机械故障诊断技术7_滚动轴承故障诊断
(完整word版)(整理)滚动轴承故障诊断分析章节
滚动轴承故障诊断滚动轴承是应用最为广泛的机械零件质疑，同时，它也是机器中最容易损坏的元件之一。
许多旋转机械的故障都与滚动轴承的状态有关。
据统计，在使用滚动轴承的旋转机械中，大约有30%的机械故障都是由于轴承而引起的。
可见，轴承的好坏对机器工作状态影响极大。
通常，由于轴承的缺陷会导致机器产生振动和噪声，甚至会引起机器的损坏。
而在精密机械中（如精密机床主轴、陀螺等），对轴承的要求就更高，哪怕是在轴承上有微米级的缺陷，都会导致整个机器系统的精度遭到破坏。
最早使用的轴承诊断方法是将听音棒接触轴承部位，依靠听觉来判断轴承有无故障。
这种方法至今仍在使用，不过已经逐步使用电子听诊器来替代听音棒以提高灵敏度。
后来逐步采用各式测振仪器、仪表并利用位移、速度或加速度的均方根值或峰峰值来判断轴承有无故障。
这可以减少对设备检修人员的经验的依赖，但仍然很难发现早期故障。
随着对滚动轴承运动学、动力学的深化研究，对轴承振动信号中频率成分和轴承零件的几何尺寸及缺陷类型的关系有了比较清楚的了解，FFT级数的发展也使得利用频率域分析和检测轴承故障成为一种有效的途径。
也是目前滚动轴承监测诊断的基础。
从发展的历程看，滚动轴承故障检测诊断技术大致经历了以下阶段：1961年，W.F.Stokey完成了轴承圈自由共振频率公式的推导，并发表；1964年，O.G.Gustafsson研究了滚动轴承振动和缺陷、尺寸不均匀及磨损之间的关系，这与目前诊断滚动轴承故障的方法是基本一致的；1969年，H.L.Balderston根据滚动轴承的运动分析得出了滚动轴承的滚动体在内外滚道上的通过频率和滚动体及保持架的旋转频率的计算公式。
至此，有关滚动轴承监测诊断的理论体系已经基本完成；1976年，日本新日铁株式会社研制了MCV-021A机器检测仪，其方法是通过检测低频、中频和高频段轴承的信号特征来判断轴承的工作状态；1976～1983年之间，日本精工公司也积极在滚动轴承检测仪器方面做工作，相继推出了NB系列轴承检测仪，利用1～15kHz范围内的轴承振动信号的有效值（rms）和峰峰值（p－p）来诊断轴承的故障；1980年代至今，以改良频率分析的方法来精密诊断滚动轴承的故障、确定故障位置，一直是精密诊断采取的必备方法，其中包括细化谱分析、倒频谱分析、共振解调技术、包络分析技术等。
滚动轴承故障及其诊断方法
滚动轴承故障及其诊断方法
滚动轴承是一种很常见的机械元件，广泛用于工业和消费市场，用于
转动机械装置的旋转部件。
它们的主要功能是支撑和稳定轴，允许轴在指
定的位置和方向上旋转，以及在转动时减少摩擦和重复负载。
滚动轴承可
以在各种不同类型的机械设备中找到，例如汽车，风能发电机，摩托车，
电机，空调，电气箱等。
滚动轴承可以长期高效工作，但如果不适当地维护和维修它，可能会
导致故障。
常见的滚动轴承故障包括损坏，轴承旋转变慢，轴承外壳发热，内部损坏，轴键变形，低速磨擦，扭矩问题等。
解决这些问题的关键是找
出故障的根本原因，并根据现场条件采取正确的解决方案。
要有效诊断滚动轴承故障，可以采用以下方法。
1.检查外壳：检查轴承外壳表面，以及固定螺丝和轴承挡圈是否松动、弯曲或破损。
检查底座是否正确安装，轴是否紧固，以及轴承应用的负载
是否正确。
2.状态检查：检查轴承内部和外壳的温度，查看是否有油漆和碳垢，
并检查轴承内部有无异响和异常磁性。
3.拆卸检查：仔细检查轴承内部的轴承衬套、滚珠和圆柱滚道，查看
是否有损坏、磨损或异物。
