常州轻工职业技术学院 数控机床故障诊断及维护课程授课教案 NO:06 授课日期 授课班级03机电33103机电332 课是 数控机床机械结构故障诊断方法 授课类型 讲授 课时数 教学 目的 重点 难点 教具 挂图 教学过程 教学方法 及 主要教学内容 的运用 时间分配 由于电气驱动替代了机械传动,使得数控机床的机械结构较 传统机床的机械结构简单,但机床组件的精度提高了,对维护提 出了更高要求。同时,数控机床机械维护的面更广,除了主轴 导轨和丝杠外,还有刀库及换刀装置、液压和气功系统等。 数控机床的机电一体化在机械故障诊断时同样表现出机电之 间的内在联系,因此机械故障的特征,掌握数控机床机械故障诊 断的方法和手段,对确认故障的原因是有助的。 机床在运行过程中,机械零部件受到力、热、摩擦以及磨损 等多种因素的作用,运行状态不断变化,一旦发生故障,往往会 导致不良后果。因此,必须在机床运行过程中,对机床的运行状 态及时作出判断并采取相应的措施。运行状态异常时,必须停机 抢修或停止使用,这样就大大提高了机床运行的可靠性,进一步 提高了机床的利用率。数控机床机械故障诊断包括对机床运行状 态的识别、预测和监视三个方面的内容。通过对数控机床机械装 置的某些特征参数,如振动、噪声和温度等进行测定,特测定值 与规定的正常值进行比较,以判断机械装置的工作状态是否正常, 若对机械装置进行定期或连续监测,便可获得机械装置状态变化 的趋势性规律,从而对机械装置的运行状态进行预测和预报。在 诊断技术上,既有传统的“实用诊断方法”,又有利用先进测试 手段的“现代诊断方法”。 实用诊断技术的应用 凭维修人员的感觉器官对机床进行间、看、听、触、嗅等的 诊断,称为“实用诊断技术
1 常州轻工职业技术学院 数控机床故障诊断及维护 课 程 授 课 教 案 NO: 06 授课日期 授课班级 03 机电 331 03 机电 332 课题 数控机床机械结构故障诊断方法 授课类型 讲 授 课时数 教 学 目 的 重 点 难 点 教 具 挂 图 教学过程 及 时间分配 主 要 教 学 内 容 教学方法 的运用 由于电气驱动替代了机械传动,使得数控机床的机械结构较 传统机床的机械结构简单,但机床组件的精度提高了,对维护提 出了更高要求。同时,数控机床机械维护的面更广,除了主轴、 导轨和丝杠外,还有刀库及换刀装置、液压和气功系统等。 数控机床的机电一体化在机械故障诊断时同样表现出机电之 间的内在联系,因此机械故障的特征,掌握数控机床机械故障诊 断的方法和手段,对确认故障的原因是有助的。 机床在运行过程中,机械零部件受到力、热、摩擦以及磨损 等多种因素的作用,运行状态不断变化,一旦发生故障,往往会 导致不良后果。因此,必须在机床运行过程中,对机床的运行状 态及时作出判断并采取相应的措施。运行状态异常时,必须停机 抢修或停止使用,这样就大大提高了机床运行的可靠性,进一步 提高了机床的利用率。数控机床机械故障诊断包括对机床运行状 态的识别、预测和监视三个方面的内容。通过对数控机床机械装 置的某些特征参数,如振动、噪声和温度等进行测定,特测定值 与规定的正常值进行比较,以判断机械装置的工作状态是否正常, 若对机械装置进行定期或连续监测,便可获得机械装置状态变化 的趋势性规律,从而对机械装置的运行状态进行预测和预报。在 诊断技术上,既有传统的 “实用诊断方法”,又有利用先进测试 手段的“现代诊断方法”。 一、实用诊断技术的应用 凭维修人员的感觉器官对机床进行间、看、听、触、嗅等的 诊断,称为“实用诊断技术”。 1.问
