滚动轴承寿命预测与故障诊断
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。
轴承故障诊断与分析
轴承故障诊断与分析
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主要内容
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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。
滚动轴承寿命预测技术的研究
滚动轴承寿命预测技术的研究随着工业和科技不断的发展，滚动轴承作为一种重要的机械零件，被广泛地应用于各个行业中。
但是，由于其使用寿命有限，在运行一定时期后需要更换或进行维修。
因此，如何准确地预测滚动轴承的寿命，合理地进行维护和更换，已成为行业内的一个重要课题。
近年来，滚动轴承寿命预测技术的研究取得了不少进展。
本文主要介绍其中的一些研究成果和发展趋势。
一、寿命预测方法目前，滚动轴承的寿命预测方法大致可以分为三类：经验法、应力分析法和状态监测法。
经验法是通过历史数据，统计分析求得寿命的一种方法。
这种方法的优点是简单易行，适用于已有历史数据或样机的情况。
但是，经验法忽略了轴承的工作环境因素，寿命预测的精度较低。
应力分析法是根据轴承的材料、结构和工作环境等因素，对轴承在使用过程中所受到的载荷和应力进行计算分析，并预测其寿命。
这种方法的优点是计算精度高，对于新轴承的寿命预测较为准确。
但是，应力分析法需要大量的材料力学和应力分析知识，且对轴承材料的特性了解不够全面，因此在某些工作环境下预测结果难以准确。
状态监测法是通过监测轴承内部的振动、温度、油液清洁度等状态指标来判断轴承的工作状态和寿命，它是一种目前应用较广泛的寿命预测方法。
状态监测法的优点是操作简便，能够实时监测，反应灵敏，而且对于现场检测和实际应用情况具有很强的适应性。
但是，状态监测法的缺点是受监测指标的影响较大，准确性存在一定问题。
二、寿命预测技术的研究演进随着科技的进步和工业发展的需要，滚动轴承寿命预测技术也在不断地得到改进和完善。
下面简要介绍一下寿命预测技术的研究演进过程。
1. 经典寿命预测法经典寿命预测法是基于滚动轴承的材料和结构来进行寿命预测的方法。
这种方法主要考虑滚动体与架的接触和变形，通过计算轴承的应力和变形来预测其寿命。
2. 动态寿命预测法动态寿命预测法是根据对轴承实际运行情况的监测和分析，使用自适应控制技术来进行寿命预测的方法。
这种方法可以更精准地预测轴承的寿命，减少轴承寿命预测误差。
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。
基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术研究
基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术研究滚动轴承作为机械设备中最常见、最重要的部件之一，承担着支撑和减摩的重要任务。
然而，在高速、高负荷、长时间运转的情况下，滚动轴承往往会出现损耗、磨损、变形等问题，从而影响机械设备的稳定性和持续运转能力。
因此，掌握并应用可靠的滚动轴承寿命预测技术，对于提高机械设备的运转效率和性能具有十分重要的意义。
一、滚动轴承寿命预测的必要性滚动轴承作为机械设备的关键部件之一，其使用寿命的长短直接影响到机械设备的正常运转和使用寿命。
一旦滚动轴承出现故障或损耗，就会对设备的运转效率和生产率造成严重影响，甚至需要进行设备更换和维修，不仅浪费时间和资金，还会给生产带来严重影响。
因此，掌握滚动轴承寿命预测技术，可以在滚动轴承出现故障之前提前发现并进行维修或更换，从而提高设备的使用寿命和稳定性。
二、基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术在滚动轴承寿命预测技术中，基于可靠性的技术应用非常广泛。
该技术主要通过对滚动轴承运行状态的监测和分析，确定其失效时隙和失效概率，从而判断滚动轴承的可靠性和寿命。
具体来说，基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术包括以下几个方面的内容：1、滚动轴承负荷分析滚动轴承使用寿命的长短与其受力情况有着密切的关系。
