转轴裂纹声发射监测研究
货车滚动轴承故障声发射诊断分析
货车滚动轴承故障声发射诊断分析作者：李翔来源：《科学与财富》2018年第34期摘要：声发射技术是一种比较新颖的无损检测技术，能够针对货车滚动轴承故障进行有效诊断，通过对采集到的声发射信号进行相应的带通滤波处理，能够得到非常明显的故障特征信息，方便检测人员针对货车滚动轴承的运行状态进行区分和判断。
本文从轴承故障声发射信号的诊断机理着眼，配合相应的试验研究，对货车滚动轴承故障声发射诊断进行了分析和讨论。
关键词：货车；滚动轴承；故障诊断；声发射前言：在铁路货运中，滚动轴承是非常重要的部件，其本身工作环境恶劣，容易受到各种外界因素的影响，而一旦滚动轴承出现问题，将会直接影响列车整体的运行速度和运行安全。
将声发射技术应用到铁路货车滚动轴承故障诊断中，能够配合相应的仪器设备，结合声发射信号来实现对滚动轴承故障的无损检测，准确区分轴承状态好坏，为故障处理提供可靠的数据支撑。
1 轴承故障声发射信号诊断机理所谓声发射，指材料在外力作用下出现内部晶格错位、晶界滑移、裂纹扩展或者塑性变形等缺陷的形成及增长时，会通过弹性波来将部分能量释放出来，利用相应的仪器设备，能够对声发射信号进行检测、记录和分析，也可以依照声发射信号，实现对发射源实际运行状态的分析及判断，这也就是所谓的声发射技术。
声发射技术本身属于一种比较新颖的无损检测技术，能够在不对构件造成破坏的前提下，检测其内部可能存在的故障和损伤，在很多领域都得到了广泛应用。
轴承在使用中，存在两种比较常见的故障，一是表面损伤，主要是因为滚动轴承在使用中经常受到冲击性交变荷载的影响，导致金属构件很容易出现塑性变形以及位错运动，严重时会引发相应的疲劳裂纹，加上应力的相互作用，如果不能及时进行处理，疲劳裂纹会沿着最大剪应力方向，向着结构构件的内部逐渐延伸扩展，在达到某个临界点后，会出现瞬间断裂的问题。
表面损伤通常出现在滚动轴承外圈；二是疲劳磨损，主要是指摩擦界面在循环接触压应力的周期性作用下出现磨损的现象，初期可能导致金属材料内部晶格的弹性扭曲问题，如果问题得不到及时处理，当弹性应力持续增大，达到甚至超过构件能够承受的临界值后，则可能引发开裂，并持续扩展，于轴承内部或者外圈滚道产生麻点、剥落等问题[1]。
裂纹缺陷声发射信号特征分析
裂纹缺陷声发射信号特征分析张兆贵摘㊀要：声发射技术是一种常用于压力容器缺陷检测的无损检测技术㊂相对于其他的无损检测手段，声发射技术能够获得被测物体损伤的动态特征，利用声发射技术可以很好完成对金属材料标准受载状态的监测，进而使用收集的声发射信号进行风险分析㊂文章主要对声发射形成原理提出分析，并对常用的信号采集和分析方法进行论述，以期为类似研究提供参考㊂关键词：裂纹缺陷；声发射；信号采集；信号分析一㊁引言新中国成立７０年以来，国人对物质文化的需求日益旺盛，在物质需求方面，老百姓住房条件的改善，社区建设，文化体育场馆的配套工程都是人民所需求的㊂一般而言，塔式起重机由塔身金属结构㊁工作机构和驱动控制三部分组成㊂塔式起重机的主要承载结构就是金属塔身，而塔式起重机的塔身金属结构是由一个个标准节连接而成㊂塔式起重机标准节一旦产生裂纹就有可能造成影响巨大的生产事故，作业现场周围的群众生命安全也会受到威胁㊂因此，对于塔式起重机标准节母材缺陷的声发射特征研究就显得尤为重要㊂利用声发射技术收集塔式起重机运行中的声发射参数，有着重要工程意义和价值㊂二㊁金属材料声发射形成原理生产生活中经常使用的固体材料如钢材㊁铝材和纤维材料等，总是在材料结构内部包含一些我们无法在宏观条件下观察到的缺陷，这些缺陷周围通常会形成尖锐的应力集中区域，也就是裂纹㊂在外载荷作用下，裂纹尖端形成应力集中，产生很大应力，复杂载荷条件下会处于多轴应力状态㊂我们能够确定裂纹以两种方式进行扩展：在试样净截面的应力增加时发生的稳定增长，以及在没有净截面的应力增长的情况下发生的不稳定增长㊂笔者认为金属在载荷作用下会发生形变，一旦形变超过一定限度，材料发生屈服，而这种形变是不可逆的，金属材料在塑性形变过程就是内部晶格缺陷的形成和运动的结果㊂因此，晶格结构的位错造成了金属材料的塑性形变㊂材料的塑性变形的两种主要机制是滑移和孪生，这两种情况都是由位错的产生和传播引起的，并伴随着弹性波的