时域波形及其典型特征浅析

发布时间:2020/4/25 17:26:30阅读次数: 分享到:

时域波形及其典型特征浅析




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时域波形概述

时域波形,用于表示振动信号随时间变化的特征。

时域波形的显著特征是横轴以时间为变量,纵轴因描述的变量不同而不同。

在故障诊断中,纵轴一般为加速度、速度和位移。如下图:



时域波形

时域波形解读,通过时域波形可提取出振动幅值、相位(同频率信号)及周期(或频率T=1/F)等信息。

由于振动具有可叠加性(如同频率异相的两个振动 波形叠加后会相互抵消,降噪耳机就是用的这一原理),实际振动时域波形并非为标准的正弦波,而是设备中不同振源发出振动叠加的结果。



如上图所示,风机的转频、叶片通过频率以及齿轮的啮合频率单独考量时,理想情况下均为典型正弦波形

但是振动是可以传递的,实际上我们在风机上任意一点测得的振动都不可能是其中某一种振动的独立呈现,而是所有振动的叠加,如下图所示




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典型时域波形特征

时域波形分析是诊断分析中所用到的重要分析工具之一。

熟知不同的典型时域波形特征往往能帮助我们快速识别故障类型,节省分析时间,下面就给大家介绍几种常见的时域波形波形典型特征。

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---周期性冲击


周期性冲击是最常见的时域波形特征,轴承、齿轮、配合松动、动静磨碰等故障均会出现明显的周期性冲击




如上图所示,图为某一级行星二级平行增速齿轮箱大齿圈测点在输出轴转速1686RPM时采集的加速度波形,时域波形上存在明显的周期性冲击。

如图所示,查看时域周期性冲击特征,采用双游标量取冲击频率是常用的手段,这样往往可以快速定位引起冲击的来源。


如图中虽然是齿轮箱齿圈上采集到的波形,但是冲击频率约为28Hz左右 ,却是高速输出轴转频的。


这说明这些冲击必然与高速输出轴存在关联,极有可能是由高速轴传递过来的,那接下来分析的重点就应集中在高速输出轴上,而非继续在齿圈处找冲击来源。

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---时域波形调制


调制是将低频信号的信息加入到高频载波信号中的过程,高频的载波信号的特征如幅值或频率随低频信号周期性变化。



若是幅值变化则是调幅,则如上图所示。



若是频率变化则是调频,则如上图所示。



在故障诊断中遇到最多的情况是调幅,如上图所示即是典型调制现象。

这是一条发电机轴承测点上的加速度波形图,波形采集时的转速为1658RPM。

这条波形的幅值显示出了明显的周期性变化,其包络线对应的频率大概在28Hz左右,换算为转速大概为1680RPM,正好与当时的转速接近。

所以这条波形就显示出了受到转频调制的特征。


如果学习过轴承相关诊断知识的话,就知道轴承内圈损伤时,波形会出现受转频调制的特征,这样就一下子为我们对故障类型的判断提供了大致方向,后续继续挖掘相关频谱特征就可以有的放矢了。

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---“M”字头

 

在不对中的判断中,除了查看频谱中的二倍频转频能量外,还有一个技巧常会被用到,就是查看速度时域波形中是否存在明显的“M”字头出现。




如上图所示,“M”字头表明速度振动中存在较明显的二倍频分量,显著的“M”字头现象往往对应着高幅值的二倍转频,我们接下来的重点即可向不对中的判断上去。


熟练掌握不同故障的时域波形特征将能明显提升对故障的定位速度和准确度。

今天给大家介绍的几个时域波形分析的技巧,希望大家在使用是多多体会,早日融会贯通。