滚动轴承的状态检测与故障诊断
关于滚动轴承故障检测的改进包络分析
关于滚动轴承故障检测的改进包络分析滚动轴承是机械设备中常见的零部件，负责支撑和转动设备中的轴，因此其运转状态直接关系到设备的正常运转和寿命。
滚动轴承故障的检测一直以来是一个重要的课题，传统的故障检测方法往往不够精确和高效。
为了提高滚动轴承故障检测的精度和效率，近年来，学者们开始利用包络分析方法进行故障诊断。
本文将从滚动轴承故障检测的现状和包络分析方法的改进两个方面进行探讨。
一、滚动轴承故障检测的现状目前，滚动轴承故障检测主要依靠振动信号分析。
一般来说，通过对轴承振动信号的采集和分析，可以识别出不同类型的故障，包括滚动体故障、内外环故障和保持架故障等。
传统的振动信号分析方法存在一些问题。
对振动信号的分析需要专业的设备和技术，成本较高，不适合大规模生产的需求。
传统的振动信号分析方法针对不同类型的故障识别效果不尽如人意，特别是对于早期故障的检测效果不佳。
为了提高滚动轴承故障检测的精度和效率，有必要探索新的方法和技术。
二、包络分析方法的改进包络分析是一种常见的信号处理方法，它可以通过对原始信号的包络线进行分析，来识别出信号中的重要信息。
在滚动轴承故障检测中，包络分析方法可以用来分析轴承振动信号，从而识别出轴承的故障类型和程度。
目前的包络分析方法在滚动轴承故障检测中存在一些问题，主要表现在以下几个方面：1. 效果不尽如人意：在实际应用中，现有的包络分析方法对于不同类型故障的识别效果不尽如人意，特别是对于早期故障的诊断效果较差。
2. 计算复杂度高：现有的包络分析方法需要大量的计算资源和时间，不适合实时和在线的故障诊断需求。
为了改进包络分析方法在滚动轴承故障检测中的应用效果，需要从以下几个方面进行改进：1. 改进包络分析算法：针对滚动轴承振动信号的特点，有必要开发新的包络分析算法，以提高对不同类型故障的诊断效果。
2. 优化计算方法：对于包络分析算法的计算复杂度进行优化，以提高其实时性和在线性。
3. 结合其他信号处理方法：将包络分析方法与其他信号处理方法相结合，以提高对滚动轴承故障的诊断精度和效率。
滚动轴承的故障诊断方法研究
滚动轴承的故障诊断⽅法研究滚动轴承的故障诊断⽅法研究第1章绪论1.1研究的⽬的和意义滚动轴承是⽣产机械中的地位⽆可替代，当然也最易损坏的部件。
其运⾏状态会直接影响整台机械⼯作效率、精度寿命和可靠性。
滚动轴承的损坏会导致⽣产机械剧烈振动，并伴有强⼤噪声，不仅会影响产品的加⼯质量，严重时会导致⽣产机械的损坏或机械事故。
随着电机的⼴泛应⽤及其⾃动化程度的不断提⾼，对其安全性、精度和故障诊断的准确性的要求也随之提⾼。
传统的诊断⽅法不仅成本较⾼、准确率偏低，并且更新费⽤⾼，已然不能满⾜⾼科技设备的需求。
基于以上原因，本⽂在虚拟仪器的环境下，利⽤多传感器信息融合技术，实现滚动轴承的故障诊断，会对现在和将来的⽣产技术提供强有⼒的帮助。
1.2国内外电机滚动轴承故障诊断的研究现状近现代以来，国内和国外的研究机构及学者在电机滚动轴承故障诊断的理论、技术与⽅法等⽅⾯进⾏了⼤量的研究分析⼯作，发表了诸多研究成果。
在国外，美国南卡罗林娜⼤学运⽤振动响应的多参数多频率的⽅法，对具有裂纹的和损伤的故障轴承进⾏诊断，⽬前已经取得了良好的成果。
美国宾州⼤学采⽤alpha beta -gamma跟踪滤波器和Kalman滤波器，对轴承故障的智能预⽰实现了完美成功。
⽇本九州⼯业⼤学运⽤基因算法优化组合特征参数，成功诊断出⼯况滚动轴承微弱故障。
意⼤利的Cassino⼤学，使⽤⾃谱技术对出现的轴承进⾏检测，判断故障轴承的初始问题，到⽬前为⽌也取得了有效的研究成果。
国外的这些技术有我们值得借鉴的地⽅，去其糟粕取其精华，研究更有技术的故障轴承诊断系统。
在国内，当滚动轴承存在故障时，⼤都以振动检测为主，因为轴承故障后常伴随巨⼤的声响，以及明显的外观表现。
国内的主要研究成果如下图所⽰。
或⾃⾝故障等多个⽅⾯的原因，会对故障造成误判或错判，如:声级计传感器易受到噪声的⼲扰，不能准确、⽆失真的反映滚动轴承的真实信号，温度传感器由于易受到外界温度的⼲扰，也常会出现误判或者错判等等。
