滚动轴承故障诊断分析专家版

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滚动轴承故障诊断技术

滚动轴承故障诊断技术

滚动轴承故障诊断技术原理一、 峰值能量法:轴承一旦出现故障,如:内外环壁裂纹,滚动体点蚀,缺油等,往往产生频率很高的振动,一般是转速频率的10—50倍,其它因素如:不对中,不平衡,机座松动等,它们所造成的振动,其频率较低,往往在基频的5倍以内,通过仪器滤去各种低频信号,拾取高频分量,可得到轴承的特征信号。

峰值能量法,将信号滤波放大处理,根据其能量的大小来判断轴承的损坏程度。

二、 GS为单位表征其峰值能量1、 新轴承:0.2---0.6GS。

2、 使用中的轴承:0.5----I.0GS。

3、 有缺陷的轴承:1.0----2.5GS。

4、 损坏的轴承办2.5----5.0GS。

5、 dBm-----少量强冲击脉冲相关的最大值。

6、 dBc -----大量弱冲击脉冲相关的地毯值。

7、 δ=dBm—dBc,差值应该很小。

轴承损坏的特征是有一个较大的dBm值和较大的δ值。

轴承初始脉冲值一般在10 dB值。

使用中好的轴承脉冲值一般在20dB以下。

一般轴承初始脉冲值增大至1000倍时(60dB)认为该轴承达到报废。

一般20〈dB〈30 轻微受损。

30〈dB〈45 开始恶化。

45〈dB〈60 严重受损。

二、 轴承损坏有七种情况:1、 疲劳磨损----由于交变载荷的作用,一定深处有最大剪应力形成裂纹,发生剥落坑,滚道,滚动体,面积有0.5mm的疲劳剥落坑,该轴承寿命终结。

2、 磨损-----润滑不良,尘埃,异物侵入,表面受损。

3、 塑性变形-----过重载荷,冲击,热变形,一旦有了压痕表面剥落。

4、 锈蚀-----水份侵入轴承锈蚀,或电流通过,油膜引起火花,使表面熔触凹凸不平。

5、 断裂-----热处理,残余应力,过载,另件破裂,磨削热应力过大。

6、 胶合---润滑不良,高度重载摩擦发热导至表面烧伤及胶合,一个表面的金属粘附到另一表面上的现象。

7、 保持架损坏-----装配不当,保持架发生变形,增加摩擦,卡死,发热,噪声及振动增大。

(完整word版)(整理)滚动轴承故障诊断分析章节

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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
轴承因受到过大的冲击载荷、静载荷、落入硬质异物等 在滚道表面上形成凹痕或划痕。
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

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。

滚动轴承故障诊断

滚动轴承故障诊断

第二组实验轴承故障数据:数据打开后应采用X105_DE_time作为分析数据,其他可作为参考,转速1797rpm轴承型号:6205-2RS JEM SKF, 深沟球轴承采样频率:12k Hz1、确定轴承各项参数并计算各部件的故障特征频率通过以上原始数据可知次轴承的参数为:轴承转速r=1797r/min;滚珠个数n=9;滚动体直径d=;轴承节径D=39mm;:滚动体接触角α=0由以上数据计算滚动轴承不同部件故障的特征频率为:外圈故障频率f1=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cosα)=内圈故障频率f2=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cosα)=滚动体故障频率f3=r/60*1/2*D/d*[1-(d/D)^2* cos^2(α)]=保持架外圈故障频率f4=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cosα)=2.对轴承故障数据进行时域波形分析将轴承数据导入MATLAB中直接做FFT分析得到时域图如下:并求得时域信号的各项特征:(1)有效值:;(2)峰值:;(3)峰值因子:;(4)峭度:;(5)脉冲因子:;(6)裕度因子::3.包络谱分析对信号做EMD模态分解,分解得到的每一个IMF信号分别和原信号做相关分析,找出相关系数较大的IMF分量并对此IMF分量进行Hilbert变换。

由图中可以看出经过EMD分解后得到的9个IMF分量和一个残余量。

IMF分量分别和原信号做相关分析后得出相关系数如下:由上表得:IMF1的相关系数明显最大,所以选用IMF1做Hilbert包络谱分析。

所得Hilbert包络谱图如下:对包络谱图中幅值较大区域局部放大得到下图由以上包络图的局部放大图中可以看出包络图中前三个峰值最大也最明显,三个峰值频率由小到大排列分别为、、。