产生，也就是声发射㊂在这方面的研究进展中，有学者指出位错的加速运动及其突然停止是产生弹性声发射波的一个来源㊂由于金属材料内部的位错群的存在使其周围局部应力增加㊂当位错群受到断裂和加速移动所需的最小能量时，局部能量释放引起晶格振动，从而产生了声发射信号㊂同样在晶体内部的位错运动群在滑动面遇到障碍物，产生的弹性波会碰撞，产生反射，造成二次声发射过程，这些机制是典型的塑性变形过程㊂三㊁发射信号特征分析（一）常用声发射型号采集系统的构成声发射实验采用的仪器设备主要分为两个部分，第一部分是试验机，如图１试验是岛津ＥＨＦ－ＥＭ／ＥＶ系列电液伺服疲劳试验机，适用于对各种材料进行拉伸和疲劳试验㊂第二部分是声发射系统，声发射系统由计算机㊁声发射测试主机（图２）传感器和连接线组成㊂图１㊀拉伸试验机图２㊀声发射系统声发射传感器属于能量接收型传感器㊂它的主要部件是压电晶片，传感器由保护膜㊁外壳㊁电极引线㊁插座和磁铁组成㊂传感器内内置前置放大器，这种内置前放型传感器连接方便，轻便易于携带，同时的传感器工作面较大，适用于平㊀㊀㊀（下转第１７６页）终端信息与配送信息进行集成，通过通信网络将ＧＰＳ信息传回到网络服务器上，实现物资的实时追踪，并能ＧＰＳ信心传递给交接现场，让交接人员提前做好准备㊂如果运输过程中发生意外现象，ＧＰＳ信号消失或者停止，网络服务会立刻发出警报，并通知给相关部门㊂监控部门也可以通过监控系统对运输司机进行指导，帮助运输司机规划好线路，以及提供紧急情况下的帮助㊂比如发生堵车时，监控部门可以提前通知运输司机，帮助运输司机规划新的路线㊂电力物资一般都比较昂贵，而且体积巨大，通常情况都是通过货车进行敞厢运输的，缺乏防盗意识，防盗措施不完善，电力物资可能会被外人偷取或破坏，甚至运输司机本身也可能出现监守自盗的情况，一旦电力设施被盗取或损坏，很难明确责任㊂通过应用物联网技术，可以在运输车辆上安装视频监控设备，将其与监控中心相连接，实时将监控影像传给监控中心，实现远程监控㊂对于运输重要电力物资的货箱，可以对货箱状态㊁货箱开启频次㊁开启时间进行监测，一旦发生异常情报将会发出警报，通知给地方公安部门㊂（四）监测储存环境电力物资关乎着电力系统的安全性与稳定性，对精度有着很高的要求，而储存环境会对电力物资的精度造成一定的影响，比如造成电力物资的腐蚀㊁生锈现象㊂将基于实物标识的物联网技术应用到储存环境监测中，可以保证电力物资在最好的环境中储存，最大限度地保证电力物资的精度㊂具体应用上，可以在储存仓库的关键监测点上，安装配有传感器模块的有源ＲＦＩＤ，通过无线通信网络，实时监控储存仓库内的温度㊁湿度，并将这些环境数据传送到服务器网络中，实现自动报警和紧急应急措施，最大限度保证电力物资的安全性㊂监控系统还可以与环境调节系统向连接，通过对环境数据智能化分析，实现智能化调控，可以有效提高电力物资的储存质量㊂四㊁结论综上所述，随着我国电力系统规模不断扩大和电力设施的不断完善，电力物资管理变得尤为重要㊂应用先进的物联网技术，可以建立完善的电力物资管理网络，实现智能化库存管理，对储存环境进行实时监测，提高电力物资配送过程中的防盗水平，提高整体的电力物资管理水平，更好地为电力系统所服务㊂参考文献：［１］马宇彤．基于泛在电力物联网理念提升物资管理水平［Ｊ］．科技经济导刊，２０１９，２７（１７）：２３２．［２］辛善军．物联网技术电力物资仓储管理系统设计［Ｊ］．海峡科技与产业，２０１８（７）：３５－３７．［３］李佳良．基于大数据理念的电力物资管理研究［Ｊ］．现代信息科技，２０１９，３（２０）：１４５－１４６＋１５０．［４］王峰．物联网条件下的电力物资库存管理优化分析［Ｊ］．企业改革与管理，２０１５（１９）：４４．作者简介：廖军，四川电力公司送变电建设有限公司㊂（上接第１４２页）面的金属材料声发射信号检测，将传感器陶瓷表面同被测物体表面贴合就可以进行声发射信号采集㊂（二）发射信号特征分析方法１．试验参数分析法处理所收集的声发射信号处理方法大致可以分为两种，一类是利用声发射系统获得试验参数进行分析，如振铃计数㊁撞击数㊁事件计数㊁能量计数㊁幅度㊁持续时间㊁上升时间㊁有效均值电压（ＲＭＳ）㊁平均信号电平和平均频率和时差㊂在生产和工业使用声发射系统时，就利用声发射参数之间的关系来确定材料㊁结构或者是设备整体的状态㊂比如在ＧＢ／Ｔ３２５４４－２０１６‘桥式起重机与门式起重机金属结构声发射检测及结果评定方法“中，在规定声发射源强度时采用的声发射事件参数作为指标量，在实验过程中评价声发射源强度大小的情况下，利用能量㊁幅度或计数来作为声发射活性源的划分指标㊂２．