就是询问机床故障发生的经过,弄清故障是突发的,还是渐 发的。一般操作者熟知机床性能,故障发生时又在现场耳闻目睹, 所提供的情况对故眯的分析是很有帮助的。通常应训问下列情况: 1)机床开动时有哪些异常现象。 2)对比故障前后工件的精度和表面粗糙度,以便分析故障产 生的原因 3)传动系统是否正常,出力是否均匀,背吃刀量和走刀量是 否减小等 4)润滑油品牌号是否符合规定,用量是否适当 5)机床何时进行过保养检修 (1)看转速观察主传动速度的变化,如带传动的线速度变 慢,可能是传动带过松或负荷太大;对主传动系统中的齿轮,主 要看它是否跳动、摆动:对传动铀主要看它是否弯曲或晃动 (2)看颜色如果机床转动部位,特别是主轴和轴承运转不正 常,就会发热。长时间升温会使机床外表颜色发生变化,大多呈 黄色。油箱里的油也会因温升过高而变稀,颜色变样:有时也会 因久不换油、杂质过多或油变质而变成深墨色。 (3)看伤痕机床零部件碰伤损坏部位很容易发现,若发现裂 纹时,应作一记号,隔一段时间后再比较它的变化情况,以便进 行综合分析。 (4)看工件从工件来判别机床的好坏。若车削后的工件表面 粗糙度Ra数值大,主要是出于主轴与轴承之间的间隙过大,溜 板、刀架等压板楔铁有松动以及滚珠丝杠须紧松动等原因所致。 若是磨削后的表面粗糙度Ra数值大,这主要是由于主轴或砂轮动 平衡差,机床出现共振以及工作台爬行等原因所引起的。若工件 表面出现波纹,则看波纹数是否与机床主轴传动齿轮的齿数相等, 如果相等,则表明主轴齿轮啮合不良是故障的主要原因。 (5)看变形主要观察机床的传动轴、滚珠丝杠是否变形;直 径大的带轮和齿轮的端面是否跳动 (6看油箱与冷却箱主要观察油或冷却液是否变质,确定其 能否继续使用。 用以判别机床运转是否正常。一般运行正常的机床,其声响 具有一定的音律和节奏保持持续的稳定。机械运动发出的正常声 响大致可归纳为以下几种: 1)一般作旋转运动的机件,在运转区间较小或处于封闭系统 时,多发出平静的“嘤嚶”声:苦处于非封闭系统或运行区较大 时,多发出较大的蜂鸣声;各种大型机床则产生低沉而振动声浪 很大的轰隆声 2)正常运行的齿轮副,一般在低速下无明显的声响;链轮和 齿条传动副一般发出平稳的“唧唧”声;直线往复运动的机件 般发出周期性的“咯噔”声:常见的凸轮顶杆机构、曲柄连杆 机构和摆动摇杆机构等,通常都发出周期性的“嘀哒”声;多数 2
2 就是询问机床故障发生的经过,弄清故障是突发的,还是渐 发的。一般操作者熟知机床性能,故障发生时又在现场耳闻目睹, 所提供的情况对故眯的分析是很有帮助的。通常应训问下列情况: 1)机床开动时有哪些异常现象。 2)对比故障前后工件的精度和表面粗糙度,以便分析故障产 生的原因。 3)传动系统是否正常,出力是否均匀,背吃刀量和走刀量是 否减小等。 4)润滑油品牌号是否符合规定,用量是否适当。 5)机床何时进行过保养检修等。 2.看 (1)看转速 观察主传动速度的变化,如带传动的线速度变 慢,可能是传动带过松或负荷太大;对主传动系统中的齿轮,主 要看它是否跳动、摆动;对传动铀主要看它是否弯曲或晃动。 (2)看颜色 如果机床转动部位,特别是主轴和轴承运转不正 常,就会发热。长时间升温会使机床外表颜色发生变化,大多呈 黄色。油箱里的油也会因温升过高而变稀,颜色变样;有时也会 因久不换油、杂质过多或油变质而变成深墨色。 (3)看伤痕 机床零部件碰伤损坏部位很容易发现,若发现裂 纹时,应作一记号,隔一段时间后再比较它的变化情况,以便进 行综合分析。 (4)看工件 从工件来判别机床的好坏。若车削后的工件表面 粗糙度 Ra 数值大,主要是出于主轴与轴承之间的间隙过大,溜 板、刀架等压板楔铁有松动以及滚珠丝杠须紧松动等原因所致。 若是磨削后的表面粗糙度 Ra 数值大,这主要是由于主轴或砂轮动 平衡差,机床出现共振以及工作台爬行等原因所引起的。