滚动轴承检测方法ppt课件

滚动轴承故障的检测方法
铁谱分析
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振动信号法
振动信号法几种方法：
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1.峰值检测法
滚动轴承运行主要故障特征：振动大、温度高、噪声响 检测振动峰值（一般为振动加速度峰值），配合温度检测和噪声比较
2.崤度检测法
峭度：
4 ＝ x x dx f
1g （pk）、1.1（rms ）、1kHz 1g （pk）、22（rms ）、50Hz
轴承振动信号 数字带通滤波
高频振动
包络检波
低频包络信号
频谱分析
希尔伯特(Hilbert)变换检波原理： 让测试信号产生一个90的相移，从而与原信号构成一个解析信号，此 解析信号即构成包络信号。
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包络解调分析法
一个实信号 (t)的希尔伯特变换 (t)定义为：
1 x 1 X H x t d x t h t t
z: 滚珠个数
N: 轴转速
提示： 因为滚动体并非纯滚动等因素，只能找近似值，有调制边频 当内圈、外圈和滚子同时出现故障时，诊断分析就较困难 轴承在其固有频率处振动，类似“振铃”，该固有频率作为载波，调制了轴承 故障频率 内圈故障频率调制于转速频率，出现一倍频为边频的边带 滚动体故障频率调制于保持架故障频率，频谱上出现保持架频率为边频的边带
0≤dBn≤20
dB
正常状态 注意；轴承有初期损伤 警告；轴承已有明显损伤
20≤dBn≤35 dB 35≤dBn≤60 dB
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包络解调分析法
5.包络解调分析法
当轴承局部存在损伤或缺陷时，在运行过程中产生突变的衰减冲 击脉冲力，激起轴承的高频固有振动，这种高频固有振动作为轴承 振动的载波，使轴承的最终振动波形表现为复杂的幅值调制波。调 制波的频率成分中含有与缺陷对应的故障频率，通过解调技术，能 将轴承的缺陷信息从复杂的调幅振动的信号中分离出来。 包络解调原理图：
滚珠和保持架的特征频率进行比对分析
黄色 绿色 红色
Bearing defect - 19-05-05 - time signal - Amplitude Modulation
1,500
1,000
0,500
0,000
-0,500
-1,000
0,050
0,100
0,150
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频谱分析法
手动估算故障频率 针对8～12个滚珠的轴承，有下列经验公式： 外圈 fc ＝ 0.4×z×N 内圈 ft ＝ 0.6×z×N 保持架 fcc ＝ 0.4×N 滚珠 fb＝2.4×N
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典型
滚动轴承故障的检测方法
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滚动轴承是泵、电机和风机的易损件，轴承的故障会导 致设备剧烈振动和噪声，甚至会引起部件损坏。 滚动轴承在运转过程中引起损坏的故障原因：装配不当、 润滑不良（水分和异物侵入、腐蚀），振动大和过载。
滚动轴承的主要故障形式有：磨损、点蚀、疲劳剥落、塑
性变形、锈蚀、断裂、胶合和保持架损坏。 滚动轴承故障监测方法： 主要是振动信号法及油污染分析法（铁谱分析）
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包络解调分析法
无故障
外圈故障
内圈故障
保持架故障
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包络解调分析法
SKF的方法
加速度包络值（gE） 频率范围：500Hz～10kHz，进行特殊处理
加速度包络的平均峰值
推荐值：
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振动尖峰能量
6. 振动尖峰能量(SPIKE ENERGY－恩泰克专利技术)
振动尖峰能量主要用于监测诊断滚动轴承和齿轮的缺陷。所 谓振动尖峰能量(gSE)就是“短瞬间内金属碰撞和随机振动所产 生的通过机器的结构外传的振动脉冲能量。测量振动加速度，通 过高通滤波，滤掉5kHz以下的频率分量， 因为一般机械振动故 障如不对中和不平衡等产生的振动通常都低于5kHz，振动脉冲能 量激发支撑机构的自振频率，这种频率作为载波频率与轴承故障
X(t)=U(t)•A(t) 实验采用圆柱滚子轴承N205，轴承参数为： 滚动体直径d=7.5mm，轴承节径D=39mm，滚动体数Z=12，接触角 α =0。 转速N=1440 rpm 轴承的特征频率(Hz) 转速n 外圈fc 内圈ft 滚柱fb 保持架fcc
1440
116.3
171.7
60.1
10.0
随着故障的发生和发展，一般峰值Xp=Xmax、Xrms、∣X∣和β均会逐渐 增大，其中峭度β对大幅值振动最敏感，当大幅值出现的概率增加时，β
值会迅速增大，这对信号中含有脉冲的故障特别有效。峰值Xp检测，脉冲
故障的灵敏度居中。
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频谱分析法
3.频谱分析法
利用振动数据采集器对滚动轴承振动信号进行频谱分析，需要建 立轴承数据库软件（几万个轴承型号），得到滚动轴承内圈、外圈、
式中：
A tx t x t
2 2 h
1 t tan
x t k x t
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包络解调分析法
幅值A(t)就是信号x(t)的包络信号，这样经过希尔伯特变换检波，除 去高频的振动分量，然后用含有缺陷激振分量的A(t)代替原始信号x(t) 进行频谱分析，便可以进行缺陷的故障诊断。
dBn： 冲击脉冲值的标准分贝。用来评定滚动轴承工作状态的标准
dBn ＝dBsv－ dBi
dBc : 地毯分贝，其数值为每秒产生200个冲击脉冲信号的最高读数,
工作状态良好的滚动轴承地毯值一般低于10
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冲击脉冲法
dBi 70 45 30 10 -10 60 dBn 35 20 0
绿色： 黄色： 红色：


Xh(t)可以看成是x(t)通过滤波器的输出，该滤波器的单位冲击响应为： 1 h t t x(t)的解析信号为：
g t x t jx t h
解析信号g(t)的幅值A(t)和相位Φ(t)的表达式为：
j t g t A t e
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冲击脉冲法
4.冲击脉冲法（SPM）
冲击脉冲传感器测量原理： 带通滤波器，中心频率为：32kHz，带宽：左右500Hz 信号放大倍率5～7倍，信号调制/解调 状态评定参数的含义： dBsv：冲击脉冲值的绝对分贝，用来衡量冲击脉冲能量的绝对值。 dBi： 冲击脉冲值的背景分贝，即滚动轴承初始值。其数值大小取决于 滚动轴承内径和转速的大小。
滚动轴承检测方 法
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滚动轴承故障的检测方法
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滚动轴承故障的检测方法
滚动轴承是泵、风机和电机的主要基础零部件之一， 是日常生产运行中重点监测对象。下图描述了泵和电机 主要存在的运行机械故障。
轴承失效 密封失效 失去平衡
不对中
碰磨
松动
滚动轴承生命周期
滚动轴承生命周期
冲击 脉冲 信号 水平 峰值 疲劳