波形分析法另一类的声发射技术就是波形分析㊂声发射系统在采集信号时会收集到时域的波形信号㊂在波形分析方面，傅里叶变换是一个有效分析信号的方法，傅里叶变换将采集的信号从时域变换为频域，这样就能在从频域的角度来分析信号，从而找到时域信号无法表征的特征㊂由于时域信号会包含多个频率的信息，那么对于信号而言就可能有多个来源，对于声发射信号而言，不同频率的信号可能代表不同的破坏形式或者失效过程㊂这样就可以利用傅里叶变换来对材料声发射的过程进行全面分析㊂傅里叶变化针对规则时域信号而言可以有很好的效果，但是在实际情况中的信号都是非平稳随机信号，针对这种情况可以使用小波分析这种方法来对收集的信号进行分析㊂小波分析可以在信号的低频部分有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，但是在高频部分有相反的特性，这种特点使小波分析拥有了较强的适应性㊂三㊁小结声发射技术是一种常用于压力容器缺陷检测的无损检测技术㊂相对于其他的无损检测手段，声发射技术能够获得被测物体损伤的动态特征，采用声发射技术采集信号并对其加以分析能够对裂纹损失进行判定，根据对其的合理应用将会多我们的工程安全起到重要的作用，在未来也是主要的无损检测手段㊂参考文献：［１］黄展鸿，黄春芳，张鉴炜，等．声发射技术在纤维增强复合材料损伤检测和破坏过程分析中的应用研究进展［Ｊ］．材料导报，２０１８，３２（７）：１１２２－１１２８．作者简介：张兆贵，南京拓控信息科技股份有限公司㊂。
声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述_郝如江
振 动 与 冲 击第27卷第3期J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCKVo.l 27No .32008声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述基金项目:863计划(2006AA04Z438)资助;河北省自然科学基金(E2007000649)资助收稿日期:2007-06-25 修改稿收到日期:2007-07-12第一作者郝如江男,博士生,副教授,1971年生郝如江1,2, 卢文秀1, 褚福磊1(1.清华大学精密仪器与机械学系,北京 100084;2.石家庄铁道学院计算机与信息工程分院,石家庄 050043)摘 要:声发射是材料受力变形产生弹性波的现象,故障滚动轴承在运转过程中会产生声发射。
从几个方面综合阐述了国内外轴承故障声发射检测技术的研究和发展现状,即轴承故障声发射信号的产生机理,故障声发射信号的传播衰减特性,声发射信号的参数分析法和波形分析法对故障特征的描述,轴承故障声发射源的定位问题,根据信号特征进行故障模式识别以及声发射检测和振动检测的比较问题。
通过分析总结出滚动轴承声发射检测技术下一步的研究方向,并指出滚动轴承故障的声发射检测是振动检测的有力补充工具,特别是在轴承低转速和故障早期的检测中更能发挥作用。
关键词:声发射;滚动轴承;故障诊断中图分类号:TH 113,TG 115 文献标识码:A滚动轴承是各种旋转机械中最常用的通用零部件之一,也是旋转机械易损件之一。
据统计,旋转机械的故障有30%是轴承故障引起的,它的好坏对机器的工作状况影响极大[1]。
滚动轴承主要损伤形式有:疲劳、胶合、磨损、烧伤、腐蚀、破损、压痕等[2]。
轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声,甚至会引起设备的损坏。
因此,对重要用途的轴承进行工况检测与故障诊断是非常必要的。
滚动轴承故障的检测诊断技术有很多种,如振动信号检测、润滑油液分析检测、温度检测、声发射检测等。
在各种诊断方法中,基于振动信号的诊断技术应用最为广泛,该技术分为简易诊断法和精密诊断法两种。
滚动轴承声学智能检测方法的研究及应用
