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1、第五章典型零件系统的故障诊断§5.1齿轮的故障诊断§5.2滚动轴承的故障诊断§5.3静止设备的故障诊断§5.4发动机诊断技术5.1齿轮的故障诊断齿轮的故障特征齿轮的振动特性齿轮故障的振动诊断齿轮的故障特征齿轮的损伤形式(一)齿面损伤齿轮表面和次表面发生的各种损伤统称为齿面损伤.严重的齿面损伤,将引起故障或造成齿轮失效.齿面损伤分为齿面磨损齿面粘着撕伤齿面疲劳齿面塑性变形齿面烧伤(二)轮齿折断轮齿折断可以是局部齿,单个齿,多个齿发生折断的损伤形式.根据折断产生的机理,分为疲劳折断和过载折断,而轮齿上由于各种原因造成的裂纹是折断损伤的前兆.(
2、三)组合损伤造成轮齿孙沙锅的原因错综复杂,一种损伤是另一种损伤的先兆或继续发展的结果.因此,使用中轮齿损伤往往不是单一的基本损伤形式,而是两种或多种损伤形式的组合,并且呈现各种复杂的情况齿轮的振动特性齿轮的振动机理齿轮可以看成是以轮齿为弹簧,以齿轮本体为质量的振动系统,由于齿轮刚度周期性变化,齿轮装配误差或扭矩变化等外因引起的激振力作用,齿轮将会产生圆周方向的扭转振动.又由于轴,轴承,轴承座的变形或齿向误差等原因,圆周方向的扭转振动变会导致径向和轴向振动,从而形成轴承座的扭曲振动.对于闭式传动,振动可通过轴承和轴承座传到齿轮箱体,使箱体侧
3、壁产生振动,并激发周围的空气振动而产生噪声,对于开式传动,则三个方向的齿轮振动直接激发空气振动而产生噪声.齿轮的异常振动齿轮磨损引起的振动齿轮制造缺陷引起的振动齿轮不同轴引起的振动齿轮局部异常引起的振动齿轮故障诊断检测参数与检测周期检测部位与检测方向诊断程序和检测类型振动信号特征分析齿轮振动故障判断5.2滚动轴承的故障诊断滚动轴承的故障诊断常采用振动诊断法优点是不仅能检测运转中轴承的异常,而且具有检测轴承早期异常的能力.诊断过程通常分为:一振动监测频带二振动信号采集三振动原因识别振动监测频带滚动轴承的振动诊断是利用各种异常状态下所特有的振
4、动频率来查明异常原因.由于轴承异常所引起的振动包括1KHZ以下的低频振动,和数十KHZ的高频振动,或者是同时包含这两类频率成分的振动因而轴承的振动诊断可分为低频振动和高频振动两种诊断程序.低频振动诊断的一般程序是:由加速度振动传感器测取振动加速度的电信号,经电荷放大器后,在再通过积分器获得振动速度信号,然后在经过1KHZ的低通滤波器,对除去高频成分的信号进行频率分析.对轴承构造异常和加工面形状误差所引起的振动,可利用低频振动诊断.高频振动诊断的一般程序是:由振动加速度传感器测取电信号,经电荷放大器后,再通过1KHZ的低通滤波器获取其高频成
5、分,然后再将这种滤波后的加速度信号进行频率分析.对轴承损伤引起的异常振动可利用高频振动进行诊断.振动信号采集在一般的滚动轴承振动诊断系统中,常采用瞬态信号采集,定时信号采集以及峰值信号采集三种方法.(一)瞬态信号采集法瞬态信号采集是利用信号本身的特性进行采样的一种方法,当滚动轴承在运转中发生故障时,会是原来平稳的随机信号或周期信号发生突变,出现瞬态冲击.瞬态信号的采集正是利用其振动信号波形突变的特性来完成的.在瞬态信号采样前需先输入几个参数,触发前预存点数,采样频率和点数,触发电平及触发频率,然后计算机边进入信号采集状态.当触发条件满足时
6、就保存现行地址,并将指针指向数据区某一位置,开始瞬态信号采集的全过程,并实现自动报警.该采样方法适用与监测滚动轴承的偶然性故障.(二)定时信号采集法定时信号采集可按照预先设定的时间间隔进行采样,当定时信号采集系统进入该采样模式时,便按预先设置的参数采集信号,采样后可自动对所采集的信号按预定芳案进行计算机诊断结论.若诊断参数值超过预置指标时系统将自动报警并转下一次采集.定时信号采集法适用对连续运行机械的滚动轴承的定时检测.(三)峰值信号采集法当滚动轴承零件损伤部位进入承载区时,竟因该零件突然卸栽而引起一次冲击,紧接着发生一个衰减震荡过程,起
7、震荡频率有结构的共振频率所决定,可达数KHz或数十KHZ.振动原因识别滚动轴承震动原因的识别,通常是立足与寻找“状态模式”的变化.起一般方法是很根据测取的振动信号,除去其中的剩余信息,提取信号特征向量,竟待识别模式与已定的样板模式做对比,由此判别轴承所处的状态.通常较为有效的方法有:(一)冲击脉冲和冲击能量分析法(二)频率分析和频率调制分析法(三)包络线和包络能量分析法(四)峰态值偏度系数分析法(五)倒频谱和平均响应分析法静止设备的故障诊断工业管道,塔,槽罐以及压力容器等设备都是在静止状态下工作的.称他们为静止设备。１．工业管道的故障诊断
8、２．长输管线的泄漏诊断３．压力容器的故障诊断４．弹性结构件故障的振动诊断５．静止电气设备的故障诊断工业管道的故障诊断一管道泄漏故障的原因1管材不能适应使用条件的要求2管子本身质量问题3管子弯头
