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摘 要：本文对机械压力机振动测试中的主要测试内容和信号分析方法做了介绍，对齿轮、转轴、机械松动等原因导致的振动特点进行了分析，并对振动诊断中常用的诊断方法做了概括，可为利用振动测试判别压力机振动故障提供参考。
关键词：压力机 振动故障 诊断
1、机械振动及其常用诊断方法
振动现象在日常生活中司空见惯，是几乎无法避免的自然现象。但对于机械设备而言，振动却往往会造成不利的后果，会造成机械设备的使用寿命缩短，也会影响操作人员的正常工作。现有的研究已经表明，机械设备的异常振动往往设备故障的都和某种类型的机械故障有着密切的相关关系，有大约70%以上的机械故障都会以振动（或者噪声）的形式表现出来，因此将振动作为辅助判断设备故障的依据是可行的。而且从故障预防的角度来看，对机械设备的振动的早期检测也能够起到防微杜渐，预防较大事故的作用。
机械压力机作为一种锻压设备，具有非常广泛的用途。随着压力机本身吨位的加大，以及运行速度和精度的提高，维护问题就成了非常重要的事项，对于很多大吨位的压力机而言，甚至于几乎不可能进行完整的拆机检修。因此采用振动作为故障诊断的手段具有很大的必要性，也能够为设备的后续设计和改进提供有益的参考。从现有的压力机故障诊断主要从两个方面来进行，一是针对齿轮箱，二是针对导轨和滑块这一往复机构。对着两类故障，一般都可以采取振动分析法来进行诊断。
2、振动测试及信号分析
2.1振动测试的原理
要同过机械设备的振动特征来判断故障类型，首先需要完成设备的振动测试，掌握设备运行中振动的第一手资料，其目的是掌握设备动态特性，从中判别可能潜在的故障类型，这一方面较为成熟的技术是振动测试诊断技术。其原理是通过对设备施加不同类型的激励源，让激励作用在设备上产生振动和传播，当振动传播到设备零件表面时，零件附近的空寂振动而产生声波，通过分析这些振动和声波来判断设备的工作状态。
2.2振动测试的内容
在一次振动试验中，可供采集的数据类型是多种多样的，从实际应用的角度出发，在振动测试中一般选择以下3类最重要的测试内容：①振动参量 在振动测试中选择的测试参量会选择特征点上的位移、速度、加速度、压力，以及角速度、角加速度等；②系统动态特性的测试 压力机械的系统动态特性指的物理参数、 模态参数、频率响应函数等；③动力强度测试 动力强度测试一般用来检验压力机在特定环境下振动特性，其目的在于检验设备是否满足一定振动条件下的工作强度要求。
2.3振动信号的分析与处理
振动信号的分析需要借助于信号分析仪器，对干扰噪声进行过滤后进行谱分析，对位于不同时域范畴的信号，需要把测得的时间历程信号按照某种信号处理方法（如傅里叶变换等）来进行频域分析（相位谱、功率谱等）。常用的分析方法有时域分析法、相关分析法、频域分析法、倒频谱分析法等。
3、常见振动故障判别
3.1传动系统故障频率分析
在压力机械中机械振动的频率和转速成整倍数关系，即同步振动，这是压力机在工作时最为常见的振动形式，在正常工作的情况下，其振动频率是较为恒定的。因此在计算转轴的故障频率的步骤可按下面的步骤来进行：①对压力机的每个转轴确定其相对转速，作为基准值；②在考虑转轴的前提下，计算转轴频率、叶片通过频率等故障频率；③将在特定位置上采集的各类振动信号叠加得到时域波形，该波形实际上包含了多种振动（噪音和其他类型的振动等），通过对时域波形的分解，可以得到不同转轴和齿轮上的基准频率，从而可以绘制压力机传动装置部件的频率序列，可为故障状态下的频率分析提供参考。
3.2齿轮（箱）的振动故障诊断
齿轮的振动频率取决于每齿的啮合，即以啮合频率来作为齿轮的振动频率，因此齿轮的异常振动主要来自于齿轮在制造和装配过程中的误差，如偏心误差、齿形误差以及齿距误差等。此外，也可能存在在使用过程中的机械损伤而导致的异常振动（这类振动通常都和设计缺陷和装配不良有关），这类异常振动的成因表现为齿轮齿面磨损、齿面胶合擦伤、齿面疲劳及断裂等。
对齿轮故障进行振动诊断时，需要对几种常见的故障类型分别排除。在诊断是否存在齿距误差时，就需要观察齿轮在单位周期内的转速是否均匀。当确实却在齿距误差时，啮合振动频率也会表现出一定的周期性，此时需对比齿轮的旋转频率和啮合频率来综合判定。如果齿轮制造材料出现问题，齿轮可能会出现因为回转质量不平衡而出现周期性的振动（表现形式有点类似于偏心机离心锤），也需要计算齿轮的旋转频率和啮合频率。当齿轮存在偏心问题时，其表现通常是齿轮在转动一周中的压力出现波动，导致啮合频率振动的幅值受到旋转频率的制约。当齿轮存在局部缺陷，齿轮在啮合过程中的振动幅度通常都会非常明显，会在振动波形上表现出突出周期性脉冲幅值。
