机械动态监测与故障诊断

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1、第一章绪论状态监测设备：通常是人们从事生产或生活所需的各种机械和设施的总称。设备状态：就是指设备运行的工况，由设备运行过程中的各种性能参数以及设备运行过程中产生的二次效应参数和产品质量指标参数来描述。设备状态的类世包括,正常、异常和故障三种。设备状态监测是通过测定以上参数，根据参数的高低判定设备状态。故障诊断设备故障诊断：是指应用现代测试分析手段和诊断理论方法，对运行中的机械设备出现的故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并且根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施。故障诊断的内容（1）状态监测利用

2、各种传感器和监测仪表获取设备的运行状态信息，这就是信号采集。釆集到得信号还需要用信号分析系统加以处理，去除无用信息，提取能反映设备状态的有用信息（称为特征信息），从这些信息屮发现设备各主要部位和零部件的性能是处于良好状态还是故障状态，这部分内容称为“状态监测”，它包含了信号采集和信号处理。（2）故障诊断如果发现设备状态不正常或存在故障，则需要对能够反映故障状态的特征参数和信息进行识别，利用专家的知识和经验，像更生诊断疾病那样，诊断出故障类型、故障部位、故障程度、和产生故障的原因。（3）诊断决策根据诊断结论，采取

3、控制、治理和预防措施的决策。设备故障诊断技术应具备下面几种功能：（问答）•1、在不拆卸或少拆卸机械设备的条件下，能够定量的检测、评价设备各部分的运动和受力状态，缺陷和磨损状态，性能的劣化和故障状态。•2、能够确定设备的故障性质、类型程度、部位、及故障发展趋势，预测设备的可靠程度。•3、能够确定故障来源，提出整改措施。设备的故障诊断过程包括了如下几个主要环节：•信号釆集——利用各类传感器采集到能反应设备故障特性的运行参数；•信号处理一利用各种分析仪器对采集到的信息进行加工和分析处理，提取能反映故障状态、性质、类型

4、和程度的特征信息；•故障诊断——依赖人的知识和经验或诊断技术中的数学、物理方法，分析、诊断故障产生的原因，确定故障类型和发生部位；•故障防治与控制一对已确定的故障提出控制方案或预防、治理措施。第二章机械振动及信号按动力学特征：（1）自由振动（2）强迫振动（3）自激振动按振动频率：低频振动：/<10Hz中频振动：/=10-1000Hz高频振动：/>1000Hz低频振动：主要测量的振幅是位移量。这是因为在低频范围造成破坏的主要因素是应力的强度，位移量是与应变、应力直接相关的参数。中频振动：主要测量速度量。这是因为振

5、动部件的疲劳进程与振动速度成正比，振动能量与振动速度的平方成正比。零件主要表现为疲劳破坏，如点蚀、剥落等。高频振动：主要测量加速度。加速度表征振动部件所受冲击力的强度。冲击力的大小和冲击频率与加速度值正相关。第三章振动信号测试根据测量参数的分为：振动位移传感器振动速度传感器振动加速度传感器选择速度传感器时注意的问题：1、最低工作频率2、灵敏度信号预处理目的：提高信号中所包含信息的可靠性和数据分析的精度，使故障诊断的灵敏度及可靠性提高。核心：采用各种滤波技术提高信号的信噪比。根据通频带，滤波器可分为:•低通滤波器

6、•高通滤波器•带通滤波器•带阻滤波器能传输0创频带内的信号能传输河~8频带内的信号能传输〜八频带内的信号不能传输fl-fl频带内的信号模数（A/D）转换器的性能指标：转换时间转换位数分辨率通道数第四章故障诊断的信号处理方法轴心轨迹轴心运动轨迹是指轴颈中心相对于轴承坐在轴线垂直平面内的运动轨迹，简称轴心轨迹。它是一平面曲线，与幅频或相频特性曲线比较，它更加直观的反应了转轴的运动情况。轴心轨迹的测量：将2个传感器安装在转轴同一截面上，彼此互成90度，测量算法：将X、Y两个传感器所测的数值看做是轴心轨迹在小y两个方向

7、的投影，去掉其中的直流分量（平均值——传感器与轴颈表面的间隙），再按照（兀，J）坐标值进行绘制。[（Xi-X）2+（Yi-Y）2]1/2第六章旋转机械故障诊断转子不平衡的概念转子受材料质量、加工、装配以及运行中多种因素的影响，其质量中心和旋转中心线之间存在一定量的偏心距,使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰,在轴承上产生动载荷，从而引起机器振动的现象转子不平衡振动的故障特征转子的不平衡振动是在周期性离心力干扰下产生的强迫振动，转子每旋转一周，离心力经过转子或轴承上的某一点处产生一次扰动，在测点处就有一次振动响

8、应，因此它的振动频率就是转子的转速频率：0)-2吋=—n30转速频率也称为工频(工作频率)，由于转子在运行时总是残留一定的不平衡量，因此，这种频率成分很容易在频谱图上观察到。不平衡故障特征主要表现如下：1、不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图，转速频率成分具有突出的峰值。2、单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此，在时域上的波形是一个正弦波。3