技术与应用TECHNOLOGY AND APPLICATION滚动轴承声学智能检测方法的研究及应用◎ 谢自攀随着城市轨道交通的迅猛发展，地铁车辆的运行数量、速度和载荷迅速增加。
地铁车辆在长期的运行过程中，由于轴承装配维保不当等因素，使得车轴故障频发，若不及时发现，将给地铁运行带来极大安全风险。
目前我国地铁车辆的维修方式普遍采用入库人工检测的方式，专业检修设备欠缺，自动化程度低，“人”的经验、技术水平、责任心等直接影响检查效果及故障率。
入库检测的的检测方式不准确、不及时、不全面，因此需要以安全性、状态修为导向，重新构建一条更准确、更实时、更全面、适用于正线运行的综合检测系统。
滚动轴承声学检测系统（MADS）是通过对运行中地铁轴承噪声信号的采集和分析，识别轴承的工作状态，自动检测车轴滚动轴承在热轴之前滚子、内圈、外圈的剥离、划伤、裂损、腐蚀等早期故障。
在热轴之前发现故障，能提高轴承故障的防范水平，有效地防止切轴和脱轨事故，保障列车行驶安全。
国内外声学诊断技术的发展轴承故障的类型种类很多，主要有剥离、偏载、划伤、擦伤、裂损、点蚀、腐蚀、卡伤、磨耗、压痕、拉伤、磕碰伤、辗皮、热变色、电蚀等。
通过对轴承故障类型及产生原因的分析发现，轴承的寿命与制造、装配及使用是紧密相关的。
包括搬运粗心、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选型不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适、制造缺陷等都会影响轴承的寿命。
我们必须在每个检修保养环节都做好，才能使轴承处于最佳的运转状态，延长轴承的使用寿命。
针对多样的轴承故障的类型，20世纪80年代中期，Servo、UP、BN等美国公司开始研究利用声学诊断技术，研制了地面声学探测系统，检测滚动轴承早期故障。
在90年代中期，TTCI进行深化研究和试验，开发了由多个声传感器组成的传感器阵列，研制了新一代的轨边声学探测系统。
之后，TTCI将该产品在北美、澳大利亚、南非进行使用，并得到AAR认可；较澳大利亚VIPAC公司的产品在跟踪预报技术、安全监控整体方案、车辆管理信息系统等方面具备更多的优势。
裂纹声波检测技术的研究
裂纹声波检测技术的研究在现代工业中，随着建筑和机械的发展，裂纹问题已经成为了一个重要的挑战。
裂纹的形成和扩展会导致结构的损坏，并可能导致灾难性后果。
因此，对于各种材料中裂纹的检测变得至关重要。
近年来，裂纹声波检测技术已经成为一个热门的领域，因为它是一种非常有效的方法，可以检测各种材料中的裂纹。
裂纹声波检测技术是一种无损检测技术，它使用传感器来向被检测对象发送声波，并且捕获和分析反射或散射回来的信号。
这种技术的主要原理是声波的频率和振幅在被检测对象改变时也会改变。
因此，当声波恰好遇到裂纹时，声波会反射回来，因此这种技术可以用来检测裂纹。
裂纹声波检测技术的应用范围非常广泛。
例如，它可以应用于航空航天、电力、石化、轨道交通、建筑和桥梁等领域。
此外，它还可以应用于各种金属和非金属材料中，如钢、铝、铜、玻璃和复合材料等。
裂纹声波检测技术的优点之一是可以直接检测裂缝的深度和长度。
这种技术对于那些无法进行接触测量的裂纹很有用，因为它不需要与被检测物体接触。
此外，裂纹声波检测技术还可以检测到裂纹的位置和形状。
这对于对结构进行维护和修复非常有用，因为它可以帮助工程师了解结构中的缺陷并采取相应的行动。
此外，在测试过程中，裂纹声波检测技术还可以像医生通过听诊器听取肺部、心脏的声音来检测人体疾病一样，通过听取声波的声音来诊断材料中的裂纹。
这也是一个重要的优点，因为这种非接触式的检测可以极大地减少测试所需的时间，提高效率。
裂纹声波检测技术虽然有很多优点，但是在实际应用中，它也面临着一些挑战。
其中最显著的是信号噪声的问题。
在声波反射的过程中，信号可能会被其他噪声所干扰，这样会导致结果不准确。
此外，不同种类的材料在受到声波的作用时也会发出不同的信号，所以需要对不同的材料进行适当的参数设置才能保证结果的准确性。
正是因为裂纹声波检测技术目前存在一些问题，并不能完全覆盖所有应用场景，因此也需要进一步的研究和改进。
