TPM常見(jiàn)的機(jī)械故障診斷方法
來(lái)源/作者： TPM咨詢服務(wù)中心 丨 發(fā)布時(shí)間：2017-10-05 丨 瀏覽次數(shù)：
（1）滾動(dòng)軸承的機(jī)械故障診斷
滾動(dòng)軸承的失效形式：
磨損失效--各元件相互摩擦或雜質(zhì)進(jìn)入產(chǎn)生磨損。
疲勞失效--交變應(yīng)力或潤(rùn)滑不良造成表面剝落、脫皮。
斷裂失效--熱處理不良或沖擊載荷造成碎珠或軸承套開(kāi)裂。
壓痕失效--裝配不當(dāng)或過(guò)載沖擊。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的30%由于軸承失效引起的，所以對(duì)軸承振動(dòng)分析尤其重要，大量的旋轉(zhuǎn)機(jī)械傳動(dòng)中滾動(dòng)軸承是主要的傳動(dòng)支承形式之一。
?、?zèng)_擊脈沖法
滾動(dòng)軸承中的元件在旋轉(zhuǎn)時(shí)受到載荷的作用發(fā)生脈沖振動(dòng)，當(dāng)軸承失效脈沖能量增加數(shù)十倍甚至百倍，因此脈沖能量的強(qiáng)弱代表滾動(dòng)軸承的運(yùn)行狀態(tài)。主要的檢測(cè)儀器是沖擊脈沖儀。測(cè)量單位為分貝dB。
0~20dB--無(wú)損傷。
20~35dB--有損傷，工作能力降低。
35~50dB--有可見(jiàn)損傷，處于不良狀態(tài)需檢修。
60dB--軸承處于破壞期。
?、谡駝?dòng)檢測(cè)法
滾動(dòng)軸承在滾動(dòng)狀態(tài)下，產(chǎn)生的沖擊脈沖是一種激振力，這種激振力就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。而檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)比較容易，通過(guò)測(cè)定震動(dòng)故障的頻率，分析出振動(dòng)成分，同時(shí)計(jì)算出滾動(dòng)軸承各個(gè)元件的固有頻率，加以比較判斷，診斷滾動(dòng)軸承單個(gè)元件的失效形式。
?。?）TPM管理培訓(xùn)公司對(duì)于齒輪的故障診斷
據(jù)統(tǒng)計(jì)，齒輪失效引起的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械故障占10.3%，而齒輪箱的故障在齒輪故障中占60%以上。
機(jī)械故障診斷
?、冽X輪的常見(jiàn)主要故障
輪齒斷裂41%
齒面劃痕10%
齒面疲勞31%
齒面磨損10%
其它8%
②齒輪故障診斷方法
齒輪的信號(hào)比較復(fù)雜，在傳遞信號(hào)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)比較多，如信號(hào)由齒輪--軸--軸承--軸承座--測(cè)量點(diǎn)，高頻信號(hào)在傳遞過(guò)程中大多喪失。齒輪故障診斷要借助于細(xì)致的信號(hào)分析技術(shù)，提取有效故障特征。
采用的分析技術(shù)有功率頻譜診斷法、細(xì)化頻譜診斷法、倒頻譜診斷法。通過(guò)計(jì)算機(jī)分析軟件加以分析處理。
?。?）旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷
旋轉(zhuǎn)機(jī)械是機(jī)械設(shè)備中的主要的類(lèi)型之一，涵蓋的種類(lèi)非常多，例如機(jī)床、泵類(lèi)、電機(jī)、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、車(chē)輛等等，還有由多個(gè)機(jī)械組成的整套機(jī)組，如電機(jī)＋齒輪箱＋壓縮機(jī)；電機(jī)＋齒輪箱＋壓縮機(jī)＋蒸汽輪機(jī)＋燃?xì)廨啓C(jī)；另外有各種自動(dòng)生產(chǎn)線。機(jī)械設(shè)備的大型化、連續(xù)化、自控化、高速、苛刻度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等的發(fā)展趨勢(shì)，致使設(shè)備的管理難度越來(lái)越大，一旦發(fā)生停機(jī)故障就會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生安全事故。為了早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，找出故障產(chǎn)生的部位，故障的惡化程度，預(yù)報(bào)故障的劣化趨勢(shì)，所以設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)得到迅速發(fā)展，應(yīng)用于工廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，取得大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，伴隨著診斷理論的開(kāi)發(fā)，使設(shè)備故障診斷工程逐步形成一門(mén)新興學(xué)科。
狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用，尤其是在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)專(zhuān)家診斷系統(tǒng)，使故障能夠得到早期預(yù)報(bào)和及時(shí)處理，避免了設(shè)備的突發(fā)性停車(chē)，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)然監(jiān)測(cè)及診斷設(shè)備價(jià)格昂貴，需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人材來(lái)運(yùn)行和掌握，還要與電氣、機(jī)械、自控、生產(chǎn)工藝等專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員共同分析處理，加以綜合判斷，才能正確找出的故障原因和做出科學(xué)的決策。
