典型零部件的故障诊断

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1、案例三　典型零部件的故障诊断本章教学目标：1、理解齿轮传动故障的成固和特征2、了解带传动故障的诊断3、熟悉诊断方法教学重点、难点：教学学时：教学手段：课件、现场教学，分组训练教学内容：一、典型零部件故障成因及故障信号特征故障振动：某运动部件出现破损、磨损、疲劳失效、异常侵入运动副等，都会使运动部件的运动状态发生变化，引起异常振动。故障振动的频率成分为故障特征频率故障诊断的工作方法之一：在设备振动频率成分中寻找故障频率，从而判断设备的故障部位1.电动机故障诊断电力振动引起的电动机振动的基本频率成分应

2、当是电力工频（50HZ）的整数倍，与电动机的极对数有关。∵n=60f/p当电动机的机械频率部分产生故障时，故障频率与电动机基本频率应当一致。实际情况中，因电动机存在滑移和相位滞后关系，实际故障频率略低于基本频率。（二）电动机故障诊断2.带传动故障诊断2.1带轮质量不均衡引起的振动振动特征：简谐振动，其频率接近电机回转频率fr，振动相位不变化，且振幅随n↑而幅值↑主要故障原因：（1）带轮质量不均衡；（2）带轮槽几何精度及带形状不均类型：带本身振动；由带轮几何精度超差引起的振动2.2带传动误差引起的振

3、动1）带本身振动：振动形式—横波振动基频f=fo(1-υ2/u2)u—波速高阶fn=Nf＝Nfo(1-υ2/u2)　　N=1、2、32）带轮几何精度超差或尺寸形状不均检测：作信号平均分析，取两组同步取点：一是轮上，二是带上，分析信号周期与哪个件运动周期吻合，就是哪个件引起的冲击振动。一般带形状误差引起的传动冲击在运转一段时间后会有所改善。频率计法：先计算带轴转速回转频率fr，再计算带环圈冲击频率fk。fk=kfr式中：k=L/πDL—带长频谱观察：质量好的带的频谱有较丰富的频率成分，幅值较低。质量

4、差的带的频谱特征则相反。带传动误差引起的冲振动3.轴的故障诊断轴的故障引起的振动频率如下：（1）轴弯曲或质量不均引起频率为回转频率与齿轮啮合频率的振动（2）联轴器两轴中心线偏移不同轴时，引起回转频率及其谐波频率的振动（3）轴的松动也会引起以回转频率为基频的振动总之，轴引起的振动都在低频范围，三种振动可从其振动方向、振动幅值与转速关系上判别出故障原因来。4.齿轮激发的振动及其特征频率4.1产生振动和噪声原因：齿轮误差、失效、疲劳磨损等4.2振动的三个特征频率点：1）轴回转频率fr=n/60转/秒轴不

5、同fr不同2）啮合频率——每秒啮合次数fm=ZfrZ—齿数对于一对齿，fm1=fm2=Z1fr1=Z2fr23）齿轮的固有频率振动仪号类型：调频、调幅、脉冲冲击。为寻找故障信号，需对信号解调，找出调制频率和信号基频，然后参照齿轮振动觉频率及特征表找故障。m—齿数到等效质量k—等效弹簧弹性模量4.3振动分析1）在判别齿轮系统异常成因时，先从时域图上分析振动类型，看它属于幅值调制型或脉冲型，再从频谱图上分析其频率成分、幅值大小及边频带，判断设备异常部位、故障性质及原因。2）当齿轮啮合不好或齿面粗糙会引

6、起轴向振动；当齿轮侧隙过大时会出现.啮合冲击。3）轴的弯曲变形会产生轴向力造成齿轮轴向振动5.滚动轴承引起的振动及噪声特征：滚动轴承损伤程度高低及其劣化程度都能通过轴承旋转过程中产生的振动、噪声以及基其它可测信号加以测量与判断。滚动轴承曲振动时频域波形如下图所示。从图中可以看出，其波形有两个特点：一是无冲击，二是变化慢。举例：频谱分析方法二、滚动轴承的故障诊断2.1滚动轴承的振动监测技术（1）频率分析法　　原理：滚动轴承出现故障必表现一定的特征频率成分，在谱图上找出峰值点的频率，进而找出故障原因。

7、频率种类：fr-轴的频率fr=n/60fi-内环上一点与一个滚动体的接触频率fi=fr(1+d/Dcos)fc-外环上一点与一个滚动体的接触频率fc=fr(1-d/Dcos)fb-滚动体上一点与外环上或内环的接触频率fb=f2D/d[1-(d/Dcos)]/2注：实际频谱的故障频率往往在fr、fi、fc、fb等频率为间隔的上、下边频率（2）包络分析法　　原理：轴承运转时，轴承的某一零件表面的点蚀与其它零件接触会产生一系列的高频脉冲，其脉冲间隔即脉冲的重复速率就是指示故障部位的重要信息。　方法：a）

8、从滚动轴承某元件共振区的高频部分中找出其谐波间隔　　　　b）从包络信号中找出基波频率（3）倒谱分析法　原理：利用其谐波和边频的特征可为轴承质量评定和故障诊断提供信息　案例：（对下图二个图形分析）　　　　经分析解剖观察证实该故障是由于轴承内圈具有疲劳剥落和点蚀损伤引起的。特点：在倒频谱上反映出轴的故障远比时域描述和频谱分析灵敏、清晰。（4）振动简易诊断法原理：用测振仪在高频段测取轴承的故障信息，以此判断轴承的运行状态。方法：（a）当用测振仪直接以轴承振动值时，一般以相对标准做为诊断标