測試系統和研究對象自行開發的電流診斷系統616車床的主傳動系統本文采用61621車床作為研究對象，電流信號由電動機電源輸入端拾取，進入自行開發的電流診斷系統。車床主傳動系統如所示。系統由4kW的四級交流異步電動機驅動，額定轉速為1320r/min，經過**級皮帶傳動到主齒輪箱，再經由第二級皮帶傳動到床頭箱，實現進一步減速。由于皮帶輪的尺寸只是手工測量的估計值，為了找到正確匹配的傳動鏈，通過測試數據的初步處理，根據四種轉速的比例關系，得出對應的傳動鏈，且計算的結構特征頻率如示。

 

　　信號處理和分析均勻切削在均勻切削狀態，測試了200r/min、640r/min、800r/min三檔轉速，是電流譜，由譜圖可知，主要特征頻率是以調制的形式出現在50Hz的兩邊。為規范起見，將本文譜圖上使用的標記定義如下：主軸頻率：t；皮帶1特征頻率：o；皮帶2特征頻率：p；軸2回轉頻率：w；軸3回轉頻率.

 

　　由所示的均勻切削譜圖可以看出：（1）50Hz能量隨轉速升高而增大，符合電流與負載轉矩成正比的規律；（2）軸3的頻率在此種常規工況下是占主導的特征頻率，也隨轉速而增大；（3）除上述頻率之外主要顯現的特征頻率是皮帶1和皮帶2的固有頻率。

 

　　均勻切削工況電流頻譜圖312各工況對比分析（200r/min）在200r/min下所測試的工況包括均勻切削、偏心、沖擊負載和摩擦。是后三種工況的電流譜。

 

　　由譜圖可歸納轉速為200r/min下不同工況的情況：種工況中，占主要分量的仍是皮帶1的特征頻率。由于皮帶1距電機比較近，在低轉速下尤其明顯。主軸的偏心工況中有明顯的主軸頻率及其二倍頻。沖擊載荷時圍繞50Hz的是軸3的回轉頻率。

 

　　實驗結果分析經過以上實驗中主軸偏心、沖擊負荷、摩擦擾動以及均勻切削等工況的信號分析，并通過相同切削狀態下不同轉速的比較、相同轉速下不同切削狀態的比較研究，對所記錄的近百組數據進行了反復分析和處理，可得出以下分析結果：（1）變速箱和主軸箱的各回轉頻率在電機電流信號都能體現，反映了車床運行的主要特征頻率，即使有皮帶這一柔性連接形式的存在，還是能夠找到相應的頻率；雖然皮帶的傳動比不確切知道，但通過四檔轉速的比例關系，分析出對應的傳動鏈，并在頻譜分析中得到證實。

 

　　（2）在本研究案例中，電機驅動軸和主軸的回轉頻率一般并不顯現，這是因為變速箱輸入軸處和主軸處裝有卸載裝置，該裝置衰減了相應軸的扭矩波動。僅在主軸偏心、沖擊負荷等情況下才能顯現主軸頻率。也說明電機本體的電氣系統和軸承狀況良好，電機轉子運轉比較平穩。

 

　　（3）在相同的切削工況下，轉速越高，50Hz分量越大，也即定子電流越大。低轉速下的主要特征是皮帶1的頻率；隨轉速升高，軸3的回轉頻率和皮帶2的特征頻率越來越明顯。主軸偏心、沖擊負荷和摩擦擾動的頻譜雖然差別不是非常大（因為從本質上說，這幾種情況有相似之處），但仔細分析還是各有其特征，從譜圖上是可識別的。

 

　　結論本文嘗試采用電流法監測機床傳動鏈狀態并實現其故障診斷，取得了良好的實驗效果，為機床類設備傳動鏈的分析提供了一種簡單、實用的方法，可以應用于機床生產和運行過程中，為提高制造質量和安全運行水平提供了保障。