把这三个频率数值和前文计算所得的理论值进行比较可知:频率值最大为和内圈的故障理论计算特征频率f2=相近,说明此轴承的故障发生在轴承的内圈。

滚动轴承故障诊断讲诉

滚动轴承故障诊断讲诉

滚动轴承故障诊断初步1、故障原因滚动轴承的早期故障是滚子和滚道剥落、凹痕、破裂、腐蚀和杂物嵌入。

即主要故障形式:疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合、保持架损坏。

产生主要原因包括搬运粗心、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适以及制造缺陷。

2、频谱和波形特征滚动轴承它是由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。

当滚动体和滚道接触处遇到一个局部缺陷时,就有一个冲击信号产生。

缺陷在不同的元件上,接触点经过缺陷的频率是不相同的,这个频率就称为滚动轴承的特征频率。

滚动轴承的故障特征频率的数值一般在几赫兹到几百赫兹之间,在频谱图中的1000Hz以内的低频区域轴承故障特征频率如下:1、滚动轴承故障特征频率(外圈静止)式中:Z——滚动体个数fr——转频(Hz)D——轴承节径(mm)d——滚动体直径(mm)α——接触角(1)滚动轴承内圈故障特征频率(2)滚动轴承外圈故障特征频率(3)滚动轴承滚动体特征频率(4)滚动轴承保持架特征频率2、滚动轴承故障特征频率的计算经验公式:二、滚动轴承故障诊断的要素滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成,每个轴承部件对应一个轴承故障特征频率。

滚动轴承的故障频率分布有一个明显的特点,往往在低频和高频两个频段内都有表现。

所以在频率分析时,可以选择在这两个频段进行分析。

根据滚动轴承的故障形式在频域中的表现形式,将整个频域分为三个频段,既高频段、中频段和低频段。

l 高频阶段指频率范围处于2000-5000Hz 的频段,主要是轴承固有频率,在轴承故障的早期,高频段反映比较敏感;中频阶段指频率范围处于800-1600Hz 的频段,一般是由于轴承润滑不良而引起碰磨产生的频率范围;l 低频阶段指频率范围处于0-800Hz 的频段,基本覆盖轴承故障特征频率及谐波;在高频段和低频段中所体现的频率是否为轴承故障频率,还要通过其他方法进行印证加以确认。

根据滚动轴承的故障特征频率在频域和时域中的表现,可将滚动轴承的诊断方法总结为三个频段;八个确认,简称三八诊断法。

(完整word版)滚动轴承故障诊断分析全解

(完整word版)滚动轴承故障诊断分析全解

滚动轴承故障诊断分析学院名称:机械与汽车工程学院专业班级:学生姓名:学生学号:指导教师姓名:摘要滚动轴承故障诊断本文对滚动轴承的故障形式、故障原因、常用诊断方法等诊断基础和滚动轴承故障的振动机理作了研究,并建立了相应的滚动轴承典型故障(外圈损伤、内圈损伤、滚动体损伤)的理论模型,给出了一些滚动轴承故障诊断常见实例。

通过对滚动轴承故障振动机理的研究可以帮助我们了解滚动轴承故障的本质和特征.本文对特征参数的提取,理论推导,和过程都进行了详细的阐述,关键词:滚动轴承;故障诊断;特征参数;特征;ABSTRACT :The Rolling fault diagnosisIn the thesis ,the fault types,diagnostic methods and vibration principle of rolling bearing arediscussed。

the thesis sets up a series of academic models of faulty rolling bearings an d lists some symptom parameters which often used in fault diagnosis of ro lling bearings 。

the study of vibration principle of rolling bearings can hel p us to know the essence and feature of rolling bearings.In this paper, th e parameters of the extraction, theoretical analysis, and process are descr ibed in detail。

Keywords: Rolling Bearing; Fault Diagnosis; Symptom Parameter; Distinctio n Index; Distinction Rate0引言:化方向发展,在提高生产率、降低成本、节约能源、减少废品率、保证产品质量等方面具有很大的优势.但是,由于故障所引起的灾难性事故及其所造成的对生命与财产的损失和对环境的破坏等也是很严重的,这就使得人们对诸如航空航天器、核电站、热电厂及其他大型化工设备的可靠性、安全性提出了越来越高的要求。

