Детальная информация

Данная работа посвящена исследованию корреляционной зависимости между результатами вибрационных и акустических измерений при технической диагностике вращающегося оборудования, а также оценке возможности и эффективности применения акустического метода как альтернативы или дополнения к традиционному вибрационному диагностированию. В исследовании обобщены современные научные разработки в области вибрационной и акустической диагностики вращающегося оборудования, изложены основы современных стратегий технического обслуживания (в том числе обслуживания по фактическому состоянию и прогностического обслуживания), физические механизмы возникновения основных дефектов (небаланс ротора, повреждения подшипников качения, дефекты зубчатых передач) и их вибрационно-акустические проявления. Также описаны методы анализа сигналов во временной и частотной областях, кепстральный анализ, метод выделения огибающей, а также теоретические основы излучения звука вибрирующими конструкциями. Для экспериментальной проверки была создана испытательная установка, на которой смоделированы умеренный и выраженный небаланс ротора, умеренные и явные повреждения наружного кольца подшипника качения, а также их комбинированные дефекты. Вибрационные и акустические сигналы регистрировались акселерометрами и микрофонами; их анализ проводился с использованием дискретного преобразования Фурье и метода выделения огибающей. Результаты показали: что методы вибрационного и акустического анализа являются взаимодополняющими для диагностики дефектов вращающихся машин. Акустические измерения также могут быть полезными, хотя у них есть ограничения по чувствительности по сравнению с вибрациями. Эта работа открывает путь для будущих исследований, включая использование других методов обработки сигналов, таких как преобразование вейвлетов, и проведение измерений в контролируемых условиях.

This paper investigates the correlation between vibration and acoustic measurement results in the technical diagnostics of rotating equipment, as well as the feasibility and efficiency of adopting the acoustic method as an alternative or supplementary technique to conventional vibration-based diagnostics. The study summarizes up-to-date research advances in vibration and acoustic diagnostics for rotating machinery, outlines core principles of modern maintenance strategies (including condition-based maintenance and predictive maintenance), physical formation mechanisms of typical faults – rotor unbalance, rolling bearing damage and gear transmission defects – alongside their corresponding vibration and acoustic manifestations. It further elaborates on time-domain and frequency-domain signal analysis approaches, cepstrum analysis, envelope extraction algorithms, and the theoretical fundamentals of sound radiation from vibrating structures. An experimental test rig was built for validation tests, with moderately severe and severe rotor unbalance, mild and pronounced outer race defects of rolling bearings, plus compound composite faults artificially reproduced on the setup. Vibration and acoustic signals were captured via accelerometers and microphones respectively, processed using discrete Fourier transform and envelope extraction. Test results prove that vibration analysis and acoustic analysis complement one another for rotating machinery fault diagnosis. Acoustic testing is viable for diagnostic purposes yet suffers from lower detection sensitivity compared to vibration measurement. This research lays a foundation for follow-up studies, which may incorporate alternative signal processing algorithms such as wavelet transform and carry out measurements under well-regulated experimental conditions.