TADS系统
二、货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断
系统（TADS）
1 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断
技术的应用
2 TADS系统的技术功能及指标 3 系统网络结构及系统监控
1 货车滚动轴承早期故障轨边声 学诊断技术的应用
采用声学诊断技术和计算机网络技术，通过对 运行中货车轴承噪声信号的采集和分析，识别 轴承的工作状态。
MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 MC6
1 探测站的构成
① 室外设备 保护门传感器
列车通过时，保护门 传感器打开保护门，声 学传感器将对通过的列 车进行声音采集工作。 列车通过后，保护门传 感器将关闭保护门。
1 探测站的构成
① 室外设备 声学车轮传感器
用卡具固定在钢轨上，当列 车接近时，自动启动系统， 用于车轮定位、计轴和测速 等。
预报标准
①同一轴承连续预报一级三次及以上（连续3次 以上预报1级）；
② 同一轴承连续五次通过探测站，其中预报一 级三次及以上（通过5次，累计3次1级）；
③ 同一轴承连续六次通过探测站，其中预报二 级三次及以上（通过6次，累计3次2级）。
扣车报警对话框
处理结果反馈
铁道部TADS服务器
铁路局TADS服务器
否均可使用，例如轴承内圈端面色斑，滚道面正常均 匀磨耗等。 B：缺陷对轴承性能和使用安全性有一定影响，但经 修复可再使用，如内外滚道压痕，锈蚀等。 C：缺陷对轴承性能和使用安全性有严重影响，不可 修复使用，例如内、外滚道严重剥离超过限度、裂纹 等。
外圈故障
TADS
3317724
R4
探这
车 辆 ，
TADS探测 数据上传
轴承故障 自动判别
轴承声音 自动处理
铁路货车滚动轴承故障诊断方法研究
铁路货车滚动轴承故障诊断方法研究1. 引言1.1 研究背景铁路货车是运输重要货物和物资的重要交通工具，其运行安全和效率对经济和社会发展至关重要。
在铁路货车的各个部件中，滚动轴承是承载货车重量和减少摩擦的关键部件之一。
由于长时间运行和大负荷工况的影响，滚动轴承容易出现故障，如磨损、疲劳、错位等，导致铁路货车运行中断，甚至发生事故。
对铁路货车滚动轴承的故障诊断方法进行研究具有极其重要的意义。
通过有效的故障诊断方法，可以及时发现和修复轴承故障，提高铁路货车的运行安全性和可靠性，减少事故发生的可能性。
目前，传统的故障诊断方法在一定程度上已经满足了实际需求，但受限于技术和方法的局限性，依然存在着一些不足之处。
本文旨在探讨基于机器学习、振动信号以及声音信号等先进技术的故障诊断方法，以提高铁路货车滚动轴承故障诊断的准确性和效率，为铁路货车运行安全提供更有力的保障。
1.2 研究目的铁路货车滚动轴承是铁路货运系统中非常重要的零部件，其运行状态直接影响到列车的安全性和运行效率。
由于铁路货车运行环境的复杂性和轴承自身的特点，滚动轴承故障的诊断一直是一个具有挑战性的问题。
本研究的目的在于通过对铁路货车滚动轴承故障诊断方法的研究，提高轴承故障的准确率和效率，从而保证铁路货车的安全运行。
具体来说，研究目的包括：1. 分析铁路货车滚动轴承故障的特点，探讨不同类型故障的表现形式和影响程度，为后续的诊断方法提供依据；2. 分析传统的滚动轴承故障诊断方法的优缺点，总结经验并指出存在的问题；3. 探讨基于机器学习的故障诊断方法在铁路货车滚动轴承故障诊断中的应用前景；4. 研究基于振动信号和声音信号的故障诊断方法，探讨其在铁路货车滚动轴承故障诊断中的可行性和有效性。
1.3 研究意义铁路货车滚动轴承是保障铁路列车正常运行的重要部件，其运行状态直接关系到列车的安全和稳定性。
对铁路货车滚动轴承的故障诊断方法进行研究具有重要的意义。
研究铁路货车滚动轴承故障诊断方法可以提高铁路货车的运行效率和安全性。
铁路货车滚动轴承常见故障分析及外检判定方法的探讨