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滚动轴承故障诊断1(之国外专家版)滚动轴承故障现代工业通用机械都配备了相当数量的滚动轴承。

一般说来,滚动轴承都是机器中最精密的部件。

通常情况下,它们的公差都保持在机器的其余部件的公差的十分之一。

但是,多年的实践经验表明,只有10%以下的轴承能够运行到设计寿命年限。

而大约40%的轴承失效是由于润滑引起的故障,30%失效是由于不对中或“卡住”等装配失误,还有20%的失效是由过载使用或制造上缺陷等其它原因所致。

如果机器都进行了精确对中和精确平衡,不在共振频率附近运转,并且轴承润滑良好,那么机器运行就会非常可靠。

机器的实际寿命也会接近其设计寿命。

然而遗憾的是,大多数工业现场都没有做到这些。

因此有很多轴承都因为磨损而永久失效。

你的工作是要检测出早期症状并估计故障的严重程度。

振动分析和磨损颗粒分析都是很好的诊断方法。

1、频谱特征故障轴承会产生与1X基频倍数不完全相同的振动分量——换言之,它们不是同步的分量。

对振动分析人员而言,如果在振动频谱中发现不同步分量那么极有可能是轴承出现故障的警告信号。

振动分析人员应该马上诊断并排除是否是其它故障引起的这些不同步分量。

(非转频的倍数峰值疑似为故障信息)如果看到不同步的波峰,那极有可能与轴承磨损相关。

如果同时还有谐波(基频的倍频)和边频带出现,那么轴承磨损的可能性就非常大——这时候你甚至不需要再去了解轴承准确的扰动频率。

2、扰动频率计算有四个与轴承相关的扰动频率:球过内圈频率(BPI)、球过外圈频率(BPO)、保持架频率(FT)和球的自旋频率(BS)(外圈,内圈,保持架,滚动体特征频率)。

