滑动轴承故障诊断-轴承故障诊断分析81页PPT
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轴承故障诊断 PPT
(1)
V1=2πf1*D/2
(2)
V2= 2πfr*(D-dcosα)/2 (3) (2),(3)代入(1)式：
2f1D=fr(D-dcosα)
(4)
当外圈有缺陷时：
fo=f1z= fr(1-d/Dcosα )z/2 当内圈有缺陷时：
fe=(fr-f1)z
= fr(1+d/Dcosα )z/2
•
BPFI=(N/2)z[1+(d/D)Cosα ］
• 以上符号：
– d=滚动体直径;
– D=滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径)
– α=径向方向接触角
– z=滚动体数目
– N=轴的转速。
• 注：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变 化；3.轴承外环固定不旋转.
滚动轴承故障频率计算(2)-经验公式
• 7.保持架损坏 由于装配或使用不当可能会引起保持架发生变形，增加 它与滚动体之间的摩擦，甚至使某些滚动体卡死不能滚 动，也有可能造成保持架与内外圈发生摩擦等。这一损 伤会进一步使振动、噪声与发热加剧，导致轴承损坏。
滚动轴承的故障监测
• 最原始的滚动轴承故障诊断方法是用听音棒接触轴承部 位，依靠听觉来判断轴承有无故障。后来采用各式测振 仪器并利用振动位移、速度或加速度的均方根值或峰值 来判断轴承有无故障（如恩态克、SKF、CSI等离线故 障诊断仪器）。
–（1）轴承外圈一阶径向固有振动，其频带在（1-8 ） kHz范围类。如离心泵、风机、轴承试验机这类简单机 械的滚动轴承故障诊断中，这是一种方便的诊断信息。
–（2）轴承其他元件的固有振动。其频带在（20-60） kHz范围内，能避开流体动力噪声，信噪比高。
–（3）加速度传感器的一节固有频率，合理利用加速度 传感器（安装）系统的一节谐振频率作为监测频带，常 在轴承故障信号提取中受到良好效果，其频率范围通常 选择在10kHz左右。
课件(滑动轴承检修)
轴瓦顶部间隙测量
先将铅丝（保险丝）放在下瓦的两侧和轴颈顶 部，如挂图所示，然后合上上瓦，并均匀地拧 紧结合面螺栓，随后再分解开，取出铅丝并测 记其厚度。则顶部间隙为顶部铅丝厚度的平均 值减去两侧铅丝厚度的平均值。
顶隙S=顶部铅丝平均厚度b-中分面铅丝平均厚 度a
轴 瓦 顶 部 间 隙 测 量(图)
紧力的测量与轴瓦顶隙的测量方法相同，只是放铅丝 的位置不同，测量紧力将铅丝放在轴承座的结合面与 轴瓦的顶部处，如挂图所示。紧力值等于两侧铅丝厚 度的平均值与顶部铅丝厚度的平均值之差。
紧力F=两侧铅丝厚度平均值-顶部铅丝厚度平均值
当F为负值时，就表明轴瓦顶部有间隙。
紧力的测量方法(图)
滑动轴承紧力标准
可倾瓦的间隙测量
抬轴法:轴颈上百分表变化值就是顶隙. 深度尺测量:两次测量的差值就是间隙值.
