机械设备故障诊断技术应用案例

机械设备故障诊断技术应用案例

【案例8-1】图8.4（引自参考文献33）为某厂轧机一轴轴承测振的时域波形图，表1为常用时域波形指标值。图中时域波形中有明显脉冲出现，由于峭度指标对冲击的变化十分明显，设备正常运行时峭度值一般为3.0，由表1可看出该轧机轴承峭度值为154.6，但并不能据此判断该设备一定有异常，又经过对数据进行频谱分析后发现，该设备轴承存在故障。因此，采用时域分析法往往可以进行简易诊断，若要精密诊断还需要和其它方法相结合判断。

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1500

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图8.4 轧机振动检测时域波形

表1 时域指标

【案例8-2】图8.6（引自参考文献34）所示为带有外圈剥落故障的滚动轴承振动信号，从图中可看到明显的周期性冲击振动，说明外圈剥落严重。用滤波器对该数据进行滤波，然后取包络并进行细化Fourier 分析，即使用共振解调法进行故障诊断，得到的诊断结果如图8.7所示。理论上外圈的故障特征频率0f =46.9Hz ，从频谱图中可明显看到外圈故障频率为46.7Hz 。因此，共振解调法准确的反映了故障特性。

图8.6 外圈剥落故障轴承的振动信号

图8.7 共振解调法诊断外圈剥落故障结果

【案例8-3】图8.10、8.11、8.12所示分别为正常轴承、滚子损伤轴承、外圈损伤轴承声发射信号的时域图和频域图，图中“R1”或“1”所指的波形表示声发射信号的时域波形，“M”所指的波形表示相应的频谱图。各图中右上角的“@”表示实线光标处波形所对应的频率及相应的幅值，“△”表示实线与虚线光标之间的差值。

图8.10 正常轴承声发射信号的时域图和频域图（示波器截图）

图8.11 滚子损伤轴承声发射信号时域图和频域图（示波器截图）

图8.12 外圈损伤轴承声发射信号时域图和频域图（示波器截图）从图中可看出正常轴承的能量主要集中在700Hz～1.4kHz，滚子损伤轴承的能量主要集中在2.01kHz附近，而外圈损伤轴承则集中在5.9kHz，由此可准确判断轴承的故障状态。

由于滚动轴承的故障信息比较微弱，而背景噪声又比较强，且在机器的载荷和工作转速等条件完全相同的情况下，同时用声发射和振动信号检测轴承的工作状态，由于轴承微裂纹扩展需要经过一个长期、缓慢的过程，这个阶段还不足以引起轴承明显的振动，而声发射信号已经比较明显了，因此与振动信号分析法比较，声发射技术具有特征频率明显、早期预报和诊断故障效果好的优点。