轴承的四个物理参数:球的数量、球的直径、节径(滚柱圆心对应轴承的半径D)和接触角。

其中,BPI和BPO的和等于滚珠/滚柱的数量。

例如,如果BPO等于3.2 X(转频),BPI等于4.8 X,那么滚珠/滚柱的数量必定是8。

轴承扰动频率的计算公式如下:注意:BS的值可能会加倍,因为所给的公式针对的是球撞击内圈或外圈的情况。

如果有庇点的滚球/滚柱同时撞击内圈和外圈,那么其频率值应该加倍。

需要说明的是由于受到各种实际情况如滑动、打滑、磨损、轴承各参数的不精确(如直径可能不完全精确)等的影响,我们所计算出来的频率值可能会与真实值有小范围的差异。

在检查过程中你可能会经常涉及到滚珠的数目,对于轴承而言你所能了解到的信息可能只有滚珠(或滚柱)的数目。

如果能够根据频谱(或其它地方)确定其中一个的扰动频率,我们就可以根据它计算出其它的频率。

对于四个扰动频率计算还有一个近似的经验公式可供参考。

对于8~12个滚珠/滚柱的轴承:BPO通常等于滚珠数量的0.4倍,BPI是滚珠数量的0.6倍,而FT等于0.4 X。

3、轴承失效的九个阶段有人把轴承失效划分为四个阶段,在此我们为了描述得更加详细将它细分为九个阶段。

第一阶段:在轴承失效的最初阶段,其频率范围大约在20 KHz~60 KHz之间——或更高。

有多种电子设备可以用来检测这些频率,包括峰值能量、HFD、冲击脉冲、SEE等超音频测量装置。

在这个阶段,普通的频谱上不会出现任何显示。

第二阶段:由于轴承上的庇点增大,使它在共振(固有)频率处发出铃叫声。

同时该频率还作为载波频率调制轴承的故障频率。

第三阶段:出现轴承故障频率。

开始的时候我们只能观察到这个频率本身。

图中所示为轴承内圈故障时的频谱显示。

当轴承磨损进一步加剧后,在故障频率(例子中的BPI)处的波峰值将会升高。

大多数情况下波峰值将随着时间线性增加。

第四阶段:随着故障的发展,故障频率将产生谐波。

这表明发生了一定程度的冲击。

故障频率的谐波有时可能会比基频波峰更早被发现。

因此,我们首先要查找频谱中的非同步波峰,并查证是否有谐波。

对应的时域波形中同时也会出现冲击脉冲的显示。

故障频率及其谐波的幅值在开始阶段都比较低。

如果你仅仅通过线性坐标图表来查看数据,很容易错过这些重要的故障信号。

因此,建议结合对数坐标来进行分析,从而及时发现轴承故障的早期显示。

如果你想要进行轴承的早期故障预报,那么就应该使用加速度为单位来采集高频时域波形(使用加速度传感器)——也就是说,不要进行积分。

加速度能突出信号中的高频成分,这对于我们的应用来说是很理想的方法。

第五阶段:随着故障状态的恶化,轴承的损坏更加严重,振动级将继续升高,同时出现更多的谐波。

由于故障自身的性质,这时还会出现边频带。

时域波形上的尖峰波将更加清晰和明显,你甚至能够通过测量尖峰间的时间间隔来计算故障频率。

高频率的轴承检测,如峰值能量和冲击脉冲所得到的趋势都在持续上升。

此时引起调制的原因有二个:第一种情形是当内圈出现故障时,如果它位于加载区域时,产生的冲击会更加剧烈,从而产生更高的振幅。

当内圈故障位置移出加载区后,其振幅又会降低,并在轴承顶部达到最小值。

在这种情况下内圈的故障频率将被(内圈的)旋转频率所调制,于是我们可以在频谱中看到1 X 边频带出现。

如果滚珠出现问题,也会因相同的原因,产生调制。

当滚珠运转在载荷区会产生比运转在非载荷区更强烈的冲击。

越接近载荷区,振幅越高。

滚珠沿轴承以保持架频率FT滚动。

该频率低于1 X——典型的FT 大约等于0.4 X。

当我们能够从频谱中观察到谐波,特别是边频带后,轴承上的磨损就已经能够用肉眼观察到了。

这时候,你就可以建议更换轴承了。

滚动轴承故障诊断2第六阶段:1X处的幅值增大,并出现1X的谐波,这是由于磨损引起间隙增大的结果。

第七阶段:现在我们看见故障频率及其边频带变成峰丘状,经常被叫作"干草堆"。

这是由于宽带噪声所致。

在*近机器的地方,你还能听到轴承发出的噪声。

在这个阶段,高频率的轴承测量量可能会逐渐减少。

如果你用测量工具测到的振幅有下降趋势,不要以为是情况出现好转,而应该尽快去定购用来更换的轴承了!第八阶段:频谱中的“干草堆”将继续扩大,谐波随着松动的增加而增大,高频率的轴承测量显示出的趋势可能会继续降低,但重要的是整个噪声水平都在上升。

你能清晰的听到轴承发出的声音,这预示着轴承即将报废。

第九阶段:到了这个阶段以后,频谱会变得平直,因为机器已经不能运转了!4、解调频谱及在滚动轴承诊断中的应用振动解调可以在滚动轴承故障发展的初始阶段检测到故障信息,并且可以跟踪轴承的故障发展,在轴承故障的不同阶段中以不同的信息反映轴承不同的故障状态。

