设备故障诊断与维修 教学课件 作者 丁加军 第2章　设备故障的振动诊断技术.ppt

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1、设备故障诊断与维修主编丁加军第1章　绪　　论第2章　设备故障的振动诊断技术第3章　设备故障的油样及声光诊断技术第4章　机械设备的拆卸清洗与检查第2章　设备故障的振动诊断技术2.1　信号概念及分类2.2　振动测量仪器及其应用2.3　旋转机械的振动监测与诊断2.1　信号概念及分类2.1.1　信号转换与传感器2.1.2　信号传输及干扰噪声2.1.3　信号的分类2.1.4　特征信号的选择2.1.1　信号转换与传感器1)动态范围指传感器输出量与物理输入量之间维持线性比例关系的测量范围。2)灵敏度指传感器输出量与物理输入量之比。

2、3)动态特性指传感器的响应时延、幅频特性、相频特性等。4)稳定性指传感器长时间使用后灵敏度、动态范围、动态特性的变化小，重复精度高，否则要经常进行传感器的标定工作。2.1.2　信号传输及干扰噪声当传感器灵敏度较低或传感器距分析处理设备较远时，通常要使用放大器或长距离电缆，它们也像传感器一样存在灵敏度、动态范围、动态特性及稳定性的问题。传感器输出的信号包括我们感兴趣和不感兴趣的信号(噪声信号)。噪声信号通常是由于外界干扰如雷电、空间电磁波、环境温度、湿度、光照、杂质、尘埃等引起的。放大器输出的信号除了传感器输出的信号外

3、，还会附加放大器自身产生的电噪声信号。不论是哪一种噪声信号，均是有害的，有时甚至会将有用信号完全淹没。动态信号分析中的一个重要内容就是研究这些噪声信号的特点，采用各种处理技术排除这些噪声信号，获得不失真的有用信号。2.1.3　信号的分类信号可分为确定性信号与非确定性信号。所谓确定性信号是指可用数学关系式描述的信号，它又可分为周期信号及非周期信号，如正弦波、方波等是典型的周期信号，阶跃脉冲、半正弦脉冲等是典型的非周期信号。所谓非确定性信号是指不能用数学关系式描述的信号，无法预知其将来的幅值，又称为随机信号，如2.1.2

4、中提到的电噪声信号，又如在不平坦的道路上行驶的汽车，车内产生的振动就是随机振动。信号还可按其取值情况分为模拟信号和数字信号。模拟信号一般都是连续的，而数字信号则是离散的。大多数传感器输出的信号是模拟的，如各种压电式、磁电式、电容式、电涡流式及霍尔效应等类型的传感器；少数传感器输出的信号是离散的，如测量转动的圆光栅，其输出信号为脉冲，通过脉冲计数确定转过的角度。现代电子计算机只能处理数字信号，使用模拟／数字(A／D)转换器后才能处理模拟信号。2.1.4　特征信号的选择(1)信号的敏感性　机械设备故障诊断与医学诊断有许多

5、相似之处。(2)在线(On-line)与实时性　现依次对常用的可测量的运行信号说明如下。2.2　振动测量仪器及其应用2.2.1　宽频带测量简介2.2.2　早期故障检测与损坏指示2.2.3　频率分析的基本系统2.2.4　计算机辅助状态监测系统2.2　振动测量仪器及其应用图2-1　振动测量仪器逐步完善的三个等级2.2.1　宽频带测量简介图2-2　宽频带测量2.2.2　早期故障检测与损坏指示图2-3　窄带分析和宽带分析频谱2.2.3　频率分析的基本系统(1)频谱分析仪　用于机器状态监测的频率分析系统有若干种布局。图2-4　

6、同一设备两次频谱的比较2.2.3　频率分析的基本系统(2)现场动平衡　大多数引起机器过度振动的原因是不平衡，因此，许多工厂需要一种平衡转子的设备。图2-5　振动频谱和现场动平衡2.2.4　计算机辅助状态监测系统当对大量的机器进行监测时，需要采用一种更完善的系统。数据采集应直接，操作人员用一个预置的用于测试的磁带记录器在每个预定的测量点上记录振动信号的样本。每盘磁带可记录大约70个测量点的样本。在工程实验室，把有信号的磁带重放给高分辨率FFT频率分析仪。在半自动控制下，将计算机连接到分析仪，把结果频谱与以前建立的参考频

7、谱作一比较。这种方法无论是从速度还是从实验室设备的多用性来说都是有益的，它改善了检测能力，并且降低了每次测量的费用。线性频率刻度的窄带频率分析，如用FFT频率分析仪显示谐波和边带频率分量极为理想，并对以后的诊断特别有价值。如果分析仪有谱展宽功能，则频谱的任何部分细节都可被扩展，以便更详细地观察每个分量。2.3　旋转机械的振动监测与诊断2.3.1　预备知识2.3.2监测参数及分析方法2.3.3旋转机械振动评定标准目前通常是采用通频振幅来衡量机械运行状态，根据所使用传感器的种类2.3.4旋转机械典型故障辨识2.3.5滚动

8、轴承故障诊断2.3.6齿轮箱故障诊断2.3.1　预备知识(1)机械振动及其种类　机械振动是表示机械设备在运动状态下，机器上某观测点的位移量是围绕其均值或相对基准随时间不断变化的过程。(2)简谐振动及其性质　简谐振动是最基本的周期振动，各种不同的周期振动都可以用无穷个不同频率的简谐运动的组合来表示。图2-6　旋转机械振动的种类和特征2.3.1　预