因此，在进行滚动轴承寿命预测时，需要对轴承的载荷进行分析，从而了解其受力情况。
一般来说，滚动轴承的载荷主要包括径向载荷和轴向载荷，而载荷的变化可能会导致滚动轴承的损耗和磨损，对其寿命造成不利影响。
2、滚动轴承振动分析滚动轴承受力时，会发生振动现象，而振动的幅度和频率也会对轴承寿命产生重要影响。
因此，在进行滚动轴承寿命预测时，需要对该轴承进行振动分析，确定其振动频率和振幅，对其寿命进行评估和预测。
3、滚动轴承温度分析滚动轴承在工作时会发生摩擦，从而产生热量，使其温度不断升高，因此，滚动轴承的寿命也会随温度的升高而减短。
因此，通过对轴承温度的监测和分析，可以判断轴承的寿命和可靠性。
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
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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
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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
滚动轴承的状态监测与故障判断
滚动轴承的状态监测与故障判断展开全文本文中研究滚动轴承故障诊断研究的基本方法将采用滚动轴承的振动信号分析的方法，采取与正常轴承振动信号作对比的方式，抽样选取不同轴承振动的信号，通过比对从而判断该滚动轴承的故障类型并在此基础之上获得其状态监测的方法。
1.监测与诊断的目的和意义滚动轴承是旋转机械的重要组成部分，同时也是旋转机械中最容易出现故障的部件之一。
它具有造价较低、润滑冷却方便、运行灵敏、使用效率较高、维修便捷等优点，在机械行业应用广泛。
据有关统计显示，在旋转机械故障率中有近30%的故障是由于滚动轴承发生故障而引起的，所以，对滚动轴承的状态监测和故障诊断进行研究势在必行。
滚动轴承正常运行与否，对于整机的可靠性、精度以及寿命等性能有很大的影响。
据有关统计显示，在旋转机械故障率中有近30%的故障是由于滚动轴承发生故障而引起的，在将故障诊断技术运用到生产中以后，事故率降低近70%，同时降低的维修费用也有近40%。
利用轴承状态监测技术可以了解轴承的使用性能，并对可能发生的故障进行早期检测，分析和预测可能发生的故障，进一步提高设备的管理水平和维修效率，经济效益十分显著。
2.轴承故障诊断的发展历程轴承故障诊断刚开始主要是依靠人工听觉来诊断，再有就是利用探听棒这种方法在许多企业中仍在使用，一些工具已经被改进到电子听诊器。
例如，当使用电子听诊器检测轴承故障时，具有经验丰富的人员可以凭经验诊断轴承疲劳剥落，有时还可以诊断出损伤发生的位置，但是其它的外部原因，可靠性有时会无法得到保证。
随着科技的发展，越来越多的振动仪器被运用到在滚动轴承的状态监测工作中。
这些仪器利用振动位移、速度和加速度的均方根值或峰值来判断轴承是否有故障。
这些仪器减少我们对经验的依赖，使得监测和诊断的准确性有了很大的提高，但是在故障发生的初始阶段仍然很难及时做出准确的诊断。
瑞典SKF公司在多年研究轴承故障机理的基础上，于1966年发明了脉冲计检测轴承损伤的方法，很大程度上的提高了滚动轴承的故障诊断工作的准确性和及时性。
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滚动轴承寿命预测与故障诊断
滚动轴承是机械传动系统中常用的一种关键零部件，因其结构
简单、可靠性高、运转稳定等特点被广泛应用于工业制造、交通
运输、航天航空等领域。
然而，在长期的使用中，由于负载、转速、温度等因素的影响，滚动轴承很容易出现各种故障，严重影
响机械设备的正常性能。
因此，预测滚动轴承的寿命并对其故障
进行诊断具有极其重要的意义，不仅能够减少机器设备的维修成本，更能提高机器设备的运行效率和安全性。
一、滚动轴承寿命预测的基本理论
滚动轴承寿命预测是指通过对滚动轴承在特定工况下的运行情
况进行数学模型建立和系统分析，来预测滚动轴承在未来一段时
间内的使用寿命。
其基本理论是寿命公式理论，即基于统计学原理，通过对有限数量的试验数据进行分析，来估计大量相似产品
的寿命。
该理论最早由Weibull提出，现广泛应用于各种设备的寿命预测中。
滚动轴承的寿命是指在一定的负载、转速、温度等工况条件下，维持基本性能的使用寿命。