一些改进的方向包括：优化实验的参数设置，提高信号处理的效率，以及对新材料的适应性等等。
滚动轴承声发射检测技术
声发射法特别适用于现场检测 。检测装置简 单 ,体积小 ,可靠性高 ,抗干扰性好 ,使用方便 。其 次 ,不需要将轴承高速旋转 ,只需利用人工将轴承 提速旋转即可 ,特别适合例行车检 。
Sound Emission Check Technique for Rolling Bearing
L I Hua1 , XU Chun - guang1 , XIAO Ding - guo1 , HUANG Hui1 , ZHENG Jun1 ,JI Wan - dong2 , GUO Hao2
(1. Mechanical Engineering and Automatization College , Beijing Science and Technology University , Beijing 100081 ,China ; 2. Tangshan Locomotive and Carriage Institute , Beijing Railway Bureau , Nation Railway Ministry , Tangshan 063020 ,China)
Abstract :Using the sound emission signal to check bearing failure can reduce interference of noise and operation condition , and can efficiently check bearing failure of freight at lower speed and light load. The practical use shows that principle of this instrument is right , operation is convenient and reliability is high. The purpose of realtime monitor were realized. Keywords :rolling bearing ; sound emission ; failure diagnosis
基于声发射技术的裂缝检测与监测应用综述
基于声发射技术的裂缝检测与监测应用综述发布时间：2022-11-07T06:53:48.648Z 来源：《科学与技术》2022年7月第13期作者：郑永来文源潘坦博[导读] 随着基础设施大规模建设高峰期逐渐远去，对于结构安全的关注重点逐渐由建设向运营与养护转移。
在评估构件与结构的健康状况时，采用无损检测技术对裂缝的进行正确检测与监测至关重要。
郑永来文源潘坦博同济大学摘要：随着基础设施大规模建设高峰期逐渐远去，对于结构安全的关注重点逐渐由建设向运营与养护转移。
在评估构件与结构的健康状况时，采用无损检测技术对裂缝的进行正确检测与监测至关重要。
本文将简要介绍无损检测技术中最为常用的技术——声发射技术，其可以应用于混凝土、复合材料、金属、木材与岩石等不同材料，是一项面向未来的、科学可靠的、市场广阔的技术。
关键词：声发射；监测；裂缝1 声发射技术的介绍1.1 声发射现象当固体材料受到超过其机械阻力承受能力的荷载作用时，其内部结构会发生错位与断裂，这个过程伴随着能量的释放，这种能量在介质中以机械波的形式，从损伤部位向周围环境传播，被称为声发射(Acoustic Emissions)。
声发射本质上是指在介质中产生非永久变形的高频应力波的传播，由于其振幅会迅速衰减，因此他们具有瞬态特性。
摩擦接触、冲击、热变形、以及裂缝的形成与扩展都会导致声发射的产生。
1.2声发射监测原理及其系统组成典型的声发射监测布置采用传感元件表面接触的布置方法。
大多数的声发射传感器基于压电效应原理研发，利用某些材料在收到机械应力时会产生电压的原理制作而成。
一般有两类AE传感器，即用于测量所有类型AE波的体声波传感器，及用于测量瑞丽波的表面声波传感器，后者应用较为广泛。
传感器接收到AE信号后通常被预放大，然后使用高速A/D转换器进行采样（理想情况下采样频率应高于1MHZ）。