滚动轴承故障诊断实例
滚动轴承故障诊断实例
滚动轴承故障诊断实例可以包括以下几种情况：
1. 声音异常：当滚动轴承出现故障时，可能会出现异常的噪音，如嘶嘶声、刮擦声或者咔咔声等。
这种情况下，可以通过听觉判断故障的类型和位置。
噪音一般源于滚珠或滚道表面的损伤或者磨损。
2. 振动异常：故障的滚动轴承会导致轴承运行不稳定，产生过大的振动。
可以通过振动传感器来检测振动的频率和幅度，进而判断故障的严重程度和位置。
振动异常可能是由于轴承内部松动、滚子损伤或滚道不平整等问题引起的。
3. 温度异常：滚动轴承运行时，由于磨擦和摩擦产生的热量，轴承温度会有所上升。
但是，如果滚动轴承的温度明显高于正常值，可能表明存在故障。
可以通过红外测温仪或接触式温度计来测量轴承的温度，判断是否存在异常。
4. 润滑问题：滚动轴承需要得到正确的润滑以保持正常运行。
如果滚动轴承出现故障，润滑不足或者污染等问题，会导致滚动轴承的寿命缩短。
可以通过观察润滑脂或润滑油的颜色、黏度以及滚动轴承周围是否有渗漏等来判断润滑是否正常。
上述实例中的故障诊断需要依靠专业的设备和工具，同时需要具备相应的专业知识和经验，建议请专业人士进行诊断和修复。
轴承故障检测、诊断、分析技巧
为了尽可能长时间地以良好状态维持轴承本来的性能，必须保养、检测、检修、以求防事故于未然，确保运转的可靠性，提高生产性、经济性。
对长期运行中的设备来讲，平时的检测跟踪尤为重要，检测项目包括轴承的旋转音、振动、温度、润滑剂的状态等，根据检测结果，设备维护人员可以准确地判断设备的问题点，提早作出预防和解决方案。
一、异常旋转音分析诊断异常旋转音检测分析是采用听诊法对轴承工作状态进行监测的分析方法，常用工具是木柄长螺钉旋具，也可以使用外径为20mm左右的硬塑料管。
相对而言，使用电子听诊器进行监测，更有利于提高监测的可靠性。
轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快，无停滞现象，发生的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。
异常声响所反映的轴承故障如下：1、轴承发出均匀而连续的“咝咝”声，这种声音由滚动体在内外圈中旋转而产生，包含有与转速无关的不规则的金属振动声响。
一般表现为轴承内加脂量不足，应进行补充。
若设备停机时间过长，特别是在冬季的低温情况下，轴承运转中有时会发出“咝咝沙沙”的声音，这与轴承径向间隙变小、润滑脂工作针入度变小有关。
应适当调整轴承间隙，更换针入度大一点的新润滑脂。
2、轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性“嗬罗”声，这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。
声响的周期与轴承的转速成正比。
应对轴承进行更换。
3、轴承发出不规律、不均匀的“嚓嚓”声，这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。
声响强度较小，与转数没有联系。
应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
4、轴承发出连续而不规则的“沙沙”声，这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系。
声响强度较大时，应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。
