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声发射事务谱阐发手艺在动弹轴承毛病诊断中的利用

宣布日期:2017-05-06 09:45    阅读次数:次

作者:杨占才等

一、题目标提出
  在各类反转展转机械装备中,动弹轴承任务状态的黑白间接影响机械的任务机能。对轴承故 障若未及时停止诊断和预告,将会影响装备的一般运转,且可以或许形成具大的经济丧失。
  今朝,基于声发射(AE)手艺的动弹轴承毛病诊断经常使用时候序列和谱阐发方式提取隐含于AE 包络旌旗灯号中的毛病特色。但是在毛病的初期阶段,将会产生具备微小周期的AE事务,在诊断 中不能肯定某一个声发射旌旗灯号是不是与轴的扭转进程有关,这就藏匿了轴承毛病特色,从而使 诊断的靠得住性下降,利用传统的功率谱阐发方式难以检测。别的,在及时处置超高频次AE信 号方面,计较速率使设想出低本钱、及时的诊断体系遭到限制。
  研讨标明,声发射旌旗灯号的事务谱阐发方式合适于对轴承毛病的声发射旌旗灯号停止处置,并且 可以或许获得抱负的诊断成果,其检测水平优于传统的功率谱阐发方式。

二、AE旌旗灯号的事务谱阐发
  事务谱阐发方式与传统功率谱阐发方式近似,其差别的地方在于前者的时候序列用事务产生 的时候及其对应的幅度表现,尔后者是根据等时候距离采样的时候序列。上面先容事务谱函 数的推导进程。
  1.时候序列p(τi)
(1)
τi=i.Δ (2)
Ai=max|aik|  k=0,1,2,……,N-1 (3)
式中 N——在Δ时候距离内的振铃计数值
   aik——在Δ时候距离内第k个振铃幅值
   Ai——τi知足干系式(i.Δ-Δ/2)<τi<(i.Δ+Δ/2)所 对应的振铃最大幅值
  传统的傅立叶阐发方式请求对时域波形以较高的采样频次停止采样,能力到达预期成果, 但是对事务谱手艺,仅对那些具备某一强度的AE事务停止采样,是以其采样点数较着低于 传统傅立叶阐发方式处置的数据点数,为开辟动弹轴承的及时诊断体系供给了有用保证。
  对时候序列p(τi),仅含有与毛病有关的AE事务,与毛病有关的AE旌旗灯号被有用 剔除,凸起了毛病特色。即便在毛病的初期阶段所产生的具备微小周期的AE旌旗灯号,接纳这类 方式机关的时候序列也可以或许有用地提取毛病特色,从而进步诊断的靠得住性。
  2.事务谱函数Q(ω)
(4)
  当动弹轴承的外圈、内圈及动弹体呈现毛病时,会产生周期性的打击景象,经由进程式(1)构 造的时候序列照顾有不异周期性的特色信息,对此时候序列根据式(3)停止事务谱阐发,在 轴承某一频次处会呈现清楚的峰值,将此频次与事务计较的轴承毛病特色频次停止比拟,即 可判定轴承有不毛病及毛病产生的部位,且峰值的巨细反应了毛病的严峻水平。

三、诊断实例
  声发射旌旗灯号提取与阐发体系道理如图1所示。在AE换能器与轴承座之间插手耦合剂,目标 是削减声发射旌旗灯号在通报进程中不须要的衰减。由AE换能器领受的声发射旌旗灯号进入前置缩小 器、滤波器以后,变成合适于后续处置的声发射旌旗灯号,经事务采样器以后机关一个基于事务 的时候序列,凸起了与毛病特色有关的声发射事务,而后停止事务谱阐发便可判定轴承有不 毛病及毛病产生的部位。

图1
  接纳一个无缺轴承和三个具备差别范例毛病的轴承在实验台架上停止实验。详细实验条 件如表1和表2所示。轴承毛病特色频次(打击频次)计较公式如表3所示。
  1.无缺轴承,转速400r/min;
  2.内圈毛病轴承,转速200r/min,毛病特色频次32.46Hz,谱密度0.428g2.s。
表1 差别转速下轴承内圈毛病特色频次值(2#)

转 速   r/min
项 目 200 400 600
实际值 32.75 65.50 98.25
实测值 32.46 65.34 98.57

表2 统一转速下轴承毛病特色频次值(400r/min)

项 目 外圈(1#) 内圈(2#) 动弹体(3#)
实际值 54.62 65.50 110.06
实测值 54.87 65.34 109.98

表3 轴承毛病特色频次(打击频次)实际计较公式

外圈毛病 f0=z.〔1-(d/D)cosα〕fr/2
内圈毛病 fi=z.〔1+(d/D)cosα〕fr/2
动弹体毛病 fb=D.〔1-(d/D)2cos2α〕fr/2d
式中 d——动弹体直径 D——轴承节径 α ——打仗角z——动弹体数目 fr——内圈扭转频次(n/60)

  3.内圈毛病轴承,转速400r/min,毛病特色频次65.34Hz,谱密度0.451g2.s;
  4.内圈毛病轴承,转速600r/min,毛病特色频次98.57Hz,谱密度0.496g2.s;
  5.外圈毛病轴承,转速400r/min,毛病特色频次54.87Hz,谱密度0.464g2.s;
  6.动弹体毛病轴承,转速400r/min,毛病特色频次109.98Hz,谱密度0.512g2.s。
  图2a为无缺轴承事务谱图,曲线平展,不较着峰值;由图2b可见,在频次32.46Hz,64 .92Hz及97.38Hz处呈现有较着的峰值,与轴承的毛病特色频次(实际计较值)停止比拟,由 此 可判定是轴承内圈毛病的一阶、二阶及三阶频次,在谱峰的两侧呈现边频,这是因为内圈故 障特色频次遭到动弹频次调制感化而产生的;图2c至图2f在毛病特色频次处均呈现较着的频 峰,由此可判定轴承毛病产生的部位,峰值的巨细与毛病的严峻水平有关。

图2 声发射事务谱图

四、论断
  1.可以或许在动弹轴承毛病的初期阶段有用地提取毛病特色,并且有比拟抱负的诊断成果。
  2.既能判定动弹轴承有不毛病,又能肯定毛病产生的部位,且峰值的巨细反应了毛病的严峻水平,实验成果与实际阐发符合合。
  3.接纳事务采样方式,加速了旌旗灯号处置速率,是以可以或许开辟出一套及时的、贸易上可行的动弹轴承毛病诊断体系,合适于利用推行。

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