通过这种方式会记录到两种类型的声发射信号，一种是连续型信号，另一种为突发型信号。
基于声发射检测技术的滚动轴承缺陷检测
基于声发射检测技术的滚动轴承缺陷检测孙永生;李猛;刘恒;景敏卿;王凤涛【摘要】Acoustic Emission technology was used to diagnose the typical defect of rolling bearing and identify the size of fault.A new processing way of so-called time domain plus frequency domain was proposed for the complicated AE signals,which were processed by combining short-time absolute average and autocorrelation function to extract bearing characteristic frequency simply and effectively.In addition,through researching on the AE signal of bearing rollers in some particular experiments and analyzing the character of the rolling entry into and depart from the fault area,then the time difference between entry and depart can be calculated and the fault width of bearings can be identified.The experiment results prove the way of defect diagnosis and fault size identification is effective and believable.%基于声发射技术对滚动轴承的典型缺陷进行了检测分析，并对其缺陷尺寸进行了测量。
声发射检测技术在轮轴疲劳裂纹检测应用的研究
声发射检测技术在轮轴疲劳裂纹检测应用的研究作者：臧家普来源：《中国科技博览》2018年第20期[摘要]轮轴作为高铁动车组最重要的部件之一，在实际的线路运行过程中，除要承受车辆的全部重量外，还要受到撞击，循环应力，线路不平顺等复杂作用力，极易发生结构性的损伤，给铁路交通安全带来严重隐患。
轮轴的主要失效形式为疲劳损伤。
因此，能否对机车的轮轴疲劳裂纹进行实时在线检测，第一时间发现轮轴的疲劳裂纹，对高铁动车组行车安全显得至关重要。
本文通过对比传统的探伤检测技术缺陷，重点介绍了声发射技术在轮轴疲劳检测方面的优势及应用。
[关键词]轮轴；失效；疲劳裂纹；声发射检测技术中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0062-02近几年，我国高铁事业快速兴起极大促进和经济和社会发展，现有运行的列车轮轴就数以万计，任何一根轮轴发生断裂都产生严重的后果，造成不可挽回的人员和经济的巨大损失。
高铁速度的提高缩短了城市间的距离，但同样缩短了动车组日常检修周期，这对动车组运行安全来说是致命的威胁。
因此，能否及时方便的对高铁车辆轮轴的疲劳裂纹进行检测，是当今高铁行业安全的关键。
1 传统的轮轴探伤检测技术无损检测是指在不损伤和破坏材料性能及结构特性的前提下，对它们的物理性质、机械性能以及内部结构等进行检测的一种方法[1]。
目前，国内外用于轮轴无损检测技术主要有：电磁探伤和超声波探伤。
1.1 电磁探伤电磁探伤，顾名思义是利用电磁的原理来发现金属内部缺陷的一种检测方法。
这种检测方法是将金属材料的部件磁化，如果部件内部存在缺陷，那么该缺陷位置处的磁阻力较其他位置就会增大，就可通过这种磁阻力来发现材料内部的缺陷。
如果有金属铁磁部件内部均匀无缺陷，那么其磁化后磁力线的分布也将是均匀的。
如果金属铁磁部件中存在缺陷，则磁力线通过缺陷位置时将遇到较大的磁阻，磁力线的分布会发生变化。
在缺陷部分的磁力线会穿出部件表面产生泄露，形成漏散磁场。
