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滾動軸承是各種旋轉(zhuǎn)機械中應(yīng)用最為廣泛的一種機械部件,也是最易損壞的元件之一。旋轉(zhuǎn)機械的許多故障都與滾動軸承有關(guān),滾動軸承工作性能的好壞直接影響到整臺機器的工作性能。據(jù)統(tǒng)計,在使用滾動軸承的旋轉(zhuǎn)機械中,由于滾動軸承損壞而引起的故障約占30%。
因此,對滾動軸承工作狀態(tài)的監(jiān)測及其故障診斷技術(shù)的研究工作越來越受到人們的重視。目前已有較多的專門針對滾動軸承的故障診斷技術(shù),如CSl( Emerson)的 Peakvue, Entek( RockwelAutomation)的gSE,SKF的ESP(包絡(luò))等,都是比較有效的檢測手段。
Peakvue技術(shù)原理
Peakvue技術(shù)是艾默生的專利技術(shù)(美國專利號:689553) Peakvue是捕捉給定時間間隔里時域波形峰值的振動信號分析方法。當出現(xiàn)金屬之間發(fā)生摩擦或撞擊時就會產(chǎn)生應(yīng)力波。早期的疲勞剝落、齒輪和軸承缺陷、摩擦磨損和沖擊等等都會產(chǎn)生應(yīng)力波。高級專利技術(shù) Peak Vue正是采集和監(jiān)測這些短暫的應(yīng)力波獲得應(yīng)力波的峰值及其出現(xiàn)的頻率并轉(zhuǎn)換為頻譜進行分析。對于一般的采樣過程采樣時間間隔通常由分析帶寬決定遵循采樣定理。對絕大多數(shù)分析儀或數(shù)據(jù)采集器來說該時間為(2.56 X imax)的倒數(shù)。然而 Peak Vue采用了高速采樣技術(shù)對于高通濾波后的信號每秒鐘的采樣點數(shù)量固定為10萬個。之后再對這些峰值(波形)進行采樣和處理得到 Peakvue波形和頻譜。
Peakvue技術(shù)的優(yōu)點
相對于其他診斷技術(shù)如調(diào)制解調(diào)等 Peak Vue技術(shù)具有以下優(yōu)點1) Peakvue的時域波形真實反映了設(shè)備的沖擊從時域波形的幅值就可以判斷出故障的嚴重程度2)跟蹤 Peakvue趨勢就可以準確判斷設(shè)備的故障是否嚴重何時需要維修;3) Peakvue技術(shù)并不限于中頻范圍它可以監(jiān)測高速和極低轉(zhuǎn)速(如每分鐘幾轉(zhuǎn)的滾動軸承)的沖擊故障因此對于分析低速設(shè)備的軸承故障來說極為準確有效。
RockwelAutomation
峰能量(gSE)指滾動體撞擊微裂紋和缺陷所產(chǎn)生的振動能量的尖峰。振尖峰能量是這種重復的瞬態(tài)機械撞擊所產(chǎn)生的能量強度的度量:利用加速度傳感器在一定的高頻范圍內(nèi)檢測測振動能量。在這一高頻范圍內(nèi)機械沖擊能量會激起加速度傳感機器結(jié)構(gòu)的自振頻率這些響應(yīng)頻率作為載波頻率與滾動軸承的故暲頻率調(diào)制。沖擊能量的強度是脈沖振幅和重復率的函數(shù)由此沖擊引起能由加速度傳感器并且由獨特的過濾和檢波電路加以處理信號測量的大表示為所以當滾動軸承出現(xiàn)故障時其所產(chǎn)生的脈沖能量所激發(fā)的振能量會明顯增大。因此尖峰能量在滾動軸承狀態(tài)監(jiān)測中非常有效果。
不平衡、不對中和機械松動等旋轉(zhuǎn)機械常見故障頻率信號總是體現(xiàn)在機械轉(zhuǎn)速頻率并且集中在中低頻段(5Khz滾動軸承和齒輪等出現(xiàn)剝落裂紋、銹蝕、壓痕、內(nèi)外圏、保持架故障時其運轉(zhuǎn)過程生非常尖銳的時域脈沖信號gSE采用高通濾波濾除一些低頻率的振動信號即不平衠等故障頻率信號而保留高頻率的滾動軸承故障信號分析。將濾波信號通過一個峰峰值波器輸出信號是一鋸齒信號波形。對這一鋸齒形信號做進一步處理可得到峰值能量的通頻幅值(gSE值)和峰值能量譜(gSE頻譜)
由gSE譜可以確地看到滾動軸承缺陷部障頻率gSE譜中最大幅值譜線對應(yīng)的頻率f即是軸承出現(xiàn)故障部件的故暲頻率比較標故障特征頻率外圏BPFI內(nèi)圏BSF滾動體保持架)就可以判斷出軸承出現(xiàn)故障的部分。
包絡(luò)
包絡(luò)分析是故障診斷中最有效的方法之一。它可以清楚地指示故障的位置以及嚴重程度。包絡(luò)分析法主要是通過選取有用的共振頻率區(qū)通過濾波、平移、變換獲得包合故障頻率的低頻包絡(luò)信號對此包絡(luò)信號進行頻譜分析即可診斷出故障亦稱包絡(luò)解調(diào)。包絡(luò)調(diào)解把與故障有關(guān)的信號從高頻調(diào)制信號中調(diào)解出來從而避免與其他低頻干擾的混淆具有很高的診斷可靠性和靈敏度包絡(luò)分析法的分析步驟是:
1、比較正常與故障信號功率譜找出差值最大點作為截取頻段的依據(jù)。
2、畫出故障信號的頻譜圖根據(jù)功率譜所截取的頻段對頻譜圖進行濾波移位。
3、對所截取的信號幅值上翻倍、補零，長度變?yōu)閮杀丁?/p>
4、將復頻域信號變換到時域。
5、將時域信號做傅里葉變換到頻域。
6、提高頻域分辨率，做細化譜。
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