若工件 表面出现波纹,则看波纹数是否与机床主轴传动齿轮的齿数相等, 如果相等,则表明主轴齿轮啮合不良是故障的主要原因。 (5)看变形 主要观察机床的传动轴、滚珠丝杠是否变形;直 径大的带轮和齿轮的端面是否跳动。 (6)看油箱与冷却箱 主要观察油或冷却液是否变质,确定其 能否继续使用。 3.听 用以判别机床运转是否正常。一般运行正常的机床,其声响 具有一定的音律和节奏保持持续的稳定。机械运动发出的正常声 响大致可归纳为以下几种: 1)一般作旋转运动的机件,在运转区间较小或处于封闭系统 时,多发出平静的“嘤嘤”声;苦处于非封闭系统或运行区较大 时,多发出较大的蜂鸣声;各种大型机床则产生低沉而振动声浪 很大的轰隆声。 2)正常运行的齿轮副,一般在低速下无明显的声响;链轮和 齿条传动副一般发出平稳的“唧唧”声;直线往复运动的机件, 一般发出周期性的“咯噔”声;常见的凸轮顶杆机构、曲柄连杆 机构和摆动摇杆机构等,通常都发出周期性的“嘀哒”声;多数
轴承副一般无明显的声响,借助传感器(通常用金属杆或螺钉旋 具)可听列较为清晰的“嚶嘤”声, 3)各种介质的传输设备产生的输送声,一般均随传输介质的 特性而异。如气体介质多 为“呼呼”声:流体介质为“哗哗”声:固体介质发出“沙沙” 声或“呵罗呵罗”声响 掌提正常声响及其变化,并与故障时的声音相对比,处“听 觉诊断”的关键。下面介绍几种一般容易出现的异声 (1)摩擦声声音尖锐而短促,常常是两个接触面相对运动的 研磨。如带打滑或主轴轴承及传动丝杠副之间缺少润滑油,均会 产生这种异声 (2)泄漏声声小而长,连续不断,如漏风、漏气和漏液等。 (3)冲击声音低而沉N,如气缸内的间断冲击声,一般是由 于螺栓松动或内部有其他异物碰击 (4)对比声用手锤轻轻敲击来鉴别零件是否缺损。由裂纹的 零件敲击后发出的声音就不那么清脆 触 用手感来判别机床的故障,通常有以下几方面: 1)温升人的手指触觉是很灵敏的,能相当可靠地判断各种 异常的温升,其误差可准确到3-5℃。根据经验,当机床温度在 o℃左右时,手指感觉冰凉,长时间触模会产生刺骨的痛感210℃ 左右时,手感较凉,但可忍受;20℃左右时。手感到稍凉,随着 接触时间延长,手感潮湿;30℃左右时,手感微温有舒适感;40℃ 左右时,手感如触摸高烧病人:50℃以上时,手感较烫,如掌心 们的时间较长可有汗感:60℃左右时,手感很烫,但可忍受10s 左右:70℃左右时,手有灼痛感,且手的接触部位很快出现红色 80℃以上时,瞬时接触于感“麻辣火烧”,时间过长,可出现烫伤 为了防止手指烫伤,应注意手的触模方法,一般先用右手并拢的 食指、中指和无名指指背中节部位轻轻触及机件表面,断定对皮 肤无损害后,才可用手指肚或手掌触模。 (2)振动轻微振动可用手感鉴别,至于振动的大小可报一个 固定基点,用一只手去同时触摸便可以比较出振动的大小 (3)伤痕和波纹肉眼看不清的伤痕和波纹,若用手指去摸则 可很容易地感觉出来。摸的方法是:对圆形零件要沿切向和轴向 分别去模:对平面则要左右、前后均匀去摸;摸时不能用力大大, 只轻轻把手指放在被检查面上接触便可 4)爬行用手摸可直观的感觉出来,造成爬行的原固很多 常见的是润滑油不足或选择不当:活塞密封过紧或磨损造成机械 摩擦阻力加大;液压系统进入空气或压力不足等 (5松或紧用手转动主轴或摇动手轮,即可感到接触部位的 松紧是否均匀适当,从而可判断出这些部位是否完好可用。 5.嗅 由于剧烈摩擦或电器元件绝缘破损短路,使附着的油脂或其 他可燃物质发生氧化蒸发或燃烧产生油烟气、焦糊气等异味,应