3.3轴故障的振动诊断
压力机转动轴可能因为制造、安装过程中的问题，在运转过程中零件损坏或轴弯曲等导致轴系的质量分布不均，偏心惯性力会形成在转轴产生横向强迫振动的周期激荡力，这种周期性的激荡力可能形成轴系的共振，给轴系造成最大破坏，因此转动轴不平衡所造成的危害必须引起高度重视。转轴不平衡故障的振动特点是振动的方向以径向为主，其振动频率和旋转频率直接相关，且旋转频率占主要成分，转轴不平衡振动波的相位和旋转标记的具有同步性，其振幅和转轴转速总体上呈正比关系，转速越快，振幅越大，转速越小振幅越小，但在共振处会形成最大的振幅。在考虑转轴类的振动诊断时，还应当考虑到另外一种情形，即由于装备误差、箱体变形等造成的轴对中不良（不同轴）在机械运转时所导致的振动。因为轴对中不良所导致的振动的振幅变化不大，和转轴的转速不存在明显的正比关系，加上振动方向一般为轴向振动而不是径向振动，因此不会引起共振问题。
此外，如果出现机械松动，通常由于安装不良或紧固不牢导致，也可能是工作时间太长零件局部磨损导致。这一类型的振动一般出现在垂直方向，在振动时具有较为明显的方向性。从振动的频率来看，会在频率监测仪器上留下较大的倍频分量，不论是高次谐波还是分数谐频分量，都会表现出随着时间的推移而增大的趋势。从振幅的特点上看，时域波形会较为不规则，很少出现规律的周期性信号，但可能存在较大的脉冲信号凸显，振幅会随着转速的变化而表现出跳跃的迹象。在相位方面，機械松动故障的振动会与旋转标记同步。
4、结语
压力机的振动故障诊断可以有经验的工人来临场判断，但对于一些故障初期的振动特性通常无法人工判断，需要借助于专门的振动测试仪器，对新机器绘制正常状态下的振动频率图谱，并定期对设备进行振动测试判断可能的振动故障。
参考文献
[1]杨玮.多技术融合在齿轮箱故障诊断中的应用[D].兰州：兰州理工大学，2007.
[2]韩捷.齿轮故障的振动频谱机理研究[J].机械传动，2007，（2）：21-24.
[3]戚晓利，潘紫微.频谱分析法在齿轮箱故障诊断中的应用[J].安徽工业大学学报，2006，（4）：415-417.
[4]袁佳胜，冯志华.混合诊断法在齿轮故障诊断中的应用[J].工程机械，2006，（10）：62-65.
关键词：压力机 振动故障 诊断
1、机械振动及其常用诊断方法
振动现象在日常生活中司空见惯，是几乎无法避免的自然现象。但对于机械设备而言，振动却往往会造成不利的后果，会造成机械设备的使用寿命缩短，也会影响操作人员的正常工作。现有的研究已经表明，机械设备的异常振动往往设备故障的都和某种类型的机械故障有着密切的相关关系，有大约70%以上的机械故障都会以振动（或者噪声）的形式表现出来，因此将振动作为辅助判断设备故障的依据是可行的。而且从故障预防的角度来看，对机械设备的振动的早期检测也能够起到防微杜渐，预防较大事故的作用。
机械压力机作为一种锻压设备，具有非常广泛的用途。随着压力机本身吨位的加大，以及运行速度和精度的提高，维护问题就成了非常重要的事项，对于很多大吨位的压力机而言，甚至于几乎不可能进行完整的拆机检修。因此采用振动作为故障诊断的手段具有很大的必要性，也能够为设备的后续设计和改进提供有益的参考。从现有的压力机故障诊断主要从两个方面来进行，一是针对齿轮箱，二是针对导轨和滑块这一往复机构。对着两类故障，一般都可以采取振动分析法来进行诊断。
2、振动测试及信号分析
2.1振动测试的原理
要同过机械设备的振动特征来判断故障类型，首先需要完成设备的振动测试，掌握设备运行中振动的第一手资料，其目的是掌握设备动态特性，从中判别可能潜在的故障类型，这一方面较为成熟的技术是振动测试诊断技术。其原理是通过对设备施加不同类型的激励源，让激励作用在设备上产生振动和传播，当振动传播到设备零件表面时，零件附近的空寂振动而产生声波，通过分析这些振动和声波来判断设备的工作状态。
2.2振动测试的内容
在一次振动试验中，可供采集的数据类型是多种多样的，从实际应用的角度出发，在振动测试中一般选择以下3类最重要的测试内容：①振动参量 在振动测试中选择的测试参量会选择特征点上的位移、速度、加速度、压力，以及角速度、角加速度等；②系统动态特性的测试 压力机械的系统动态特性指的物理参数、 模态参数、频率响应函数等；③动力强度测试 动力强度测试一般用来检验压力机在特定环境下振动特性，其目的在于检验设备是否满足一定振动条件下的工作强度要求。
