸承故障。如果在圖上出現(xiàn)了異常振動(dòng)的特征頻率成分時(shí),就認(rèn)為對(duì)應(yīng)的缺陷存在。
如果其他零件的干擾噪聲和故障頻率非常接近時(shí),會(huì)產(chǎn)生擾作用,這時(shí)可以采用同期時(shí)間平均信號(hào)處理方法(相干濾波)來分離信號(hào)。
三、包絡(luò)法(共振解調(diào)法)
軸承發(fā)生故障時(shí),將引起一系列沖擊脈沖,在頻域中含有基頻及其一系列高階諧波,其脈沖間隔,即脈沖的重復(fù)速率是指示故障部位的重要信息由于重復(fù)速率容易倍背景噪聲所淹沒,從原始信號(hào)尋找重復(fù)速率比較困難,一般要采用包絡(luò)法(共振解調(diào)法)來找出這些諧波。
包絡(luò)法中,信號(hào)先被濾去其他低頻分量(燥聲)而只取經(jīng)調(diào)制的高頻分量(高頻自由衰減振動(dòng)),再經(jīng)放大、濾波后送入峰值跟蹤器解調(diào)(或低通濾波器),即可得到原來的低頻脈動(dòng)信號(hào),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軸承缺陷的頻譜分析。
所得解調(diào)波與故障脈沖有唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系,解調(diào)波的幅度反映故障嚴(yán)重程度,而解調(diào)波的基頻為軸承故障頻率(特征頻率)包絡(luò)法的優(yōu),點(diǎn)是它有效地消除了各種低頻成分的干擾,更為突出地顯示故障的頻譜特征,提取有用信息使診斷結(jié)果更準(zhǔn)確。
經(jīng)過處理后的頻譜圖顯示了脈沖的振動(dòng)頻率。與特征頻率比較可以找出故障的原因。
圖中a、c無故障,b、d有故障,a、b低頻信號(hào)接收法,c、d包絡(luò)法
四、聲發(fā)射診斷法
當(dāng)零件多時(shí)或系統(tǒng)復(fù)雜時(shí),振動(dòng)信號(hào)分析法信號(hào)復(fù)雜而受到限制。
聲發(fā)射:當(dāng)固體受力的作用時(shí),由于內(nèi)部缺陷的存在,會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,使塑性變形加大或形成裂紋及擴(kuò)展,這時(shí)均要釋放彈性波(應(yīng)變能)。
原理:
疲勞斷裂一一交變載荷作用, 金屬產(chǎn)生錯(cuò)位運(yùn)動(dòng),首先產(chǎn)生疲勞裂紋,再沿著最大切向應(yīng)力方向擴(kuò)展(一般是外圈),直至斷裂。
疲勞磨損——循環(huán)接觸壓應(yīng)力周期地作用在摩擦表面上,金屬晶格的彈性應(yīng)力達(dá)到臨界值就會(huì)產(chǎn)生微觀裂紋,進(jìn)而擴(kuò)展出現(xiàn)麻點(diǎn)、微粒脫落。
這些軸承故障的發(fā)生與發(fā)展都伴隨著聲發(fā)射信號(hào)的發(fā)出。金屬材料聲發(fā)射頻率為幾十到幾百兆赫,信號(hào)強(qiáng)度為幾微伏到幾百伏。故障的聲發(fā)射明顯強(qiáng)于燥聲的聲發(fā)射。所以以聲發(fā)射信號(hào)作為分析源,來研究其頻譜。(特別用于初期診斷效果好)。
聲發(fā)射法特點(diǎn):
1、特征頻率明顯
用振動(dòng)加速度計(jì)和聲發(fā)射傳感器在同部位測(cè)得信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,比較如圖。
2、預(yù)報(bào)故障時(shí)間早
軸承微裂紋的擴(kuò)展有一個(gè)過程,這個(gè)階段不足以引起明顯振動(dòng)而只要有裂紋產(chǎn)生就有聲發(fā)射。
五、軸承其他診斷方法
1、油液分析法;
2、油膜電阻診斷法——軸承零件之間有較好的油膜則內(nèi)外圈之間的電阻大,可達(dá)兆歐,不受尺寸限制,但低速不行,不適合點(diǎn)蝕診斷。
3、光纖檢測(cè)診斷法;
4、溫度檢測(cè)法;
5、間隙測(cè)定診斷法。
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