3 轴承副一般无明显的声响,借助传感器(通常用金属杆或螺钉旋 具)可听列较为清晰的“嘤嘤”声。 3)各种介质的传输设备产生的输送声,一般均随传输介质的 特性而异。如气体介质多 为“呼呼”声;流体介质为“哗哗”声;固体介质发出“沙沙” 声或“呵罗呵罗”声响。 掌提正常声响及其变化,并与故障时的声音相对比,处“听 觉诊断”的关键。下面介绍几种一般容易出现的异声。 (1)摩擦声 声音尖锐而短促,常常是两个接触面相对运动的 研磨。如带打滑或主轴轴承及传动丝杠副之间缺少润滑油,均会 产生这种异声。 (2)泄漏声 声小而长,连续不断,如漏风、漏气和漏液等。 (3)冲击声 音低而沉 N,如气缸内的间断冲击声,一般是由 于螺栓松动或内部有其他异物碰击。 (4)对比声 用手锤轻轻敲击来鉴别零件是否缺损。由裂纹的 零件敲击后发出的声音就不那么清脆。 4.触 用手感来判别机床的故障,通常有以下几方面: (1)温升 人的手指触觉是很灵敏的,能相当可靠地判断各种 异常的温升,其误差可准确到 3—5℃。根据经验,当机床温度在 o℃左右时,手指感觉冰凉,长时间触模会产生刺骨的痛感 210℃ 左右时,手感较凉,但可忍受;20℃左右时。手感到稍凉,随着 接触时间延长,手感潮湿;30℃左右时,手感微温有舒适感;40℃ 左右时,手感如触摸高烧病人;50℃以上时,手感较烫,如掌心 们的时间较长可有汗感;60℃左右时,手感很烫,但可忍受 10s 左右;70℃左右时,手有灼痛感,且手的接触部位很快出现红色; 80℃以上时,瞬时接触于感“麻辣火烧”,时间过长,可出现烫伤。 为了防止手指烫伤,应注意手的触模方法,一般先用右手并拢的 食指、中指和无名指指背中节部位轻轻触及机件表面,断定对皮 肤无损害后,才可用手指肚或手掌触模。 (2)振动 轻微振动可用手感鉴别,至于振动的大小可报一个 固定基点,用一只手去同时触摸便可以比较出振动的大小。 (3)伤痕和波纹 肉眼看不清的伤痕和波纹,若用手指去摸则 可很容易地感觉出来。摸的方法是:对圆形零件要沿切向和轴向 分别去模;对平面则要左右、前后均匀去摸;摸时不能用力大大, 只轻轻把手指放在被检查面上接触便可。 (4)爬行 用手摸可直观的感觉出来,造成爬行的原固很多, 常见的是润滑油不足或选择不当;活塞密封过紧或磨损造成机械 摩擦阻力加大;液压系统进入空气或压力不足等。 (5)松或紧 用手转动主轴或摇动手轮,即可感到接触部位的 松紧是否均匀适当,从而可判断出这些部位是否完好可用。 5.嗅 由于剧烈摩擦或电器元件绝缘破损短路,使附着的油脂或其 他可燃物质发生氧化蒸发或燃烧产生油烟气、焦糊气等异味,应
用嗅觉诊断的方法可收到较好的效果 上述实用诊断技术的主要诊断方法,实用简便,相当有效。 二、现代诊断技术的应用 现代诊断技术是利用诊断仪器和数据处理对机械装置的故障 原因、部位和故障的严重程度进行定性和定量的分析。机床运转 时发生的振动一般用加速度、速度和位移表示,而且它们的频谱 也具有特征形状,这种频谱即振动幅值-频率谱,通常称为机床的 振动特征。由于机床在运行过程中所产生的振动往往是出多个频 率成分所组成,其时域振动波形是由多个谐振波形合成的,如图 3-2所示 x(r) JN x() 功AAA b 图3-2振动的时域波形和频域波形 8)1的时域振动波形b)2的时域振动波形 c)ft和f2的合成波形d)频域波形 图3-2a是频率为f的时域振动波形,A1为振动幅值:图 3-2b是口2的时域振动波形,A2为振动幅值;图3-2c是上述两个 谐振合成的时域振动波形:若将图3-2c所示的时域振功波形进 行快速傅里叶变换(FFT).可得图3-2d所示的波形.这是合成振 动的时域波形所对应的频域波形,是合成振动的频谱。在频谱图 3-2d中,频率们和处分别出现振动幅值A和A2