2.3振动信号的分析与处理
振动信号的分析需要借助于信号分析仪器，对干扰噪声进行过滤后进行谱分析，对位于不同时域范畴的信号，需要把测得的时间历程信号按照某种信号处理方法（如傅里叶变换等）来进行频域分析（相位谱、功率谱等）。常用的分析方法有时域分析法、相关分析法、频域分析法、倒频谱分析法等。
3、常见振动故障判别
3.1传动系统故障频率分析
在压力机械中机械振动的频率和转速成整倍数关系，即同步振动，这是压力机在工作时最为常见的振动形式，在正常工作的情况下，其振动频率是较为恒定的。因此在计算转轴的故障频率的步骤可按下面的步骤来进行：①对压力机的每个转轴确定其相对转速，作为基准值；②在考虑转轴的前提下，计算转轴频率、叶片通过频率等故障频率；③将在特定位置上采集的各类振动信号叠加得到时域波形，该波形实际上包含了多种振动（噪音和其他类型的振动等），通过对时域波形的分解，可以得到不同转轴和齿轮上的基准频率，从而可以绘制压力机传动装置部件的频率序列，可为故障状态下的频率分析提供参考。
3.2齿轮（箱）的振动故障诊断
齿轮的振动频率取决于每齿的啮合，即以啮合频率来作为齿轮的振动频率，因此齿轮的异常振动主要来自于齿轮在制造和装配过程中的误差，如偏心误差、齿形误差以及齿距误差等。此外，也可能存在在使用过程中的机械损伤而导致的异常振动（这类振动通常都和设计缺陷和装配不良有关），这类异常振动的成因表现为齿轮齿面磨损、齿面胶合擦伤、齿面疲劳及断裂等。
对齿轮故障进行振动诊断时，需要对几种常见的故障类型分别排除。在诊断是否存在齿距误差时，就需要观察齿轮在单位周期内的转速是否均匀。当确实却在齿距误差时，啮合振动频率也会表现出一定的周期性，此时需对比齿轮的旋转频率和啮合频率来综合判定。如果齿轮制造材料出现问题，齿轮可能会出现因为回转质量不平衡而出现周期性的振动（表现形式有点类似于偏心机离心锤），也需要计算齿轮的旋转频率和啮合频率。当齿轮存在偏心问题时，其表现通常是齿轮在转动一周中的压力出现波动，导致啮合频率振动的幅值受到旋转频率的制约。当齿轮存在局部缺陷，齿轮在啮合过程中的振动幅度通常都会非常明显，会在振动波形上表现出突出周期性脉冲幅值。
3.3轴故障的振动诊断
压力机转动轴可能因为制造、安装过程中的问题，在运转过程中零件损坏或轴弯曲等导致轴系的质量分布不均，偏心惯性力会形成在转轴产生横向强迫振动的周期激荡力，这种周期性的激荡力可能形成轴系的共振，给轴系造成最大破坏，因此转动轴不平衡所造成的危害必须引起高度重视。转轴不平衡故障的振动特点是振动的方向以径向为主，其振动频率和旋转频率直接相关，且旋转频率占主要成分，转轴不平衡振动波的相位和旋转标记的具有同步性，其振幅和转轴转速总体上呈正比关系，转速越快，振幅越大，转速越小振幅越小，但在共振处会形成最大的振幅。在考虑转轴类的振动诊断时，还应当考虑到另外一种情形，即由于装备误差、箱体变形等造成的轴对中不良（不同轴）在机械运转时所导致的振动。因为轴对中不良所导致的振动的振幅变化不大，和转轴的转速不存在明显的正比关系，加上振动方向一般为轴向振动而不是径向振动，因此不会引起共振问题。
此外，如果出现机械松动，通常由于安装不良或紧固不牢导致，也可能是工作时间太长零件局部磨损导致。这一类型的振动一般出现在垂直方向，在振动时具有较为明显的方向性。从振动的频率来看，会在频率监测仪器上留下较大的倍频分量，不论是高次谐波还是分数谐频分量，都会表现出随着时间的推移而增大的趋势。从振幅的特点上看，时域波形会较为不规则，很少出现规律的周期性信号，但可能存在较大的脉冲信号凸显，振幅会随着转速的变化而表现出跳跃的迹象。在相位方面，機械松动故障的振动会与旋转标记同步。
4、结语
压力机的振动故障诊断可以有经验的工人来临场判断，但对于一些故障初期的振动特性通常无法人工判断，需要借助于专门的振动测试仪器，对新机器绘制正常状态下的振动频率图谱，并定期对设备进行振动测试判断可能的振动故障。
参考文献
[1]杨玮.多技术融合在齿轮箱故障诊断中的应用[D].兰州：兰州理工大学，2007.
[2]韩捷.齿轮故障的振动频谱机理研究[J].机械传动，2007，（2）：21-24.
[3]戚晓利，潘紫微.频谱分析法在齿轮箱故障诊断中的应用[J].安徽工业大学学报，2006，（4）：415-417.
[4]袁佳胜，冯志华.混合诊断法在齿轮故障诊断中的应用[J].工程机械，2006，（10）：62-65.