二、振动信号分析诊断轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承及振动测量中反映出来。
所以，通过采用特殊的轴承振动测量器（频率分析器等）可测量出振动的大小，通过频率分布可推断出异常的具体情况。
滚动轴承故障及其诊断方法
而一旦有了压痕，压痕引起的冲击载荷会进一步引起附近 表面的剥落。
这样，载荷的累积作用或短时超载就有可能引起轴承塑性 变形。
1滚动轴承异常的基本形式
(4).腐蚀
润滑油、水或空气水分引起表 面锈蚀（化学腐蚀）
轴承内部有较大的电流通过造 成的电腐蚀
2.3 滚动轴承的振动及其故障特征
2. 幅值域中的概率密度特征 滚动轴承正常时和
发生剥落损伤时的轴 承振动信号的幅值概 率密度分布如图。
轴承振动的概率密度分布
从图中可以看出，轴承发生剥落时，幅值分布的幅 度广，这是由于存在剥落的冲击振动。这样，从概率 密度分布的形状，就可以进行异常诊断。
3 滚动轴承故障诊断方法
2.2 滚动轴承的特征频率
➢ 为分析轴承各部运动参数，先做如下假设： (1)滚道与滚动体之间无相对滑动； (2)每个滚道体直径相同，且均匀分布在内外滚道之间 (3)承受径向、轴向载荷时各部分无变形；
方法： 研究出不承受轴向力时轴承缺陷特征频率，进而，推导出 承受轴向力时轴承缺陷特征频率
1. 不承受轴向力时 轴承缺陷特征频率
d Dm
)
fr
滚动轴承的特征频率
➢ (3) 轴承内外环有缺陷时的特征频率：
➢ 如果内环滚道上有缺陷时，则Z个滚动体滚过该缺陷时的
频率为
fi
f Bi Z
1 (1 2
d Dm
) frZ
➢ 如果外环滚道上有缺陷时，则Z个滚动体滚过该缺陷时的
频率为
fo
f Bo Z
1 (1 2
d Dm
)
f
r
Z
➢ (4) 单个滚动体有缺陷时的特征频率：如果单个有缺陷的 滚动体每自传一周只冲击外环滚道（或外环）一次，则其 相对于外环的转动频率为
滚动轴承故障诊断方法与技术综述
滚动轴承故障诊断方法与技术综述引言：滚动轴承作为机械设备中常用的零部件之一，承担着支撑和传递载荷的重要作用。
然而，由于使用环境的恶劣和工作条件的复杂性，滚动轴承往往容易出现各种故障。
因此，为了保证机械设备的正常运行和延长轴承寿命，对滚动轴承的故障进行准确诊断非常重要。
一、故障诊断方法1. 观察法观察法是最常用的故障诊断方法之一。
通过观察滚动轴承的外观和运行状态来判断是否存在故障。
例如，如果发现滚动轴承有异常噪声、温度升高、润滑油泡沫、振动加剧等现象，很可能是轴承出现了故障。
2. 振动诊断法振动诊断法是一种先进的故障诊断方法，可以通过检测轴承的振动信号来判断轴承是否存在故障。
通过分析振动信号的频谱图，可以确定轴承故障的类型和位置。
常用的振动诊断方法包括时域分析、频域分析和小波分析等。
3. 声音诊断法声音诊断法是一种通过听觉判断轴承故障的方法。
通过专业人员对轴承产生的声音进行听觉分析，可以判断轴承是否存在异常。
常见的轴承故障声音包括金属碰撞声、摩擦声和振动声等。
4. 热诊断法热诊断法是一种通过测量轴承的温度来判断轴承故障的方法。
由于轴承在故障状态下会产生摩擦热，因此轴承的温度可以间接反映轴承的工作状态。
通过测量轴承的温度分布，可以判断轴承是否存在异常。
二、故障诊断技术1. 模式识别技术模式识别技术是一种基于机器学习的故障诊断技术，可以根据轴承的振动信号和声音信号等特征，通过训练模型来识别轴承的故障类型。