4 用嗅觉诊断的方法可收到较好的效果。 上述实用诊断技术的主要诊断方法,实用简便,相当有效。 二、现代诊断技术的应用 现代诊断技术是利用诊断仪器和数据处理对机械装置的故障 原因、部位和故障的严重程度进行定性和定量的分析。机床运转 时发生的振动一般用加速度、速度和位移表示,而且它们的频谱 也具有特征形状,这种频谱即振动幅值-频率谱,通常称为机床的 振动特征。由于机床在运行过程中所产生的振动往往是出多个频 率成分所组成,其时域振动波形是由多个谐振波形合成的,如图 3—2 所示。 图 3—2a 是频率为 f1 的时域振动波形,A1 为振动幅值;图 3-2b 是 f2 的时域振动波形,A2 为振动幅值;图 3-2c 是上述两个 谐振合成的时域振动波形:若将图 3—2c 所示的时域振功波形进 行快速傅里叶变换(FFT).可得图 3-2d 所示的波形.这是合成振 动的时域波形所对应的频域波形,是合成振动的频谱。在频谱图 3—2d 中,频率 f1 和 f2 处分别出现振动幅值 A1 和 A2
处于正常状态的机床具有典型的频谱,但当机床磨损、基础 下沉和部件变形时,机床原有的振动特征将发生变化,并通过机 床振动能量的增加反映出来。通过监测和分析机床的振动信号, 就可以判断出机床发生故障的部位和严重程度。其中,振动测试 仪适用于现场检修人员对机器运行状态的在岗监测,并为诊断和 趋势分析提供数据,是最基本的现代测试工具。图3-3所示为振 动测试仪外观图 带通 输入⊙ 通低遁电压⊙ 监听回 监听2◎ 图3-3振动测试仪 1--电压表显示2—频率选择3一传感器 振动测试仪的输入端是一个压电晶体振动加速度传感器。通 过探针接触机器,将机器振动的加速度转换成电荷量,再由电荷 放大器将电荷量转化成电压量,电压量值和振动加速度量值成正 比。两个耳机输出可供两人同时监听,一个电压输出可与示波器 磁带机、电平记录仪和信号分析仪等联机使用,以作进一步的故 障分析。这是把定性与定量、单人与多人、振平测试与振动测试 相结合的便携式仪器。各种仪器的连接方法如图3-4所示 机床一振动测试仪:录音机 小波器 滤波器一信号分析仪 机器故障分析仪 图3-4振动测试仪与各种仪器的连接
5 处于正常状态的机床具有典型的频谱,但当机床磨损、基础 下沉和部件变形时,机床原有的振动特征将发生变化,并通过机 床振动能量的增加反映出来。通过监测和分析机床的振动信号, 就可以判断出机床发生故障的部位和严重程度。其中,振动测试 仪适用于现场检修人员对机器运行状态的在岗监测,并为诊断和 趋势分析提供数据,是最基本的现代测试工具。图 3—3 所示为振 动测试仪外观图。 图 3-3 振动测试仪 1-- 电压表显示 2—频率选择 3—传感器 振动测试仪的输入端是一个压电晶体振动加速度传感器。通 过探针接触机器,将机器振动的加速度转换成电荷量,再由电荷 放大器将电荷量转化成电压量,电压量值和振动加速度量值成正 比。两个耳机输出可供两人同时监听,一个电压输出可与示波器、 磁带机、电平记录仪和信号分析仪等联机使用,以作进一步的故 障分析。这是把定性与定量、单人与多人、振平测试与振动测试 相结合的便携式仪器。各种仪器的连接方法如图 3—4 所示。 图 3--4 振动测试仪与各种仪器的连接