可倾瓦的间隙测量(图)
轴瓦的间隙 的标准
圆形轴瓦顶隙取轴颈直径的（1.5 ~ 2）/ 1000 侧隙=1/2顶隙
椭圆形轴瓦顶隙，取轴颈直径的1.5 / 1000 侧隙=2顶隙
可倾瓦间隙取轴颈直径的1.3~2/1000
轴瓦的紧力也应根据制造厂的规定，若无规定 时，对于圆筒形轴瓦，其紧力值为0.05~0.15 mm ，球形轴瓦紧力不宜过大，以免球面失去 调心作用，通常取0.03 mm左右。
滑动轴承紧力调整
紧力的调整： 有调整垫铁的轴承：紧力大在垫铁减垫片，
反之加垫片。 没有调整垫 铁的轴承：紧力大在中分面加
垫片，紧力小修刮中分面。
球面轴承
三油楔轴承
综合式轴承
可倾瓦轴承
轴承的解体和检查
解体口述。 检查：下瓦与轴颈的接触情况，乌金面有无裂
纹、划伤、脱胎等，轴颈椭园度、锥度等，油 封、油挡、调整垫铁的磨损和接触情况等。
轴承故障诊断与分析
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轴承故障诊断与分析
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主要内容
1 2 3 4
轴承相关简介 滚动轴承故障诊断与分析 滑动轴承故障诊断与分析
参考文献
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轴承（Bearing）是机械中的固定机件。当其他机件在轴上彼此产生 相对运动时，用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件，就称之为 轴承。轴承是各种机电设备中的重要组成部件,在各个机械部门有着 广泛的应用。
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小波包分析
小波包分析(Wavelet Packet Analysis) 是一种比小波分析更精细的分析方 法,它将频带进行多层次划分,并对小波变换中没有细分的高频部分做进一步 分解,从而提高时频分辨率。 小波包分解是一种分解更为精细的分解方法,它不仅对低频段部分进行分解, 而且对高频段部分也进行分解,并能根据分析信号的特征,自适应地选择相应 的频带,使之与信号频谱相匹配,从而提高时频分辨率。因此,小波包分析可以 提取振动信号中能量突出的频带,分析其频率特征,找出故障产生的根源。
故 障 诊 断 技 术
时频域分析 光纤诊断分析 油液诊断分析 轴承润滑状态监测诊断法 声学诊断分析（基于声发射）
热诊断（热成像诊断和温度诊断）
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基于振动信号诊断技术及分析
基于振动信号的诊断技术能够诊断大多数滚动轴 承故障，其优点是可在运动中测得轴承信号。目 前国内外开发生产的各种滚动轴承故障诊断与监 测仪器大都是根据振动法的原理制成的。 步骤：
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小波变换
小波变换是时间(空间)频率的局部化分析，它通过伸缩平 移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频 处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析 的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，有人把小波变换 称为“数学显微镜”。 小波分析是调和分析的重大突破。它继承和发展了Gobor 变换的局部化思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化、 缺乏离散正交基的缺点，不仅是比较理想的局部频谱分析 工具，而且在时域也具有良好的局域性。通过小波分解能 够把任何信号(平稳或非平稳)映射到由一个小波伸缩、平 移而成的一组基函数上，在通频范围内得到分布在各个不 同频道内的分解序列，其信息量是完整的。
轴承故障诊断与分析
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主要内容
1 2 3 4
轴承相关简介 滚动轴承故障诊断与分析 滑动轴承故障诊断与分析
参考文献