常用的模式识别技术包括支持向量机、神经网络和决策树等。
2. 图像诊断技术图像诊断技术是一种通过图像处理和分析来判断轴承故障的技术。
通过对轴承的外观图像进行特征提取和分类，可以实现对轴承故障的自动诊断。
常用的图像诊断技术包括边缘检测、纹理分析和目标识别等。
3. 声音信号处理技术声音信号处理技术是一种通过对轴承声音信号进行滤波、频谱分析和特征提取等处理，来判断轴承故障的技术。
通过对声音信号的频谱图和时域图进行分析，可以判断轴承故障的类型和位置。
滚动轴承的故障诊断
滚动轴承的故障诊断一、滚动轴承的常见故障滚动轴承是转动设备中应用最为广泛的机械零件，同时也是最容易产生故障的零件。
据统计，在使用滚动轴承的转动设备中，大约有30%的机械故障都是由于滚动轴承而引起的。
滚动轴承的常见故障形式有以下几种。
1. 疲劳剥落（点蚀）滚动轴承工作时，滚动体和滚道之间为点接触或线接触，在交变载荷的作用下，表面间存在着极大的循环接触应力，容易在表面处形成疲劳源，由疲劳源生成微裂纹，微裂纹因材质硬度高、脆性大，难以向纵深发展，便成小颗粒状剥落，表面出现细小的麻点，这就是疲劳点蚀。
严重时，表面成片状剥落，形成凹坑；若轴承继续运转，将形成大面积的剥落。
疲劳点蚀会造成运转中的冲击载荷，使设备的振动和噪声加剧。
然而，疲劳点蚀是滚动轴承正常的、不可避免的失效形式。
轴承寿命指的就是出现第一个疲劳剥落点之前运转的总转数，轴承的额定寿命就是指90%的轴承不发生疲劳点蚀的寿命。
2. 磨损润滑不良，外界尘粒等异物侵入，转配不当等原因，都会加剧滚动轴承表面之间的磨损。
磨损的程度严重时，轴承游隙增大，表面粗糙度增加，不仅降低了轴承的运转精度，而且也会设备的振动和噪声随之增大。
3. 胶合胶合是一个表面上的金属粘附到另一个表面上去的现象。
其产生的主要原因是缺油、缺脂下的润滑不足，以及重载、高速、高温，滚动体与滚道在接触处发生了局部高温下的金属熔焊现象。
通常，轻度的胶合又称为划痕，重度的胶合又称为烧轴承。
胶合为严重故障，发生后立即会导致振动和噪声急剧增大，多数情况下设备难以继续运转。
4. 断裂轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种故障形式，这主要是由于轴承材料有缺陷和热处理不当以及严重超负荷运行所引起的；此外，装配过盈量太大、轴承组合设计不当，以及缺油、断油下的润滑丧失也都会引起裂纹和断裂。
5. 锈蚀锈蚀是由于外界的水分带入轴承中；或者设备停用时，轴承温度在露点以下，空气中的水分凝结成水滴吸附在轴承表面上；以及设备在腐蚀性介质中工作，轴承密封不严，从而引起化学腐蚀。
滚动轴承故障诊断分析全解
滚动轴承故障诊断分析全解
滚动轴承是机械设备中的重要元件，也是故障率最高的构件。
其突发的故障可能会严重影响机械设备的正常运行，即使是轻微的故障，也会降低设备的使用寿命。
因此，对滚动轴承的故障进行及时诊断和维修，是确保轴承的正常运行的关键。
本文将对滚动轴承故障诊断进行全面阐述，以便于有助于轴承的可靠运行。
一般来讲，滚动轴承的故障可以归结为以下几类：
(1)疲劳损坏:由于长期的使用，滚动轴承中的滚动体和锥形齿轮等内部零件可能会因疲劳而损坏，最终导致轴承的故障;
(2)腐蚀破坏:由于设备运行时的温度、湿度及磨损较大，滚动轴承容易受到空气、油品及其他化学性腐蚀剂的作用，从而造成内部零件的磨损;
(3)水分侵入:滚动轴承组装后，如果存在漏油现象，则滚动轴承内部容易污染，从而导致滚动体及锥形齿轮等内部零件受损;
