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齿轮减速机故障的振动与噪音诊断策略

编辑:正名机械发布时间:2020-06-08

       齿轮减速机状态监视和故障诊断最常用的诊断方法是振动噪声诊断方法。在监测  和诊断过程中,一定要注意保证测点和齿轮减速机的工况(转速、负荷)的一致性。

       1.测点的选择

       因为故障诊断是建立在对测点采集到的信号分析处理的基础上,它实际上是以测点上采集到的信息来模拟真实的工况,因此测点的选择一定要保证所采集的测点信息与齿轮减速机实际工况的一致性。


       2.建立档案

       齿轮减速机因结构的复杂性,其振动的频率成分很多,故需要在建立档案的基础  上来分析和判断是否存在故障,并在此基础上进行故障诊断。建档可包含以下几个方面:

       ⑴机器特征参数的建立主要是建立各轴的转频、齿轮啮合频率、滚动轴承运动学和动力学特征频率,为建挡和诊断建立相关参数表。在建立机器特征参数过程中,一定要详细地分析被测设备的传动链,各轴的转速可以通过电动机的转速和传动链计算得到,或通过实测某一轴的转速和传动链计算得到。

       ⑵在齿轮减速机正常工作状态下,通过对多台同类设备和对同一设备的多次测量,建立被诊断齿轮减速机各测点的振动速度的时域信号和包络时域信号特征值的档案值,振动加速度的中高频频域档案,振动速度的低频档案,并建立相应的频谱界限档案,或通过声级计建立噪声级和各倍频程的界限档案,这些值和界限档案是珍断故障的基础。


       3.加速度和速度诊断策略

       振动速度的频率测量范围一般在10~100Hz,其均方很值的大小就是振动烈度,且一般其他高频干扰频率成分对振动速度的影响不大,所以最好用来作为监测量来测量齿轮减速机振动烈度的变化趋势,判断是否发生故障。振动速度的频谱和细化谱分析可以观察各轴转频和咱合频率的幅值变化情况以及是否有边频带形成。

振动加速度的频率测量范围一般在1~1000Hz,对啮合频率和滚动轴承等高频振动频率成分的变化更加敏感,且其他高频干扰成分对其影响很大,所以一般不用均方根值的大小作为监测量来测量齿轮减速机振动烈度的变化趋势和判断是否发生故障,而用加速度的对冲击性故障敏感的峭度、峰值指标和包络均方根值的大小作为监测量来判断和诊断故障。振动加速度的频谱和细化谱分析可以观察各 轴啮合频率的幅值变化情况以及是否有边频带形成。


       4.平稳信号和冲击振动信号(调制信号)

       在齿轮减速机振动噪声故障诊断中,重要的诊断策略之一是注意区分平稳信号和 冲击信号。如果是平稳信号,一般是无故障和齿轮均匀磨损情况。而齿轮齿形误差、齿面点蚀和疲劳剥落、断齿、轴不平衡、轴轻度弯曲、轴严重弯曲、箱体共振、轴向窜动、滚动轴承的内、外环或滚动体的点蚀和疲劳剥落都会产生冲击信号或调制信号。

在故障产生的冲击信号或调制信号中,一般是有规律的二阶循环平稳信号,以故障所在轴的转频或齿轮的啮合频率为周期,或是滚动轴承的通过频率为周期  的冲击或调制信号。但在一些严重故障的情况下,冲击信号是无规律的。比较有代表性的这类故障是滚动轴承的内、外环发生多处不均匀的大面积疲劳剥落故障,这类故障的特点是在轴旋转一周发生了多次无规则的冲击振动,或者滚动轴承的滚动体通过-周时产生多次无规则的冲击振动。


       5.振动信号处理方法选用策略

       由于振动信号的时域均方值反映平均振动能量,时域峰值、峭度和峰值指标在一定程度上反映出振动信号是否含有冲击成分,而包络时域均方值可直接反映  出振动信号包络大小,峰值、峭度和峰值指标则可直接反映出振动冲击信号的尖锐程度,所以在时域一般选用这四个特征值作为诊断参量。在齿轮减速机故障诊断中,频谱主要用于分析振动加速度信号中齿轮啮合频率和轴承内、外环固有频率等中高频成分;细化谱主要用于分析振动速度信号中各轴转频和轴承各组件通过频率等低频成分;解调谱主要用于分析振动加速度信号中各轴转频和铀承各组通过频率等低频成分。


       6.噪声的测试和信号处理方法诊断策略

       利用噪声监测和诊断齿轮减速机的故障必须保证一个前提,在被测设备测点位置由其他噪声源传来的背景噪声比较小,至少要低于被测设备噪声20dB以下,以保证被测噪声信号中主要是被测对象的信号。噪声测试主要以加权声级的大小为主,噪声频谱分析以线性、1/3倍频程、倍频程和等间隔频率的频谱分析为主。

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