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轴承（Bearing）是机械中的固定机件。当其他机件在轴上彼此产生 相对运动时，用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件，就称之为 轴承。轴承是各种机电设备中的重要组成部件,在各个机械部门有着 广泛的应用。
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小波包分析
小波包分析(Wavelet Packet Analysis) 是一种比小波分析更精细的分析方 法,它将频带进行多层次划分,并对小波变换中没有细分的高频部分做进一步 分解,从而提高时频分辨率。 小波包分解是一种分解更为精细的分解方法,它不仅对低频段部分进行分解, 而且对高频段部分也进行分解,并能根据分析信号的特征,自适应地选择相应 的频带,使之与信号频谱相匹配,从而提高时频分辨率。因此,小波包分析可以 提取振动信号中能量突出的频带,分析其频率特征,找出故障产生的根源。
故 障 诊 断 技 术
时频域分析 光纤诊断分析 油液诊断分析 轴承润滑状态监测诊断法 声学诊断分析（基于声发射）
热诊断（热成像诊断和温度诊断）
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基于振动信号诊断技术及分析
基于振动信号的诊断技术能够诊断大多数滚动轴 承故障，其优点是可在运动中测得轴承信号。目 前国内外开发生产的各种滚动轴承故障诊断与监 测仪器大都是根据振动法的原理制成的。 步骤：
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小波变换
小波变换是时间(空间)频率的局部化分析，它通过伸缩平 移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频 处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析 的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，有人把小波变换 称为“数学显微镜”。 小波分析是调和分析的重大突破。它继承和发展了Gobor 变换的局部化思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化、 缺乏离散正交基的缺点，不仅是比较理想的局部频谱分析 工具，而且在时域也具有良好的局域性。通过小波分解能 够把任何信号(平稳或非平稳)映射到由一个小波伸缩、平 移而成的一组基函数上，在通频范围内得到分布在各个不 同频道内的分解序列，其信息量是完整的。
滚动轴承的故障诊断PPT演示课件
诊断
磨屑
好 有 无 好 好 好 有 好 有 有 不可
方法
轴承间隙
无 无 无 好 好 有 无 无 无 无 不可
油膜电阻
无 无 无 好 好 好 好 有 无 无 可
滚动轴承故障诊断
15
各种诊断方法的灵敏度
故
障
信
号 强 度
振
动
缺 陷 故 障 界
分 析 灵 敏 度
限
噪 声
灵 敏 度
测 温 分 析
分
缺
析
陷
灵
灾
轴承内部有锈蚀
滚动轴承故障诊断
7
轴承失效形式—点蚀
▪ 现象： 滚道面或滚动体表面 上有小坑和片状剥落
▪ 原因： 载荷过大 润滑不良 预载过大 间隙过小
滚动轴承故障诊断
8
轴承失效形式—压痕
▪ 现象： 滚道面上有滚动体的压痕
▪ 原因： 装配不当 静载荷过大 冲击载荷过大 异物侵入
滚动轴承故障诊断
9
轴承失效形式—烧伤、胶合
定义
Sf
xrm s x
Cf
xm ax xrm s
If
xm ax x
CL f
xm a x xr
Kv xr4ms
敏感性
差 一般 较好 好 好
稳定性
好 一般 一般 一般 差
表中：x －平均幅值， xr－方根幅值， －峭度
滚动轴承故障诊断
25
峰值指标用于轴承诊断
峰值指标Cf不受振动信号绝对大小的影响，适用于检测 滚动面剥落与裂纹等故障，但不适于检测磨损。
▪ 现象： 滚道面变色、软化、 熔合
▪ 原因： 转速过高 润滑不良 装配不当
滚动轴承故障诊断
轴承故障诊断 PPT
诊断特征
• 1、频谱和波形特征 • （1）径向振动在轴承故障特征频率（见下面说明部分）