(4)润滑油工作性能不佳:润滑油在机械设备运行时，若由于品质或温度等原因，润滑油的性能不佳，轴承容易受到损坏;
(5)安装不良:滚动轴承安装后，若没有正确地调整轴的负荷和动转瞬间，将会对轴承组件产生振动和噪音，从而导致故障。
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7．2 滚动轴承的振动机理与信号特征
引起滚动轴承振动的因素很多。有与部件有关的振动，也有与制造 质量有关的振动，还有与轴承装配以及工作状态有关的振动。 如图7－1所示，我们通过对轴承振动的剖析，找出激励特点，并通 过不同的检测分析方法的研究，从振动信号中，获取振源的可靠信息， 用以进行滚动轴承的故障诊断。
、转速过高、润滑不良或装配不善而产生过大的热应力，也有的是由 于磨削或热处理不当而导致的。
• 6. 滚动轴承的胶合失效
滑动接触的两个表面，当一个表面上的金属 粘附到另一个表面上的现象称为胶合。 对于滚动轴承，当滚动体在保持架内被卡住或 者润滑不足、速度过高造成摩擦热过大，使保持 架的材料粘附到滚子上而形成胶合。其胶合状为 螺旋形污斑状。还有的是由于安装的初间隙过小 ，热膨胀引起滚动体与内外圈挤压，致使在轴承 的滚道中产生胶合和剥落。
• 4. 滚动轴承的塑变失效
压痕主要是由于滚动轴承受负荷后，在滚动体和滚道接触处产
生塑性变形。载荷过大时会在滚道表面形成塑性变形凹坑。另外，若 装配不当，也会由于过载或撞击造成表面局部凹陷。或者由于装配敲 击，而在滚道上造成压痕。
• 5. 滚动轴承的断裂失效
造成轴承零件的破断和裂纹的重要原因是由于运行时载荷过大
2．峰值系数法
所谓峰值系数，是指峰值与有效值之比。 用峰值系数进行诊断的最大特点，是由于它的值不受轴承尺寸、 转速及负荷的影响。 正常时，滚动轴承的峰值系数约为5，当轴承有故障时，可达到几十。 轴承正常、异常的判定可以很方便判别。 另外，峰值系数不受振动信号的绝对水平所左右。测量系统的灵敏度即 使变动，对示值也不会产生多大影响。
滚动轴承故障信号分析方法
1．有效值与峰值判别法
有效值：滚动轴承振动信号的有效值反映了振动的能量大小，当轴承产 生异常后，其振动必然增大。因而可以用有效值作为轴承异常的判断 指标。 峰值：有效值指标对具有瞬间冲击振动的异常是不适用的。因为冲击波 峰的振幅大，并且持续时间短。用有效值来表示故障特征，其特征并 不明显，对于这种形态异常的故障特征，用峰值比有效值更适用。
• 2. 由滚动轴承的运动副引起的振动
当轴承运转时，滚动体便在内外圈之间滚动。轴承的滚 动表面虽加工得非常平滑，但从微观来看，仍高低不平，特 别是材料表面产生疲劳斑剥时，高低不平的情况更为严重。 滚动体在这些凹凸面上转动，则产生交变的激振力。所产生 的振动，既是随机的，又含有滚动体的传输振动，其主要频 率成分为滚动轴承的特征频率。 滚动轴承的特征频率(即接触激发的基频)，完全可以根 据轴承元件之间滚动接触的速度关系建立的方程求得。计算 的特征频率值往往十分接近测量数值，所以在诊断前总是先 算出这些值，作为诊断的依据。
7．1 滚动轴承的失效形式
1.滚动轴承的磨损失效
• 磨损是滚动轴承最常见的一种失效形式。 • 在滚动轴承运转中，滚动体和套圈之间均存在滑动，这些滑动会引 起零件接触面的磨损。尤其在轴承中侵入金属粉末、氧化物以及其他硬 质颗粒时，则形成严重的磨料磨损，使之更为加剧。 • 另外，由于振动和磨料的共同作用，对于处在非旋转状态的滚动轴 承，会在套圈上形成与钢球节距相同的凹坑，即为摩擦腐蚀现象。
