振动筛梁断裂故障诊断方法探究

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1、振动筛梁断裂故障诊断方法探究　　【摘要】研制了振动筛实验模型，并开发了振动筛梁断裂故障实验测试系统，利用双轴加速度传感器采集振动筛的加速度信号，并通过A/D转换将数据保存到工控机中。比较实验测试系统得出的模型筛特征频率与理论频率，相对误差小于4.2%，验证了硬件与软件系统的准确性；同时将模型筛与香蕉直线振动筛的时域谱、频域谱、功率谱的对比，其相对误差小于1.25%，验证了可以利用模型筛进行试验来得到振动筛的固有特性参数；在振动筛实验模型正常工作和梁断裂的情况下，将时域谱、频域谱、功率谱特性进行对比，得到了基于时域谱、频域谱、功率谱的故障诊断方法。

2、【关键词】振动筛；故障诊断；测试系统1.引言7振动筛是一种广泛用于散体物料分级的设备，广泛应用于选煤、选矿等工业领域，它是利用振动特性来满足生产中工艺过程和工作过程要求的。振动筛在工作过程中，环境恶劣，复杂的承载条件与长时间的连续工作，筛箱侧板开裂、主梁断裂、筛板松动损坏、轴承损坏等经常发生，设备结构的损伤是不可避免的[1][2]。同时由于国内使用的振动筛大部分是由国外进口，一旦出现故障，维修周期长，导致巨大的经济损失。由于缺乏必要的检测手段和设备，无法对设备的故障进行有效的检测，特别是对于通过肉眼及经验无法判断的隐性故障。因此，研究振动筛关键部

3、件的故障规律，建立以设备状态为基础的预防维修体制，及早发现故障征兆，实现故障早期诊断和预报，实现振动筛结构损伤的在线监测，具有重要的实用价值和现实意义。2.振动筛实验模型搭建由于故障诊断系统开发需要大量的数据，包括振动筛正常工作时的数据、故障数据，但是传统的故障诊断方法中很少记录发生故障时各种特征数据，不同故障数据特征不同，很难在现场采集，因此需要开发振动筛模型来获取需要的各种数据。根据相似理论，设计制作振动筛实验模型是开展故障诊断研究的适用方法。本文研究对象为香蕉直线振动筛，由于缺乏研究对象的技术数据，研究对象的几何参数和动力参数的获取是实验模

4、型的设计基础。香蕉直线振动筛主要由筛箱、筛框、筛网、激振器、电机台座、减振弹簧、支架等组成，按相似理论进行设计了实验用振动筛。相似理论是一种数学解析法和实验法相结合的指导实验的理论，利用相似理论进行实验模型设计时要符合力学相似原理，通常要考虑以下几个方面[3]：1）几何相似：根据相似原理利用Pro/E绘图软件绘制了振动筛原型的三维模型如图1所示。图2为振动筛相似实验模型实物图。72）运动相似：振动筛原型为香蕉直线振动筛。其运动轨迹是在安装在激振器箱梁上的两个偏心块反向运动提供的动力作用下的直线往复运动，与水平面呈43°角，激振器转速为1000rp

5、m。因此，实验模型的运动与原型机一致，其轨迹亦为直线往复运动，与水平面呈43°角，激振器转速为1000rpm。3）动力相似：工程上常用的两种激振方式：a.利用两台参数相同到的激振电机反向运动实现激振；b.一台电机带动用齿轮连接的两偏心块反向转动。两种方式效果相同。振动筛原型的动力是通过电动机带动安装在激振器箱梁上的两个偏心块反向旋转产生的偏心力提供的。在相似实验模型中，为保证动力相似，同时降低成本，简化加工，在此使用两台参数完全相同的激振电机来实现激振。4）边界条件处理：在模态实验中，对系统固有特性影响最大的是几何边界条件，也即试验结构的支撑条件

6、。支撑条件一般有自由支撑、固定支撑和原装支撑。因此采用原装支撑最为合适，这也是几何边界条件模拟中最优边界模拟。3.试验测试系统的总体设计为了实现对振动筛振动参数的采集，设计了试验测试系统，包括硬件系统和软件系统[4]。硬件系统整体架构如图3所示，主要由振动筛、两轴加速度传感器、数据采集卡、工控机构成。7（1）振动筛为实验振动筛和现场香蕉振动筛（以下简称振动筛）；（2）加速度传感器本系统选用PM-LAS2型双轴加速度传感器，输出±5V直流电压信号；（3）数据采集卡选用UA301S型USB总线数据采集卡，分辨率：12bit；（4）为了使采集卡以接线端

7、子方式连接采集信号，本系统选用了UADZ-1型端子板；（5）工控机作为本系统中控制和显示终端设备，需要安装VC6.0、labview10.0以及matlab7.0等软件。软件系统基于LABVIEW的软件开发平台，将数据采集，利用matlab将采集到的数据进行小波滤波、带通滤波消除趋势项等处理，然后计算各种特征值，并绘成相应的图形。3.试验结果及分析由于振动筛振动信号的频率成分丰富，频带很宽，并且故障信息常常反映在中频段和高频段，测量振动所用的参数基本上是加速度。在现场，当振动筛正常运行时，将传感器放置于振动筛的水平位置，测量竖直方向和纵向加速度（

8、以下用x轴和y轴表示），从而得到正常运行时的数据。7对振动筛的故障信号进行辨识主要是通过故障信号和发生故障前振动筛正常状态的信号进行比较