振功测试仪的特点 (1)抗干扰性好当测量机床某点时,该测点的振动无衰减地 传至该仪器,测点外的振动因机械阻尼作用将得到衰减,周围环 境的杂音因仪器中的振动加速度传感器对声波不敏感,被阻隔在 外,故所测信号只是被测点的振动与冲击量,抗干扰性优于用传 声传感器(如驻极体话筒)做成的类似于传声放大器的测试仪器 (2)分辨能力强大多数现代化机床运行速度较高,许多起报 警作用的振动信号出现在高频带,而且很微弱,只能借助于仪器 来分辨。振动测试仪的安装频率大于等于15kHz,其电路频率大 于等于20kHz,完全满足了机械振动规定的I0kHz要求 (3)灵敏度高振动测试仪可将输入放大数千倍,这对早期故 障检测和分析判断是十分有用的。 2.使用与诊断方法 振动测试仪的使用十分简便,只需将探针拧上传感器,打开 音量开关,接上耳机就可测听。由于完好机器的振动待征和有故 障机器的振动特征不同,反映在仪器耳机中的声音也不同,故根 据声音的差异可初步判断出是否有故障。例如,当耳机里传出清 脆尖细的声音时(振动频率较高),一般表明较小的构件有较小的 裂纹,或强度相对较高的金属部件产生了局部缺陷:当耳机传出 低沉混浊的噪声时(振动频率较低),一般表明由强度较低的材料 制成的较大、较长的构件存在较大的裂纹或缺陷;当耳机里传出 的噪声比平时增强时,表明机器故障正在扩展,声音愈大,故障 愈严重:如果耳机里传出的噪声不再按有规律的间歇出现,而是 随机地出现,这表明某个部件已经松动,随时会产生意外事故。 使用振动测试仪时,可用录音机将正常运行的机器各测点的 信号记录下来,作为机器动态数据存档,与以后测得的信号作对 比。对于较复杂的信号,也可送人信号分析仪进行频谱分析,振 动测试仪还可接示波器观察信号的时域波形。 例3—2用振动测试仪检测轴承的运行情况 用振动测试仪将轴承的振动信号拾取,再输出接低通滤波器 和信号分析仪作振幅一频率谱分析。采样频率取IkHz,低通滤波 器截止频率取300Hz分别对一个完好轴承和一个内环损坏的轴 承作分衍,结果如图3-5所示 从图中以看出,好轴承和坏轴承具有不同的振动特征频率, 坏的轴承除转速频率未变外,在转速频率的高低端部分别增加了 新的振幅频率分量。这表明不仅频率分量的级值增加给出了早期 故障信息,而且新增加的谱线指出机器的各部件在磨损。对每个 监测点来说,如存在不平衡、轴线不对中、轴承腐蚀和齿轮损坏 等,经频率分析均可揭示其特征频率 现在,有一种专用的轴承故障检测仪,可在不分解轴承、不 停止轴承运转的情况下使用,可检测各类滚动和滑动轴承的润滑 和运行状态,预测轴承是否失效。通过这种在线点检的方法,保 证轴承的可靠运转,并掌握恰当的润滑油更换时间,减轻检修的 劳动强度,避免因轴承损坏引起的经济损失,以提高设备的完好
6 1.振功测试仪的特点 (1)抗干扰性好 当测量机床某点时,该测点的振动无衰减地 传至该仪器,测点外的振动因机械阻尼作用将得到衰减,周围环 境的杂音因仪器中的振动加速度传感器对声波不敏感,被阻隔在 外,故所测信号只是被测点的振动与冲击量,抗干扰性优于用传 声传感器(如驻极体话筒)做成的类似于传声放大器的测试仪器。 (2)分辨能力强 大多数现代化机床运行速度较高,许多起报 警作用的振动信号出现在高频带,而且很微弱,只能借助于仪器 来分辨。振动测试仪的安装频率大于等于 15kHz,其电路频率大 于等于 20kHz,完全满足了机械振动规定的 I0kHz 要求。 (3)灵敏度高 振动测试仪可将输入放大数千倍,这对早期故 障检测和分析判断是十分有用的。 2.使用与诊断方法 振动测试仪的使用十分简便,只需将探针拧上传感器,打开 音量开关,接上耳机就可测听。由于完好机器的振动待征和有故 障机器的振动特征不同,反映在仪器耳机中的声音也不同,故根 据声音的差异可初步判断出是否有故障。例如,当耳机里传出清 脆尖细的声音时 (振动频率较高),一般表明较小的构件有较小的 裂纹,或强度相对较高的金属部件产生了局部缺陷;当耳机传出 低沉混浊的噪声时(振动频率较低),一般表明由强度较低的材料 制成的较大、较长的构件存在较大的裂纹或缺陷;当耳机里传出 的噪声比平时增强时,表明机器故障正在扩展,声音愈大,故障 愈严重;如果耳机里传出的噪声不再按有规律的间歇出现,而是 随机地出现,这表明某个部件已经松动,随时会产生意外事故。 