4-1使用和认识解调以上已经论述了如下事实:在轴承故障的早期阶段可以观察到在机器固有频率处的振动。

轴承在固有频率上产生“鸣叫”。

轴承的损坏所引起的冲击导致轴承“鸣叫”。

因此,我们实际得到的是故障频率的边频带。

(如在第二阶段上的图示)在轴承失效的晚期,我们也能观察到存在1X边频带或保持架转速的边频带调制,他们分别代表了轴承内圈和滚珠的故障。

(如在第五阶段上的图示)4-2解调结合上述两种情形,我们会想:如果能够检测到故障频率边频带的轴承共振是否就还能给出非常早的轴承磨损警告呢?答案是肯定的。

但是由于测量的是高频低幅信号,因此它容易被其他振源信号所掩盖。

一种解决方法就是对信号进行解调。

简单的说,就是首先使用高通滤波器过滤主要的低频成份,然后进行检波(解调),接着为了抗混频还需要使用低通滤波器去除高频信号。

仔细查看频谱,你会在原始信号中发现许多振动源,特别是那些比轴承共振幅值还高的地方。

如果我们查看时域波形,会发现正弦信号与密集的高频杂波相伴。

动态的高频杂波来源于轴承的“鸣叫”。

首先是要通过高通滤波器滤掉低频信号并让高频信号通过。

滤波器可以设置成让高于2000HZ的频率通过(用于轴承分析)。

结果信号仍然包含高频成份,但较高振幅的信号应已经被过滤掉了。

时域波形上也只剩下轴承的冲击信号,这才是最重要的信息。

滚动轴承故障诊断3其次,我们将频率坐标上部的边频带“迭放”到“基带”上。

可以用解调器来实现,实际上它就相当于一个典型的整流器(翻转所有的负向信号)。

整流的过程中会去掉负向信号,剩下的就只是正向信号了。

如(Rectified signal整流信号图所示)之后,我们滤掉来自其他调制源的残余信号。

一些解调器产品允许手动控制滤波器,然而大多数情况下该功能都由数据采集器中的抗混频滤波器来完成(基于选择的频率范围)。

对时域波形而言,所有的高频信息都被滤掉。

有人也把它叫做“包络检定器”。

解调测试最重要的是选择频率范围。

一般的原则是:范围应控制在15~20X(也就是运行速度的15~20倍)之间。

我们的目的是要确保最后只留下需要的调制信号。

机器可能多半会有其他的调制信号源,因此最佳的规则是:把频率范围设定为整个边频带宽度的一半。

到最后,留下的信号应该是有一系列很强的谐波——这取决于故障的严重程度了。

解调频谱与普通振动频谱相比有些不同。

你不是根据振幅大小来确定故障的严重程度,而是通过测量数据间的对比分析来进行判断,最重要的是将波峰和噪声水平进行比较。

一般说来当损坏程度较低时波峰将非常小。

随着故障破坏的进一步发展,振动波峰将逐渐从噪声中凸显出来。

当出现严重故障时,波峰值将高出噪声水平约20 dB(100 X)。

(10lg(a/b)->a/b=100)当轴承破坏非常严重处于前面所述的第七或第八阶段时,噪声水平将上升到接近波峰处。

这是一个非常糟糕的信号——预示着轴承即将完全失效!该过程也可适用于机器的其它故障分析:齿轮啮合分析、电机电流分析、电动机气隙偏心分析和其它调制信号源。

(注:在齿轮箱中经常会发生频率调制,这可能导致分析振幅解调数据时得到错误的结果。

这个问题已超出本讨论的范围,但必须对此有所认识。

)轴承的解调测试的一个好处是能够帮助你查明具体哪个轴承出现了故障。

如果你不知道轴承的详细参数,也不知道故障频率,或你知道了故障频率,但机器上有多个同样的轴承。

那么我们可以对所有的轴承进行检测,或只取其一个作诊断测试,都能把问题轴承找出。

5、冲击脉冲法、峰值能量法、高频检测法等(仅作简单论述)不同的监测公司往往采用了不同的监测技术。

其中包括:冲击脉冲法、峰值能量法、高频检测法等等。

简单的说,这些方法就是利用轴承发生故障时出现的症状进行诊断,故障轴承开始会出现瞬态冲击,然后发生共振或发出鸣叫声。

而前面讨论的解调技术将产生一种频谱,冲击脉冲法(SPM)、峰值能量法和其它一些技术则能够产生一个(或两个)能显示出趋势的值。

随着趋势值的升高,轴承损坏的可能性也跟着增加。

基本原理:由冲击产生的振动把能量注入到所有的频率中。

在0-3KHz正常频率段内,因为混有其它振动信号源而很难被检测到。

但当达到传感器的共振频率时,除了瞬态冲击波外没有其它强的振动信号源(不平衡、不对中等都是在较低的频率段显示的故障)。

因此瞬态冲击可以单独激发传感器产生共振,并使该频率的信号被增强。

需要注意的是你虽然可以从大多数的数据采集系统中得到趋势数据(通过峰值能量法、高频检测法等),但你不能仅仅利用这一个读数(冲击脉冲读数)与标准值的比较来判断轴承的状态。

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