声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述_郝如江
声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述_郝如江振动与冲击第27卷第3期J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCKVo.l 27No .32008声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述基金项目:863计划(2006AA04Z438)资助;河北省自然科学基金(E2007000649)资助收稿日期:2007-06-25 修改稿收到日期:2007-07-12第一作者郝如江男,博士生,副教授,1971年生郝如江1,2, 卢文秀1, 褚福磊1(1.清华大学精密仪器与机械学系,北京100084;2.石家庄铁道学院计算机与信息工程分院,石家庄 050043)摘要:声发射是材料受力变形产生弹性波的现象,故障滚动轴承在运转过程中会产生声发射。
从几个方面综合阐述了国内外轴承故障声发射检测技术的研究和发展现状,即轴承故障声发射信号的产生机理,故障声发射信号的传播衰减特性,声发射信号的参数分析法和波形分析法对故障特征的描述,轴承故障声发射源的定位问题,根据信号特征进行故障模式识别以及声发射检测和振动检测的比较问题。
通过分析总结出滚动轴承声发射检测技术下一步的研究方向,并指出滚动轴承故障的声发射检测是振动检测的有力补充工具,特别是在轴承低转速和故障早期的检测中更能发挥作用。
关键词:声发射;滚动轴承;故障诊断中图分类号:TH 113,TG 115 文献标识码:A滚动轴承是各种旋转机械中最常用的通用零部件之一,也是旋转机械易损件之一。
据统计,旋转机械的故障有30%是轴承故障引起的,它的好坏对机器的工作状况影响极大[1]。
滚动轴承主要损伤形式有:疲劳、胶合、磨损、烧伤、腐蚀、破损、压痕等[2]。
轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声,甚至会引起设备的损坏。
因此,对重要用途的轴承进行工况检测与故障诊断是非常必要的。
滚动轴承故障的检测诊断技术有很多种,如振动信号检测、润滑油液分析检测、温度检测、声发射检测等。
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图１ 为转 轴裂 纹声发 射监 测实 验 系统 图 ，由五
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维普资讯
状 测与 技术 态监 诊断
对声 发射特 征参数 、波 形进行 实 时处理 的二 通道 声 发射 系统 ，具 有 １ ８位 Ａ Ｄ转 换 、３ Ｈ ～ ＭＨ 频 率 ／ ｋ ｚ３ ｚ
范 围。
中 彀俺二 ０． 阚 程２７８ ０ ０
５ ．计 算 机 分 析 软 件 。 采 用 Ａ ｗｎ Ｔ 和 Ｅｉ Ｍ Ｗａｅｅ 软件 包 ，是 Ｗｉｄ ｗ 环境 下 的实时 声发 射 ｖｌｓ ｔ ｎｏｓ
ｅ ∞ 柏 ∞
分 析 软件 包 ，包括 前 端 数 字滤 波 、图解 滤 波 、Ａ Ｅ 特征 提取 、报警 输 出 、各 种定位 功 能 、２ Ｄ和 ３ Ｄ 一 一
２ 声 发 射 传 感 器 。传 感器 用 于接 收材 料 内部 ．
的声 发射 信号 ，其性 能对 测试 非常重 要 。本实 验选
用 Ｒ ５型 声 发 射 专 用 传 感 器 ，外 径 １ ｍ １ ９ ｍ，重 量
３ｇ ４ ，可 以在 一 ５ １７ ６ ℃－ ７ ℃的范 围 内使 用 。其 信号 采 集 部 分 是 压 电 陶 瓷 ， 可采 集 信 号频 率 范 围 是 ５ ～ ０
部 会发 出不 同 的声 音 （ 发 射 ） 声 。声 发 射 信 号波 形 的幅度 非常 小 ，频 率非 常高 ，利 用非 常灵 敏 的传感 器 可把 物体 内部发 出 的微 弱声 信 号接 收下来 ，然 后 转换 成 电信号 ，进 而 由声 发射 系统 分析处 理 ，发 现
物体 内部 裂纹 的发展 情况 。
