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滚动轴承及齿轮故障精密诊断系统的组成

信息来源:湖北凯瑞知行有限公司     作者:湖北凯瑞知行     发布时间:2014-09-12     浏览次数:1847次

滚动轴承和齿轮是机械传动系统中最关键、最重要的部件,也是故障率最高的部件之一。据有关资料统计,齿轮和滚动轴承故障直接影响机械系统运行效率和使用,甚至会造成重大的安全事故。机械故障的70%是振动故障,而振动故障中70%是由滚动轴承和齿轮引起的。滚动轴承和齿轮在机械设备中起着承受载荷、传递载荷的作用,因而其运行状态直接影响到整台机器的功能。滚动轴承和齿轮故障引起的直接后果轻则降低和失去系统的某些功能,重则造成严重的甚至是灾难性的事故,因此滚动轴承和齿轮故障诊断技术是机械设备故障诊断技术的重要组成部分,分析研究滚动轴承和齿轮故障诊断技术具有重大的科学意义和实际意义。

                           滚动轴承滚动轴承及齿轮故障精密诊断系统的组成

滚动轴承及齿轮故障精密诊断系统的组成:

系统由探针、磁座、传感器、便携式数据采集仪、通讯线和计算机组成,在计算机中安装有振动数据采集器软件和滚动轴承及齿轮故障诊断软件。数据采集器用以轴承、齿轮振动信号的采集与传输;振动数据采集器软件用于数据采集器的测点路径设置和所测数据、波形的上传和回收;滚动轴承及齿轮故障诊断软件,用于分析所采集数据并诊断轴承和齿轮的故障情况,可以判断滚动轴承和齿轮的运行状态(正常或故障),并判断出滚动轴承故障发生的部位和故障程度。

测量时将振动信号通过传感器及导线与数采器传感器接口相连。将传感器磁座、传感器导线与传感器连接。将被测设备的测点表面清理干净,再将传感器通过磁座吸附到该设备的测点上。传感器与被测元件有两种接触方式,一种是磁座吸附式接触,一种是探针式接触。两种接触方式中以磁座吸附式所测信号良好,探针式接触主要用于接触表面狭窄或有沟槽时。数据采集后经由振动数据采集器软件和通讯线将数采仪中的数据回收到计算机中,最后滚动轴承及齿轮故障诊断软件对所采集数据进行分析。本系统具有结构简单、操作方便、成本低廉、高灵敏度、高可靠性等特点,并能够精确诊断被测轴承和齿轮故障。

下图为便携式数据采集器的主要组成: 1、探针;2、磁座;3、传感器;4、便携式数据采集仪;5通讯线;6、计算机。


图1 便携式数采仪

滚动轴承及齿轮故障精密诊断系统的原理和功能

本系统是基于时域分析法、倒谱分析法、冲击脉冲法和包络解调法的故障诊断软件,其中,时域分析法是计算振动信号的均方根值、峰值、峭度等时域指标并形成趋势图,通过与振动标准比较来进行故障诊断;倒谱分析法是对振动信号的的功率谱密度函数取对数,再进行傅里叶变换并取平方,对倒频谱峰值指标进行识别,可以判断齿轮箱工作状态,识别故障齿轮和轴承。

冲击脉冲法主要用于滚动轴承故障诊断。冲击脉冲法的原理为:当内圈、外圈或滚动体损伤时,在其受载相接触时要产生冲击,该冲击要在轴承内外圈滚道上产生压力波,并且以不连续的冲击脉冲波形式传递到轴承座上。在这个冲击力作用下,轴承元件或结构的某一部分的固有频率可能被激发。尽管冲击脉冲的重复率远低于轴承的固有频率,但只要这个冲击产生的高阶频率落在轴承固有频率的通带内,也会激起轴承系统的共振现象。轴承的冲击振动激起其固有频率的减幅振荡,经轴承座传播到加速度传感器上,这个振动的幅度与轴承故障的严重程度成正比。然后根据这一压力波的最大幅值来判断轴承的工况。

包络解调的原理则为:根据具体情况,可选择某一高频固有振动作为研究对象,通过中心频率等于该固有频率的带通滤波器把该固有振动分离出来。然后通过包络检波器检波,去除高频振动的频率成分,得到只包含故障特征信息的低频包络信号,对这一包络信号进行频谱分析便可诊断出故障。下图为部分运行界面。

综合上述方法,本系统可诊断滚动轴承和齿轮的运行状态,并且可进一步判断滚动轴承故障部位(内圈、外圈、滚动体故障),最终自动输出诊断结果报告(以文字形式),非常方便快捷。