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机械故障诊断培训教程 第一节（略） 第二节状态维修-设备维修的根本性革命 大家知道，当前我国对设备的维护仍采用传统的计划、定期维修。而这种方式带有很大盲目性，设备有无故障、故障类型、故障部位、故障程度难以准确把握。另外，由于良好部位的反复拆卸，机械性能往往不理想，甚至低于检修前。而且，没有必要的超前维修，带来人力、物力的巨大浪费。 故障诊断仪器的广泛应用，使对机械设备的维护由计划、定期检修走向状态、预知检修变为现实，使机械设备的维护方式发生了根本性革命。状态监测避免了机械设备的突发故障，从而避免了被迫停机而影响生产；机械状态分析为预知机械设备的维修期提供了可靠依据，即可做到测量表明有必要时才进行维修。使我们能够及时准备维修部件，安排维修计划，克服了定期维修带来的不必要的经济损失和设备性能的下降；完善的诊断能力可为我们准确指出故障类型和故障部位，避免了维修的盲目性，使检修简捷易行，大大缩短了维修工期；完善的设备管理软件，又可使企业设备管理自动化。由此可见，状态检测给企业带来的经济效益是十分显著的。如实行状态维修后，某化工厂年维护修理工作由247台减至14台；某电机厂维护费用下降了75%；某造纸厂年节约25万美元，而振动监测设备一次注投资仅是此数的10 ％。 第三节机械振动描述 一、什么叫振动？ 振动是世界上的物质或物体的一种运动形式。广义来说，振动就是物体（质点）或某种状态随着时间往复变化的现象。 二、振动的分类 工程中有大量的振动问题需要研究、分析和处理，因此有必要简单介绍振动力学中的振动分类方法，以便在振动故障类型、原因、分析和故障排除方面提供考虑的基础。 机械振动的研究和使用方面有多种分类方法，目前，大致有如下几种分类： 1、按振动的规律分 简谐振动。非简谐振动和随机振动。有时又将前两者称为周期振动，后者称为非周期振动； 2、按产生振动的原因分 自由振动、受迫振动、自激振动和参变振动等； 3、按自由度分 单自由度系统振动、多自由度系统振动和弹性振动； 4、按振动位移特征分 角振动和直线振动； 5、按系统结构参数分 线性振动和非线性振动。 在机器的故障诊断中，从应用角度看，应着重掌握按振动规律和产生原因这两种分类。 三、简谐振动 简谐振动又称“正弦振动”，它是振动故障诊断中最基本的概念之一。了解它的表示方法，特拐是它的物理意义，对于掌握故障诊断技术十分重要。 简谐振动的数学表达式是 y（t）＝Asinω t 式中：A-振幅； ω-角频率（园频率）。 正弦函数的振动图线如图3-1所示。 因为函数sinω t具有下列特性： sinω（ t＋ T ）=sin（ω t+ωT）＝sinω t 图3-1 正弦函数的振动图线 则T=2π/ω 为简谐振动的周期。F=1/T简称为简谐振动的频率，ω=2 ∏ f表示每秒转过的弧度，亦是在2∏秒内振动的次数，称为“园频率”。 必须指出，简谐振动一定是周期振动，但是，周期振动不一定是简谐振动。 四、周期振动信号的分解及频谱： 在故障信号中，周期信号主要是由机器的自由振动、受迫振动和参变振动等产生的。对于周期信号，数学上早已证明，利用傅氏级数原理，可将周期函数y（t）分解成傅氏级数，即将信号分解成许多谐波分量 y(t)= 式中： 其中： n=1,2,…… n=1,2,…… 由上述公式，以频率为横坐标，以振幅或相位为纵坐标来表征频率域的振动特性，见图3-2。 它们是一个离散的频谱，又称线谱，其谱线间的距离为ω 1，各次谐振幅和谐波相位的全体称为幅值频谱和相位频谱。 五、调制振动信号分析及频谱： 设备故障诊断中，特别是对齿轮箱和电机等的诊断，经常碰到调制信号。所谓调制信号，简单他说就是一个简谐振动的幅度或者角频率的变化受到了另一个简谐振动的影响。前一振动信号称为“载频信号”，后一信号称为“调制信号”。只有对这类信号进行时域（横坐标为t）和频域（横坐标f）分析后，才能获得诊断结果。在实际诊断过程中，这些调制信号从时域波形图上看，往往十分复杂，但基本原理仍可归结为简谐振动幅值和频率（或相位）的调制原理，下面进行简要讨论。 1．幅度调制 幅度调制信号的方程是 在齿轮箱诊断中，，往往对应为啮合频率，而，诊断对象不同，和所代表的物理含义不同。将上式展开可得 由此式可知，经调幅后的频率，除了原有的角频率ω c之外，还有ω c与ω e的和频和差频，即(+)和(-)。它们是以为