• 如果轴承与座孔或轴颈配合太松，在运行中引起的相对运动，又会 造成轴承座孔或轴径的磨损。
• 当磨损量较大时，轴承便产生游隙噪声，振动增大。
• 2. 滚动轴承的疲劳失效
在滚动轴承中，滚动体或套圈滚动表面由于接触载 荷的反复作用，表层因反复的弹性变形而致冷作硬化，下 层的材料应力与表层出现断层状分布，导致从表面下形成 细小裂纹，随着以后的持续负荷运转，裂纹逐步发展到表 面，致使材料表面的裂纹相互贯通，直至金属表层产生片 状或点坑状剥落。轴承的这种失效形式称为疲劳失效。 随着滚动轴承的继续运转，损坏逐步增大。因为脱落 的碎片被滚压在其余部分滚道上，并给那里造成局部超载 荷而进一步使滚道损坏。 轴承运转时，一旦发生疲劳剥落，其振动和噪声将急 剧恶化。
4 X rms
4．冲击脉冲法（SPM）
冲击脉冲法是利用轴承故障所激发的轴承元件固有频率的 振动信号，经加速度传感器的共振放大、带通滤波及包络检波 等信号处理，所获得的信号振幅正比于冲击力的大小。 在冲击脉冲技术中，所测信号振幅的计量单位是dB。测到 的轴承冲击dBi值与轴承基准值dB0相减（dB0是良好轴承的测定 值）。 dBN = dBi－dB0 冲击脉冲计的刻度就是用dBN值表示的。轴承的状况分为三 个区： （0～20）dBN 表示轴承状况良好 （20～35）dBN 表示轴承状况已经劣化，属发展中的损伤期 （35～60）dBN 表示轴承已经存在明显的损伤。
3．峭度指标法
峭度指标Cq反映振动信号中的冲击特征。 峭度指标Cq
Cq
1 N
( x
i 1
N
i
x)4
峭度指标Cq对信号中的冲击特征很敏感，正常情况下其值应该在3 左右，如果这个值接近4或超过4，则说明机械的运动状况中存在冲击 性振动。 *当轴承出现初期故障时，有效值变化不大，但峭度指标值已经明显增 加，达到数十甚至上百，非常明显。它的优势在于能提供早期的故障 预报。 *当轴承故障进入晚期，由于剥落斑点充满整个滚道，峭度指标反而下 降。也就是对晚期故障不适应。
• 3. 滚动轴承的腐蚀失效
轴承零件表面的腐蚀分三种类型。 a. 化学腐蚀，当水、酸等进入轴承或者使用含酸的润 滑剂，都会产生这种腐蚀。
b. 电腐蚀，由于轴承表面间有较大电流通过使表面产 生点蚀。
c. 微振腐蚀，为轴承套圈在机座座孔中或轴颈上的微 小相对运动所至。结果使套圈表面产生红色（Fe2O3）或 黑色的锈斑。轴承的腐蚀斑则是以后损坏的起点。
利用低频段信号诊断轴承故障的要点
轴承缺陷所激发的周期性脉冲的频率与轴承结构和运动关系相联系，处于振动 信号的低频段内，在这个频段内还有轴的振动、齿轮的啮合振动等各种零件的振动 。 由于这些振动具有更强的能量，轴承早期缺陷所激发的微弱周期性脉冲信号往 往淹没在这些强振信号中，给在线故障监测系统带来困难，但是，滚动轴承故障在 低频段的特征还是可以得到的。 因为滚动轴承在机器设备中的作用是支撑传动轴的旋转，所以滚动轴承故障所 激发的振动必然对轴及轴上的机械零件产生影响。 对于转轴上的零件为齿轮等非转子类零件的轴而言，其动不平衡量是不随时间 变化的。滚动轴承影响到轴的空间定位， 轴承故障将使轴的空间定位出现波动，当轴的工作状态处于非重载时，轴的转 频振动幅值升高，有时还表现为转频的2X、3X…5X频率的振幅升高。这种情况往往 预示着滚动轴承出现早期故障。当轴的转频振动幅值再次降低时，滚动轴承故障已 进入晚期，到了必需更换的程度。
图7—3 向心推力球轴承结构简图 （内圈旋转，外圈固定）