使用振动测试仪时,可用录音机将正常运行的机器各测点的 信号记录下来,作为机器动态数据存档,与以后测得的信号作对 比。对于较复杂的信号,也可送人信号分析仪进行频谱分析,振 动测试仪还可接示波器观察信号的时域波形。 例 3—2 用振动测试仪检测轴承的运行情况。 用振动测试仪将轴承的振动信号拾取,再输出接低通滤波器 和信号分析仪作振幅—频率谱分析。采样频率取 1kHz,低通滤波 器截止频率取 300Hz。分别对一个完好轴承和一个内环损坏的轴 承作分衍,结果如图 3—5 所示。 从图中以看出,好轴承和坏轴承具有不同的振动特征频率, 坏的轴承除转速频率未变外,在转速频率的高低端部分别增加了 新的振幅频率分量。这表明不仅频率分量的级值增加给出了早期 故障信息,而且新增加的谱线指出机器的各部件在磨损。对每个 监测点来说,如存在不平衡、轴线不对中、轴承腐蚀和齿轮损坏 等,经频率分析均可揭示其特征频率。 现在,有一种专用的轴承故障检测仪,可在不分解轴承、不 停止轴承运转的情况下使用,可检测各类滚动和滑动轴承的润滑 和运行状态,预测轴承是否失效。通过这种在线点检的方法,保 证轴承的可靠运转,并掌握恰当的润滑油更换时间,减轻检修的 劳动强度,避免因轴承损坏引起的经济损失,以提高设备的完好
频率 频率 图3-5轴承频谙分析 a)好的轴承b)坏的轴承 3.测量注意事项 (1)正确使用探针为了尽可能淮确地拾取振动量,一般要求 传感器和被测部位要紧密固定,以减少振动高频分量的损失。振 动测试仪配有长短两根探针,由于材料和长度不同,其谐振频率 也不同,硬而短的探针谐振频率较高,长的探针谐振频率较低 所以,在测量高速运行的机械时、应优先采用短探针,并将探针 顶紧被测点,以减少振动高频信息的损失。 (2)选择探测点由于探测是在不停机、不解体的运动状态下 进行的,故必须将测点选在机器的外壳上。选择合适的探测点是 很重要的,它决定着测量的准确程度;通常应选择振动响应最显 著的敏感点和易损坏的关键点作为固定检测点。选择时应注意以 下几点:①探测点和被测部件(如轴承、齿轮等)之间最好只有 层间隔(如外壳),以减少其他振动干扰。⑦探测点和被测部件的 距离愈短、愈直接,其效果愈好,可减少振动信息的传递损失 ③探测点应尽量选在负重部分,如轴承应选择轴承底座面而不宜 选择上盖。④探针的顶部尽可能与探测点垂立接触,以减少干扰 课后小记
7 率。 3.测量注意事项 (1)正确使用探针 为了尽可能淮确地拾取振动量,一般要求 传感器和被测部位要紧密固定,以减少振动高频分量的损失。振 动测试仪配有长短两根探针,由于材料和长度不同,其谐振频率 也不同,硬而短的探针谐振频率较高,长的探针谐振频率较低; 所以,在测量高速运行的机械时、应优先采用短探针,并将探针 顶紧被测点,以减少振动高频信息的损失。 (2)选择探测点 由于探测是在不停机、不解体的运动状态下 进行的,故必须将测点选在机器的外壳上。选择合适的探测点是 很重要的,它决定着测量的准确程度;通常应选择振动响应最显 著的敏感点和易损坏的关键点作为固定检测点。选择时应注意以 下几点:①探测点和被测部件(如轴承、齿轮等)之间最好只有一 层间隔(如外壳),以减少其他振动干扰。⑦探测点和被测部件的 距离愈短、愈直接,其效果愈好,可减少振动信息的传递损失。 ③探测点应尽量选在负重部分,如轴承应选择轴承底座面而不宜 选择上盖。④探针的顶部尽可能与探测点垂立接触,以减少干扰 误差。 课 后 小 记