設(shè)備故障診斷技術(shù)的實(shí)施主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)，一是信息的采集，二是信號(hào)的處理和轉(zhuǎn)換，三是對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別、判斷和預(yù)報(bào)。
?、傩盘?hào)的采集
信息的采集是設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ)，故障信號(hào)的采集是通過(guò)振動(dòng)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。振動(dòng)傳感器是將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。傳感器的類(lèi)型和安裝，要根據(jù)被測(cè)機(jī)器的特點(diǎn)和監(jiān)測(cè)需要確定。
?、谛盘?hào)的確認(rèn)
機(jī)器在運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，設(shè)備可能產(chǎn)生異常情況，也可能是儀表或檢測(cè)探頭失靈，因此要求對(duì)信號(hào)通過(guò)多種途徑進(jìn)行確認(rèn)，如對(duì)儀器及線路進(jìn)行檢查，用信號(hào)對(duì)比的方法來(lái)確認(rèn)信號(hào)的可信性。
?、坌盘?hào)的預(yù)處理
信號(hào)的預(yù)處理的目的在于提高信號(hào)的可靠性和數(shù)據(jù)的精度，其技術(shù)核心是提高信號(hào)的信噪比，即排除其他設(shè)備或部件的振動(dòng)干擾，電氣信號(hào)的干擾，噪音干擾和傳感器失靈等。
?、苄盘?hào)的變換
由傳感器拾取的振動(dòng)信號(hào)包含了機(jī)器狀態(tài)的大量信息，但是當(dāng)振動(dòng)比較復(fù)雜時(shí)，振動(dòng)波形比較雜亂。通過(guò)信號(hào)處理技術(shù)，使其形象直觀、清晰和大小分明。信號(hào)變換和處理技術(shù)根據(jù)需要分別按幅值、時(shí)間和頻率域進(jìn)行。
?、莩Ｓ玫恼駝?dòng)信號(hào)分析方法
波形分析法--時(shí)間波形是最原始的振動(dòng)信息，波形分析具有簡(jiǎn)捷和直觀的特點(diǎn)，根據(jù)明顯特征的波形，可對(duì)設(shè)備故障做出初步判斷。
軌跡分析法--旋轉(zhuǎn)軸軸心相對(duì)于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡，直觀反映了轉(zhuǎn)子瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在正常情況下，軸心軌跡穩(wěn)定，每次轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)的軌跡基本上相互重合。如果軸心軌跡紊亂，形狀和大小不斷變化，說(shuō)明轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定。
軸心位置分析--軸心在軸承中的位置以及偏位角是評(píng)判轉(zhuǎn)子平穩(wěn)性的重要參數(shù)。在正常工作狀態(tài)下，潤(rùn)滑油的油楔壓力將轉(zhuǎn)子平穩(wěn)托起。當(dāng)軸承間隙過(guò)大或軸承嚴(yán)重磨損，軸心位置明顯下沉。軸承潤(rùn)滑油的變化，軸承缺陷等故障，偏位角就會(huì)發(fā)生變化。
頻譜分析法--頻譜分析是設(shè)備故障診斷中最常用的方法。頻譜分析的目的就是將構(gòu)成信號(hào)的頻譜各種成分分解，以便識(shí)別產(chǎn)生振動(dòng)的振源。首先分解頻譜的構(gòu)成，然后找出主振成分并進(jìn)行分析，做頻譜對(duì)比以發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，特別在分析和診斷過(guò)程中，不僅要注意各分量的絕對(duì)值的大小，還應(yīng)注意振動(dòng)的發(fā)展變化趨勢(shì)，因?yàn)橐恍┹^小的頻率成分甚至微弱的頻率分量，可能增長(zhǎng)很快，表明故障在發(fā)展。
?、奕⒎治龇?/div>
頻譜分析方法是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障分析采用很多的傳統(tǒng)的分析方法，但是故障與譜圖并不存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。全息譜將被忽略的相位信息充分加以利用，并對(duì)兩個(gè)空間距離相距90°的傳感器的信號(hào)進(jìn)行集成處理。應(yīng)用于大型機(jī)組的故障診斷，效果十分明顯。
?、邫C(jī)器的啟動(dòng)和停車(chē)過(guò)程分析
在機(jī)器啟動(dòng)和停車(chē)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子經(jīng)歷了各種轉(zhuǎn)速和變化，其振動(dòng)信號(hào)是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速變化的響應(yīng)，反映出轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性和故障征兆，能獲得平時(shí)難以得到的信息，所以起停過(guò)程分析是檢測(cè)轉(zhuǎn)子的一項(xiàng)重要工作。
?。?）常見(jiàn)的振動(dòng)故障模式
常見(jiàn)的振動(dòng)引起的故障主要有以下幾種：
齒輪機(jī)械故障診斷；對(duì)輪不對(duì)中；軸瓦松動(dòng)；電磁激振；參數(shù)激振；摩擦；轉(zhuǎn)子不對(duì)中；熱彎曲；初始彎曲；部件脫落；原始不平衡；軸瓦不穩(wěn)定；氣流激振；油膜震蕩；半速渦動(dòng)。
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