1 d (1 cos ) f 1 2 D z d • 5） 滚动体通过内圈频率ƒ5： f 5 zf 4 (1 cos ) f1 2 D z d f 6 zf 2 (1 cos ) f1 • 6） 滚动体通过外圈频率ƒ6： 2 D
5．共振解调法
•
共振解调法也称为包络检波频 谱分析法，是目前滚动轴承故障诊 断中最常用的方法之一。 共振解调法的基本原理可用图 7—6所示信号变换过程中的波形特 征来说明。 图 (a)为理想的故障微冲击脉冲 信号F(t)（原始脉冲波），它在时 域上的脉宽极窄，幅值很小，而脉 冲的频率成分很丰富。虽然这种脉 冲是以T为周期，但在频谱上却直 接反映不出对应的频率1／T成分 。
信号拾取方式：
针对不同的信号所处频段，需采用不同的信号拾取方式。 a)监测低频段的信号，通常采用加速度传感器，由于同时也 要拾取其它零件的故障信号，因此采用通用的信号处理电路（ 仪器）。 b)监测高频段的信号，其目的是要获取唯一的轴承故障信号 ，采用自振频率在25～30KHz的加速度传感器，利用加速度传 感器的共振效应，将这个频段的轴承故障信号放大，再用带通 滤波器将其它频率的信号（主要是低频信号）滤除，获得唯一 的轴承故障信号。 c)监测超高频段的信号，则采用超声波传感器，将声发射信 号检出并放大。仪表统计单位时间内声发射信号的频度和强度 ，一旦频度或强度超过某个报警限，则判定轴承故障。
第七章 滚动轴承故障诊断
7．1 滚动轴承的失效形式
7．2 滚动轴承的振动机理与信号特征
7．3 滚动轴承信号分析方法
7．4 滚动轴承故障诊断案例
实例1 宣化钢铁公司高速线材轧机26架
实例2 宣化钢铁公司高速线材轧机20架
实例3 实例4 唐山钢铁公司高速线材轧机的增速箱 安阳钢铁公司高速线材轧制线上吐丝机
• 4） 保持架过内圈频率ƒ4：
f 4 f1 f 2
式中，n—内圈转速(r/min)，z—滚动体个数
在故障诊断的实践中，内圈旋转频率ƒ1、滚动体通过内圈频率ƒ5、滚 动体通过外圈频率ƒ6对表面缺陷有较高的敏感度，是重要的参照指标。
• 3. 滚动轴承的早期缺陷所激发的振动特征
滚动轴承内出现剥落等缺陷，滚动 体以较高的速度从缺陷上通过时，必然 激发两种性质的振动。见图7－4， 第一类振动是上节所讲的以结构和运动关 系为特征的振动，表现为冲击振动的周 期性； 第二类振动是被激发的以轴承元件固有频 率的衰减振荡，表现为每一个脉冲的衰 减振荡波。 轴承元件的固有频率取决于本身的 材料、结构形式和质量，根据某些资料 介绍，轴承元件的固有频率在20K～60K 图7－4 滚动轴承内缺陷所激发的振动波形 Hz的频率段。因此,有些轴承诊断仪，就 针对这一特点进行信号分析处理，在这一频段内工作的仪表。
图7－1 滚动轴承振动的时域信号 (a) 新轴承的振动波形
(b)表面劣化后的轴承振动波形
• 1. 轴承刚度变化引起的振动
当滚动轴承在恒定载荷下运转时 (如图7—2)，由于其轴承和结构所决 定，使系统内的载荷分布状况呈现周 期性变化。如滚动体与外圈的接触点 的变化，使系统的刚度参数形成周期 的变化，而且是一种对称周期变化， 从而使其恢复力呈现非线性的特征。 由此便产生了分数谐波振动。 图7—2滚动轴承刚度的变化 此外，当滚动体处于载荷下非对 称位置时，转轴的中心不仅有垂直方向的，而且还有水平方向的移动。这 类参数的变化与运动都将引起轴承的振动，也就是随着轴的转动，滚动体 通过径向载荷处即产生激振力。 这样在滚动轴承运转时，由于刚度参数形成的周期变化和滚动体产生 的激振力及系统存在非线性，便产生多次谐波振动并含有分谐波成分，不 管滚动轴承正常与否，这种振动都要发生。