杨 剑 锋 ，张 斌 ，李 良
（ 京 化 工大 学 安 全 科 学 与 监 控 工 程 中 心 ，北 京 ｌ ｏ２ ） 北 ０ ０ ９
摘 要 ：声 发 射 技 术 作 为 一 种 无 损 检 测 方 法 ，可 以找 到 声 发 射 信 号 和 裂 纹 扩展 之 间 的 关 系 ，分 析 材 料 变 形 与
的巨大损 失 。因此 ，对转 轴 的裂纹监 测是 非 常重要
Ｊ 预制实Ｌ一 ＿ 声发射Ｌ． Ｊ 前置信号Ｌ Ｊ 射Ｕ 声发
计算 ｌ 机
ｌ 验转轴Ｉ ｌ 传感器ｌ ｌ 放大器 ｌ Ｉ 采集卡ｌ １ 分析软件Ｉ
图 １ 转轴 裂纹声 发射监 测 实验 系统 图 部 分组成 ，除预制 实验 转轴 为 自制 外 ，其 他 均为美 国物 理声 学公 司产 品 。 １ 预 制 实 验 转 轴 。 图 ２为 预制 实 验 转 轴 示 意 ． 图 ，尺 寸 ￣ Ｏ ｍｘ Ｏ ｍ ｂ ｍ ３ Ｏ ｍ，所用 材料 为 ８ Ｃ Ｍｏ ７ ２ ６ｒ Ｖ 。 在转 轴上预 制裂 纹 ，深 度 ２ ｍ。 ｍ
二 、实验 设备
３ 前 置信 号放 大器 。声 发 射 传 感 器 的 电 压 输 ． 出信 号非 常 弱 ， 因此 ，需 要放 大 器 放大 后再 传 输 。
实 验选 用 的前置放 大 器是一 种通 用放大 器 ，可获得 ２ ／０６ ｄ ０４ ／０ Ｂ的增益 ，具有 单端 输人 和差 分输人 两 种 输 入方式 。 ４ 声 发 射 采 集 卡 。选 用 Ｐ Ｉ ２声 发 射 卡 ，是 ． Ｃ一
预 制裂 纹 处 ＼
的 。声 发 射 （ Ｅ）技 术 作 为 一 种 在 线 监 测 方 法 ， Ａ
可 以对 转 轴的完 整性进 行判 断 。
一
、
声 发射 监测原 理
任何物 体受 到外 力作 用都会 发生 形变 ，超 过一
定限度 便产 生裂纹 以至 断裂 。在 此过程 中 ，物 体 内
图形 、多参数分 析 、聚类分 析 、波形处 理及 相关 分 析 、 Ｈ Ｔ数 据 线 形 显 示 、 统 计 及 重 放 功 能 等 。 Ｉ Ｗａｅｅ 是小 波分析 软件 。 ｖｌｓ ｔ
［二二二二二口 ＝ Ｉ
图 ２ 预制实 验转轴 示意 图
金属 轴在 屈服点 附 近出现声 发 射计数 高 峰 ，标
志着 裂纹 的形成 。一 旦裂 纹形成 ，转轴局 部 地 区的 应力 集 中得 到卸 载 ，产生声 发射 。断裂过 程大 致 可 分 为三 个 阶段 ：裂 纹 成核 、裂 纹 扩展 和 最终 断 裂 ， 三者都 可 以成 为强 烈 的声发 射源 。转轴 内部发 出 的 声 信 号 以弹 性 波 的 形 式 向 四周 传 播 ，到 达 转 轴 表
中 图 分 类 号 ：Ｔ ｌ ．８ Ｇｌ ５２ 文 献 标识 码 ：Ｂ
断 裂是机 械 和工件 失效 的主要 形式 之一 ，与其
他 失效 形式 （ 塑 性失 稳 、磨 损 、腐 蚀 等 ）相 比 ， 弹 更 具危 险 性 。转 轴作 为旋 转机 械 的主要 承 力 部件 ， 发 生断 裂可能 导致 灾难性 的事 故 ，造成 生命 和 财产
２ ｋ 。 ００ Ｈｚ
面 ， 经过传 感器 转变 为 电信 号 ， 并 经过前 置信 号 放大 器 放 大 ，再 由声 发射 采集 卡 接 收并 进行 Ａ Ｄ转换 ， ／ 成 为数 字信号 ，传人 计算 机 ，经软 件分 析 ，就 能确 定 转轴上 裂纹 的全 部发展 过程 ，实 现在 线监 测 。
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状态监测 与诊断技术
பைடு நூலகம்
文章 编 号 ：１７ — ７ １ （０ ７ ８ ０ ５ — ２ ６ １ ０ １ ２ ０ ）０ — ０ １ ０
转轴裂纹声发射监测研究
断 裂 机 制 。介 绍 了 声 发 射 技 术 用 于 转 轴 裂 纹 监 测 的 研 究 ，分 析 了 声 发 射信 号 与 转 轴 裂 纹 扩 展 之 间 的 关 系 。 实 验 表 明采 用 声 发 射 技 术 可 以对 转轴 裂 纹 进 行 监 测 ，证 明 了声 发 射 技 术 在 转 轴 监 测上 的 可行 性 。 关 键 词 ：声 发 射 ；转 轴 ；裂 纹 扩展 ；故 障 诊 断