及其低倍频处有峰。若有多个同类故障（内滚道、外滚道、 滚子……），则在故障特征频率的低倍频处有较大的峰。 • （2）内滚道故障特征频率处有边带，边带间隔为1×RPM。 • （3）滚动体故障特征频率处有边带，边带间隔为保持架 故障特征频率。 • （4）在加速度频谱的中高频区域若有峰群突然生出（下 图所示），表明有疲劳故障。 • （5）径向振动时域波形有重复冲击迹象（有轴向负载时， 轴向振动波形与径向相同），或者其波峰系数大于5，表 明故障产生了高频冲击现象。
• 由表7-9可知，3号机测点①处振动大，比1号机 和2号机相同部位大得多，初步估计测点①处轴 承有问题。
• 对测点①振动波形的包络信号作功率谱分析（图 7-25），分析频率500Hz，400谱线，功率谱。计 算该测点轴承特征频率（R=1480r/min， D=122.5mm，d=22mm，N=11，α=10°）为：
–（1）轴承外圈一阶径向固有振动，其频带在（1-8 ） kHz范围类。如离心泵、风机、轴承试验机这类简单机 械的滚动轴承故障诊断中，这是一种方便的诊断信息。
–（2）轴承其他元件的固有振动。其频带在（20-60） kHz范围内，能避开流体动力噪声，信噪比高。
–（3）加速度传感器的一节固有频率，合理利用加速度 传感器（安装）系统的一节谐振频率作为监测频带，常 在轴承故障信号提取中受到良好效果，其频率范围通常 选择在10kHz左右。
滚动轴承故障的主要形式
• 1.疲劳剥落 滚动轴承的内外滚道和滚动体表面既承受载荷又相对滚动， 由于交变载荷的作用，首先在表面下一定深度处（最大剪 应力处）形成裂纹，继而扩展到接触表面使表层发生剥落 坑，最后发展到大片剥落，这种现象就是疲劳剥落。疲劳 剥落会造成运转时的冲击载荷、振动和噪声加剧。
滑动轴承的检修
二、滑动轴承的检修工艺
2.轴瓦的刮研
轴瓦的刮研就是根据轴瓦与轴颈的配合要求来对轴瓦表面 进行刮研加工。重新浇铸乌金的轴瓦在车削之后、使用前 要进行刮研。
（1）检查轴瓦与轴颈的配合情况。将轴瓦内表面和轴颈擦 干净,在轴颈上涂薄薄一层红油(红丹粉与机油的混合物), 然后把轴瓦扣放在轴颈处,用于压住轴瓦, 同时周向对轴颈 做往复滑动,往复数次后将轴瓦取下,查看瓦面。此时瓦表 面有的地方有红油点,有的地方有黑点,有的地方呈亮光。 无红油处表明轴瓦与轴颈没有接触,间隙较大;红点表明二 者虽无接触,但间隙较小;黑点表明它比红点高,轴瓦与轴略 有接触;而亮点表明接触最重,亦即最高点,经往复研磨,发 出了金属光泽。
二、滑动轴承的检修工艺
一、轴瓦的检查及刮研
1.轴瓦缺陷的检查
轴承解体后,用煤油、毛刷和破布将轴瓦表面清洗干净, 然后对轴瓦表面做外观检查,看乌金层有无裂纹、砂眼、重 皮和乌金剥落等缺陷。 将手指放到乌金与瓦壳结合处,用小锤轻轻敲打轴瓦,如结 合处无振颤感觉且敲打声清脆无杂音,则表明乌金与瓦亮无 分离。还可用渗油法进行检查,即将轴瓦浸于煤油中3～ 5min,取出擦干后在乌金与瓦衬结合缝处涂上粉笔末,过一 会儿观察粉末处是否有渗出的油线,如无则表明结合良好, 钨金与瓦壳没有分离。
二、滑动轴承的检修工艺
(2)根据配合情况刮削轴瓦。现场多用手工方法对轴瓦进行 刮削,使用工具为柳叶刮刀或三角刮刀。刮削是针对瓦面上 的亮点、黑点及红点,无红油瓦无须刮削。对亮点下刀要重 而不僵,刮下的乌金厚且呈片状;对黑点下刀要轻,刮下的乌 金片薄且细长;对红点则轻轻刮挑,挑下的乌金薄且小刮刀 的刀痕下一遍要与上一遍呈交叉状态,形成网状,使轴承运 行时润滑油的流动不致倾向一方,这就完成轴瓦的第一次刮 削。
滑动轴承检修及维修PPT课件
2019/10/21
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12
径向轴瓦分类
三油楔轴瓦：
轴瓦内孔有三个楔形油膜；据 有关资料介绍该瓦在正常运行情况下， 在轻载时有稳定作用，在中等载荷时其 稳定性并不理想，该瓦的耗能要比椭圆 瓦多30%，此值对大容量机组而言绝非小 数，同时从制造、检修、运行诸多方面 进行比较，该瓦也不占优势。
2019/10/21
?从轴承的结构看轴径与轴瓦之间形成一个楔形间隙当转子的轴径达到一定转速后由于油的粘度和附着力的作用轴径将油带入楔形间隙形成楔形油隙由于润滑油具有不可压缩性油在楔形油隙的压强随着楔形通道的变窄而增大同时油压产生的挤压力也随之升高随着转速的上升油压不断升高当此油压超过轴径上的载荷时便把轴径抬起轴径的抬起造成楔形间隙增加使油压有所下降当油压作用在轴上的力与轴径上的载荷相平衡时轴径便稳定在一定的位置上旋转
2019/10/21
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4
滑动轴承的工作原理
进油楔角
推力盘旋转