通常将运转时间作为寿命评定标准，
其评定方法有两种，即L10寿命和L50寿命。
其中L10寿命是指
在有10%以上的滚动轴承失败的情况下所需要的运转时间，L50
寿命则是指在有50%以上的滚动轴承失败的情况下所需的运转时间。
滚动轴承寿命预测的方法一般有以下几种：
1、基于模型的预测法
该方法是在通过对相关参数的观测和测量得到大量样本数据的基础上，建立滚动轴承故障模型，对其进行数学分析和计算，从而提出一定的预测理论。
该方法的优点是可以快速准确地预测滚动轴承的寿命，缺点是在模型建立过程中，需要考虑多种因素的影响，模型的建立难度较高。
2、基于统计模型的预测法
该方法是通过统计分析大量实测数据，确定影响滚动轴承寿命的关键因素，建立相应的统计模型，并通过多种分析方法，包括生存分析、半参数估计和回归分析等来预测滚动轴承的寿命。
该方法的优点是具有较强的实用性和普适性，但缺点是要求样本数据的质量和数量均较高，在实际操作中要具备较为广泛的背景知识和大量的经验。
3、基于人工智能的预测法
该方法是利用人工智能技术，以滚动轴承故障数据或者更高层次的数据为输入，进行数据分析和建模，通过神经网络、支持向量机、随机森林等方法来预测滚动轴承的寿命。
该方法的优点是
可以基于大量数据快速准确地预测滚动轴承的寿命，在样本数据
量较大、涉及多个因素的情况下效果更为显著。
缺点则是需要高
度的专业技能和经验，对数据质量的要求较高，且在数据量较小
时预测效果较差。
二、滚动轴承故障诊断的基本方法
滚动轴承的故障诊断指的是通过对滚动轴承的外观、声音、震动、温度等方面的检测和分析，结合滚动轴承实际运用情况的背景，来确定故障的类型、位置和原因，并在实际操作中针对故障
进行治理。
滚动轴承故障诊断的方法主要包括以下几种：
1、基于声音信号分析的故障诊断
该方法是基于滚动轴承运转过程中产生的声音信号来判断滚动
轴承是否存在故障，主要有声谱分析和小波分析两种方法。
该方
法的优点是直接有效，不受时间和距离限制，且可实现在线监控。
缺点是受环境噪声等干扰较大，精度需要多次实验调整。
2、基于振动信号分析的故障诊断
该方法是通过对滚动轴承在运转中产生的振动信号进行频谱分析、时域分析和小波分析等方法，来判断滚动轴承是否存在故障，诊断故障类型和位置。
其优点是实时性强，精度较高，缺点是对
环境干扰比较敏感。
3、基于温度和润滑油分析的故障诊断
该方法是通过对滚动轴承周围的温度和润滑油的分析，来判断
滚动轴承是否存在故障。
其优点是对环境干扰较小，检测效果较
稳定。
缺点是需要预先设置阈值，无法直接判定故障类型和位置。
4、基于图像处理的故障诊断
该方法是通过采用特定的成像技术，对滚动轴承表面的形态、
尺寸、纹理等特征进行分析和处理，以判断滚动轴承是否存在故障。
其优点是能够直接显示故障的位置和类型，缺点是对设备类型、环境条件等限制较大，精度依赖于图像处理技术的成熟度。
由于滚动轴承故障的类型和位置各异，因此在实际操作中需要
根据不同故障类型，采用不同的诊断方法和技术，结合经验和专
业知识，对故障进行综合诊断和分析，进而实现快速维修和整改。
三、滚动轴承寿命预测与故障诊断的应用前景
随着物联网、云计算等新技术的不断发展与普及，滚动轴承寿
命预测与故障诊断技术已逐渐应用于各种设备和领域，并取得了
显著的效果。
未来，滚动轴承寿命预测与故障诊断技术应用前景
主要表现在以下几个方面：
1、基于物联网技术的实时监测
未来滚动轴承寿命预测与故障诊断技术将与物联网技术相结合，实现对滚动轴承的实时监测，采用远程控制和数据分析，能够监
控到设备的工作状态和运行情况，实现机器设备的自动化维护和更高效的运转。
2、基于人工智能技术的进一步优化
未来滚动轴承寿命预测与故障诊断技术将进一步应用人工智能技术，通过深度学习、群智优化等技术解决大规模数据、高复杂度问题，提高预测和诊断的效率和精度。
3、适应多样化设备和多种应用领域
未来滚动轴承寿命预测与故障诊断技术将在适应多样化设备和多种应用领域的条件下，实现不同应用场景的个性化和定制化需求。
结合机器视觉、机器流体力学等技术，实现更为精准的故障诊断和预测效果。
总之，滚动轴承寿命预测与故障诊断技术是未来机器设备维护保养的重要手段，将有效提高机器设备的运行效率和安全性。
在实际应用中，需要基于不同场景和需求，较为灵活地使用各类预测和诊断技术，采用多种手段进行分析和验证，最终实现对滚动轴承寿命和故障的准确预测和快速治理。