机械故障诊断技术实验指导书

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1、目录实验一常用振动诊断仪器………………………………………………1实验二振动信号的采集和预处理……………………………………….3实验三滑动轴承油膜涡动和油膜振荡……………………………….…6实验四轴承故障诊断分析………………………………………………10实验五齿轮故障诊断分析………………………………………………13实验六转子不平衡的故障特征…………………………………………1617实验一常用振动诊断仪器一、实验目的、意义通过振动测试实验，了解振动测试仪器的使用方法、测点的位置选择、振动信号的分析方法，初步理解机械振动功率谱的物理意义，加深对机械故障振动诊断技术掌握。二、实验基本

2、原理与方法基本原理：机械设备的外部振动信号可以反映机械设备内部的状态变化。通过测量机械设备外部的信号并加以处理，可以识别设备振动激励源、振动传递途径和状态变化。方法：将振动传感器安装在综合实验台的机械设备上，测量不同位置的振动信号，并进行信号的相关分析、功率谱分析等，得出机器不同位置的振动信号特征，最后选择出较好的机械振动状态监测点。三、主要仪器和耗材主要仪器：计算机、振动数据采集系统、电荷放大器、振动压电加速度传感器。(记下仪器名称)耗材：信号线、磁座、镊子、砂纸、抹布等。地点：机电系实验室一楼，机械综合实验台。四、实验方案与技术路线实验方案：（1）敲击实验：用锤子对传

3、感器安装点附近进行敲击。（2）改变采样频率，分别测取时间历程，并做频谱分析。技术路线:1．在综合实验台上选择振动测点；2．安装传感器，用信号线联接传感器、放大器、信号调理仪器、计算机等；173．启动计算机，进入测试界面；4．设置相关测试参数；5．启动综合实验台的制动器实验台；6．等电机工作稳定后开始测试；7．观察测试过程中的时间曲线和对应的频域谱图；8．分析频域谱图上的谱线产生的原因。（利用计算机画出时间曲线和对应的频域谱图，回去分析）思考题：1、从频域谱图上看，有没有机械松动的现象？为什么？时间曲线能否反映这种现象？2、本实验台的机械振动，有没有电磁激励引起的频率成分？

4、为什么？3、从敲击实验结果，你有什么新的认识？4、你能分辨出有关的滚动轴承通过振动频率成分吗？为什么？5、画出振动测试系统的组成框图。17实验二　振动信号的采集和预处理一、实验内容与目的1、了解振动信号采集、分析与处理的整个过程及注意事项；2、了解并掌握测试仪器的连接、信号的敏感参数选取、测点布置及各注意事项；3、掌握信号的时域分析、频域分析理论与特点。二、实验设备（1）振动实验台，电机及数据线等；（2）振动加速度传感器YD36（2只）：电荷灵敏度SC=7.99　PC/m.s-2；（3）DLF2通道四合一放大滤波器；（4）INV306DF　16通道智能信号采集仪；（5）C

5、oinvDasp2003专业版信号采集分析与处理系统。信号采集与分析系统基本框图如图1－1所示。振动实验台图1－1　信号采集与分析系统框图φ9数据线DLF2放大器电脑及DASP2003信号采集分析与处理系统INV306采集仪YD36传感器另外，简易诊断设备有BZ－8701A便携式测振仪。三、实验原理1、振动测量敏感参数的选取17常用的振动测量参数有加速度、速度和位移。假定振动位移信号为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1－1）则振动速度信号为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1－2）振动加速度信号为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1－

6、3）由上式可知，当传感器拾取的信号很微弱时，位移信号和速度信号幅值很小，由于频率的放大作用，加速度的信号的幅值相比相应的位移和速度分量的幅值要大得多，加速度参数在高频范围更加敏感，所以选择加速度振动信号。实用上，参数的选定可参考以下频率范围进行：低频范围（10~100Hz）――位移参数（，，，等）；中频范围（10~1000Hz）――速度或称振动烈度（）；高频范围（＞1000Hz）――加速度参数（，，）2、振动信号分析与处理（傅里叶级数）对于一个复杂的周期振动信号可以用傅里叶级数展开，即可将这个信号分解成许多不同的频率的正弦和余弦的线性叠加，即：　　　（1－4）因此，用傅里

7、级数法求频谱，实际上就是求傅里叶级数的系数、和，即：17　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1－5）则傅里叶级数的频谱幅值等于：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1－6）傅里叶级数的相位谱为：　　　　　　　　　　　　　　　　　（1－7）四、实验步骤1、根据选取的敏感参数选择振动传感器；2、合理布置测点，测点布置的是否合理，直接关系到采集信号的真空性。要注意以下：（1）所布置的测点要固定，且固定面要光滑、绝缘，并且要用特殊明显的标记符号标出。因为测点位置不同，测出来的信号也不同。（2）