推力瓦
2019/10/21
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5
滑动轴承分类
径向轴瓦：1、圆筒形轴瓦 2、椭圆形轴瓦 3、三油楔轴瓦 4、可倾瓦
推力瓦： 1、固定式推力瓦 2、可调式推力瓦
2019/10/21
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影响油膜完整性的因素
润滑油 1、充足恒定的油量，稳定的进口油压及适合运行要
2019/10/21
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推力瓦块的支点布置
2019/10/21
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35
推力瓦的检修要点
检查推力盘的瓢偏度与盘面的表面粗糙度，要求推力盘的 瓢偏度不超过0.02mm；盘面光滑、无磨痕及腐蚀现象；
检查各瓦块合金面的工作印痕及磨损程度，要求各瓦块的 工作印痕大小一致，瓦块的合金磨损多发生在瓦块的进油 侧，尤其是油不清洁时磨损更甚，同时检查有无脱胎现象；
故障诊断》讲稿第四章幻灯片PPT
黄区―轴承工作表面有轻微损伤，可能不断扩大，20< dBM <35 红区―轴承工作表面严重损伤，dBM >35
dBM >50时应检查更换
机械工程及自动化专业
第四章 滚动轴承的振动监测与诊断
4.4 轴承故障的简易诊断法 4.4.2、使用便携式测振仪
（2）冲击脉冲法
(简易)图4-44 使用CMJ-1测点位置示意图 1—滚动轴承；2—轴承座；3—冲击脉冲探头
均值A（经绝对值处理后的平均值）：一般用于转速高于 300r/min时。
均方根值Prms：适用于摩擦之类振动值随时间缓慢变化的情况。
机械工程及自动化专业
第四章 滚动轴承的振动监测与诊断
4.4 轴承故障的简易诊断 4法.4.3、在线监测与故障诊断系统中的状态监测部分
（2）波形因素诊断法（P/A） 加速度
②轴承套圈（内、外圈）在圈平面内径向弯曲振动的固有频率
若取E＝2.058×1011N/m2，密度为 7.8×103kg/m3,则上式可简化为
A－A放大
2a
fN r9.401052 a hn(n n2 2 1 1 ) （HZ）
式中：h―套圈的厚度（m）
A
A
h
中性轴
机械工程及自动化专业
第四章 滚动轴承的振动监测与诊断
第四章 滚动轴承的故障监测与诊断
4.2 轴承的故障特征频率 4.2.3 与滚动轴承安装有关的振动特征频率 2) 滚动轴承紧固过紧或过松
(与滚动体表面缺陷故障特征频率相同) fbD dfr[1(D d)2cos2]
图5-5 因紧固过紧等原因引起的振动
机械工程及自动化专业
第四章 滚动轴承的故障监测与诊断
远离这一频带，信噪比高。
dBM >50时应检查更换
机械工程及自动化专业
第四章 滚动轴承的振动监测与诊断
4.4 轴承故障的简易诊断法 4.4.2、使用便携式测振仪
（2）冲击脉冲法
(简易)图4-44 使用CMJ-1测点位置示意图 1—滚动轴承；2—轴承座；3—冲击脉冲探头
均值A（经绝对值处理后的平均值）：一般用于转速高于 300r/min时。
均方根值Prms：适用于摩擦之类振动值随时间缓慢变化的情况。
机械工程及自动化专业
第四章 滚动轴承的振动监测与诊断
4.4 轴承故障的简易诊断 4法.4.3、在线监测与故障诊断系统中的状态监测部分
（2）波形因素诊断法（P/A） 加速度
②轴承套圈（内、外圈）在圈平面内径向弯曲振动的固有频率
若取E＝2.058×1011N/m2，密度为 7.8×103kg/m3,则上式可简化为
A－A放大
2a
fN r9.401052 a hn(n n2 2 1 1 ) （HZ）
式中：h―套圈的厚度（m）
A
A
h
中性轴
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第四章 滚动轴承的振动监测与诊断
第四章 滚动轴承的故障监测与诊断
4.2 轴承的故障特征频率 4.2.3 与滚动轴承安装有关的振动特征频率 2) 滚动轴承紧固过紧或过松
(与滚动体表面缺陷故障特征频率相同) fbD dfr[1(D d)2cos2]
图5-5 因紧固过紧等原因引起的振动
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第四章 滚动轴承的故障监测与诊断
远离这一频带，信噪比高。