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常見問題

壓力機的振動故障診斷

發布時間:2014-03-06 00:10:59　作者: 信息來源:

 1、機械振動及其常用診斷方法

　　振動現象在日常生活中司空見慣，是幾乎無法避免的自然現象。但對于機械設備而言，振動卻往往會造成不利的后果，會造成機械設備的使用壽命縮短，也會影響操作人員的正常工作。現有的研究已經表明，機械設備的異常振動往往設備故障的都和某種類型的機械故障有著密切的相關關系，有大約70%以上的機械故障都會以振動（或者噪聲）的形式表現出來，因此將振動作為輔助判斷設備故障的依據是可行的。而且從故障預防的角度來看，對機械設備的振動的早期檢測也能夠起到防微杜漸，預防較大事故的作用。
　　機械壓力機作為一種鍛壓設備，具有非常廣泛的用途。隨著壓力機本身噸位的加大，以及運行速度和精度的提高，維護問題就成了非常重要的事項，對于很多大噸位的壓力機而言，甚至于幾乎不可能進行完整的拆機檢修。因此采用振動作為故障診斷的手段具有很大的必要性，也能夠為設備的后續設計和改進提供有益的參考。從現有的壓力機故障診斷主要從兩個方面來進行，一是針對齒輪箱，二是針對導軌和滑塊這一往復機構。對著兩類故障，一般都可以采取振動分析法來進行診斷。
　　2、振動測試及信號分析
　　2.1振動測試的原理
　　要同過機械設備的振動特征來判斷故障類型，首先需要完成設備的振動測試，掌握設備運行中振動的第一手資料，其目的是掌握設備動態特性，從中判別可能潛在的故障類型，這一方面較為成熟的技術是振動測試診斷技術。其原理是通過對設備施加不同類型的激勵源，讓激勵作用在設備上產生振動和傳播，當振動傳播到設備零件表面時，零件附近的空寂振動而產生聲波，通過分析這些振動和聲波來判斷設備的工作狀態。
　　2.2振動測試的內容
　　在一次振動試驗中，可供采集的數據類型是多種多樣的，從實際應用的角度出發，在振動測試中一般選擇以下3類最重要的測試內容：①振動參量 在振動測試中選擇的測試參量會選擇特征點上的位移、速度、加速度、壓力，以及角速度、角加速度等；②系統動態特性的測試 壓力機械的系統動態特性指的物理參數、 模態參數、頻率響應函數等；③動力強度測試 動力強度測試一般用來檢驗壓力機在特定環境下振動特性，其目的在于檢驗設備是否滿足一定振動條件下的工作強度要求。
　　2.3振動信號的分析與處理
　　振動信號的分析需要借助于信號分析儀器，對干擾噪聲進行過濾后進行譜分析，對位于不同時域范疇的信號，需要把測得的時間歷程信號按照某種信號處理方法（如傅里葉變換等）來進行頻域分析（相位譜、功率譜等）。常用的分析方法有時域分析法、相關分析法、頻域分析法、倒頻譜分析法等。
　　3、常見振動故障判別
　　3.1傳動系統故障頻率分析
　　在壓力機械中機械振動的頻率和轉速成整倍數關系，即同步振動，這是壓力機在工作時最為常見的振動形式，在正常工作的情況下，其振動頻率是較為恒定的。因此在計算轉軸的故障頻率的步驟可按下面的步驟來進行：①對壓力機的每個轉軸確定其相對轉速，作為基準值；②在考慮轉軸的前提下，計算轉軸頻率、葉片通過頻率等故障頻率；③將在特定位置上采集的各類振動信號疊加得到時域波形，該波形實際上包含了多種振動（噪音和其他類型的振動等），通過對時域波形的分解，可以得到不同轉軸和齒輪上的基準頻率，從而可以繪制壓力機傳動裝置部件的頻率序列，可為故障狀態下的頻率分析提供參考。
　　3.2齒輪（箱）的振動故障診斷
　　齒輪的振動頻率取決于每齒的嚙合，即以嚙合頻率來作為齒輪的振動頻率，因此齒輪的異常振動主要來自于齒輪在制造和裝配過程中的誤差，如偏心誤差、齒形誤差以及齒距誤差等。此外，也可能存在在使用過程中的機械損傷而導致的異常振動（這類振動通常都和設計缺陷和裝配不良有關），這類異常振動的成因表現為齒輪齒面磨損、齒面膠合擦傷、齒面疲勞及斷裂等。
　　對齒輪故障進行振動診斷時，需要對幾種常見的故障類型分別排除。在診斷是否存在齒距誤差時，就需要觀察齒輪在單位周期內的轉速是否均勻。當確實卻在齒距誤差時，嚙合振動頻率也會表現出一定的周期性，此時需對比齒輪的旋轉頻率和嚙合頻率來綜合判定。如果齒輪制造材料出現問題，齒輪可能會出現因為回轉質量不平衡而出現周期性的振動（表現形式有點類似于偏心機離心錘），也需要計算齒輪的旋轉頻率和嚙合頻率。當齒輪存在偏心問題時，其表現通常是齒輪在轉動一周中的壓力出現波動，導致嚙合頻率振動的幅值受到旋轉頻率的制約。當齒輪存在局部缺陷，齒輪在嚙合過程中的振動幅度通常都會非常明顯，會在振動波形上表現出突出周期性脈沖幅值。
　　3.3軸故障的振動診斷
　　壓力機轉動軸可能因為制造、安裝過程中的問題，在運轉過程中零件損壞或軸彎曲等導致軸系的質量分布不均，偏心慣性力會形成在轉軸產生橫向強迫振動的周期激蕩力，這種周期性的激蕩力可能形成軸系的共振，給軸系造成最大破壞，因此轉動軸不平衡所造成的危害必須引起高度重視。轉軸不平衡故障的振動特點是振動的方向以徑向為主，其振動頻率和旋轉頻率直接相關，且旋轉頻率占主要成分，轉軸不平衡振動波的相位和旋轉標記的具有同步性，其振幅和轉軸轉速總體上呈正比關系，轉速越快，振幅越大，轉速越小振幅越小，但在共振處會形成最大的振幅。在考慮轉軸類的振動診斷時，還應當考慮到另外一種情形，即由于裝備誤差、箱體變形等造成的軸對中不良（不同軸）在機械運轉時所導致的振動。因為軸對中不良所導致的振動的振幅變化不大，和轉軸的轉速不存在明顯的正比關系，加上振動方向一般為軸向振動而不是徑向振動，因此不會引起共振問題。
　　此外，如果出現機械松動，通常由于安裝不良或緊固不牢導致，也可能是工作時間太長零件局部磨損導致。這一類型的振動一般出現在垂直方向，在振動時具有較為明顯的方向性。從振動的頻率來看，會在頻率監測儀器上留下較大的倍頻分量，不論是高次諧波還是分數諧頻分量，都會表現出隨著時間的推移而增大的趨勢。從振幅的特點上看，時域波形會較為不規則，很少出現規律的周期性信號，但可能存在較大的脈沖信號凸顯，振幅會隨著轉速的變化而表現出跳躍的跡象。在相位方面，機械松動故障的振動會與旋轉標記同步。
　　4、結語
　　壓力機的振動故障診斷可以有經驗的工人來臨場判斷，但對于一些故障初期的振動特性通常無法人工判斷，需要借助于專門的振動測試儀器，對新機器繪制正常狀態下的振動頻率圖譜，并定期對設備進行振動測試判斷可能的振動故障。