铁路货车滚动轴承常见故障分析及外检判定方法的探讨摘要:铁路货车滚动轴承作为铁路货车走行部的关键部件，防止车辆轴承故障引发的燃轴、切轴事故，是保证铁路运行安全面临的重大安全课题。
本文简要分析了轴承常见故障发生的原因及外检识别判定方法。
关键词:滚动轴承故障分析识别判定1概述滚动轴承是铁路货车上重要的并且是可互换的部件，其技术状态的好坏直接影响车辆运行安全。
滚动轴承故障具有较强的隐蔽性，铁路货车段修时，轴承内部质量故障未能及时发现将带有安全隐患的轮对（轴）装车使用，是导致燃轴、切轴事故的直接原因。
而滚动轴承外观质量检查是确认轴承及其零部件的外观及内部质量是整个检修过程中最重要的工序之一，它是轴承检修中最关键的环节，也是轴承检修中故障最难判定的工序。
外检是检查轴承的内部故障，不能直观所见，只能凭感觉，凭经验，是只可意会不可言传的，所以要求外检的工作者必须经验丰富、责任心强，要具有内科大夫看病的本领。
2货车滚动轴承常见故障及原因货车滚动轴承在运转（行）过程中可能会由于各种原因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等都可能会导致轴承过早损坏。
即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况下，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损现象。
另外轮对踏面擦伤、剥离、缺损、局部凹陷等超过限度时，对轴承的危害是非常大的。
总之，滚动轴承的故障原因是十分复杂的。
车辆段修时滚动轴承常见故障形式如下:2.1外观故障2.1.1前盖、后档（挡）、外圈有裂纹、碰伤、松动、变形或其他异状。
轴承在运用中受到非正常的外力作用造成的，如由于车辆脱线造成轴承外圈裂损、前盖、后档（挡）碰伤、车辆行走（走行）时带起的飞石或其它外力造成轴承外圈裂损。
另外轴承在检修过程中操作不当也会造成轴承故障缺陷，如磕碰伤、划伤、拉伤等。
2.1.2密封罩、密封组成裂纹、碰伤、松动、变形。
密封罩、密封组成裂纹、碰伤、变形主要是外力所致，而密封罩松动是密封装置最常见也是危害最大的，其主要原因是轴承一般检修或大修时，外圈牙口与密封罩配合过（过盈量）小，密封罩在车辆运行中受到离心力及转动力矩作用，导致密封罩中的密封圈与密封座摩擦加剧从而带动密封罩一起转动，使得密封罩松动脱出，过盈量过大在密封罩组装过程中容易破坏甚至切掉凸台，而且会使密封罩受力产生变形，在受到振动或冲击力时容易瞬间脱出。
滚动轴承自动监测和故障诊断系统的DSP端硬件设计
关键 词 ： Ｓ ； Ｄ Ｐ 故障诊断； 硬件设计 ； 采样放大； Ｐ Ｈ Ｉ
中 图分类 号 ： ０． ． ６３ Ｉ２
文献 标识 码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ５９９ （０７ ０－１６ｏ １０—４Ｏ ２０ ）１ｏ ３－４
滚动轴承由于其高速运转， 极易磨损， 会对机器造
成伤害． 许多机械故障都于滚动轴承的状态有关． 在生
ａ ｄＡＲ （ ｖ ｎ ｅ Ｉ Ｃ Ｍａ ｈｎ ｓ．Ｔｈ Ｐ ｓｍｐｅ ｈ ｗ ｉｅｆｃｓｏ ｅ ｒ ｇａ ｄｊｄ ｅ ｈ ｉ ｎ Ｍ Ａｄ ａ ｃｄＲ Ｓ ｃ ｉｅ） ｅ ＤＳ ａ ｌｓｔ ｅｔ ｏ ｓ ａｅ ｆ ｂ ａｉ ｎ ｇ ｓｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｕ ｒ
Ｋｅ ｒ ｓ ＤＳ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｐ；ｆｕ ｔｄａ ｎ ｓ ；ｈ ｒ ｗａ ｅｄ ｓ ｎ；ａ ｌ ｉｒ ａ ｌ ｉｇ ｏ ｅ ａ ｄ ｒ ｅ ｉ ｇ ｍｐ ｉ ｅ ；ＨＰＩ Ｈｏ ｔＰｏ ｔＩ ｔｒａ ｅ ｆ （ ｓ ｒ ｎ ｅ ｆ ｃ ）
ＥＥ ＡＯＣ： ２ ５ １ ６
滚 动 轴 承 自动监 测 和 故 障诊 断 系统 的 ＤＳ Ｐ端硬 件 设 计
在项目应用中由放大器得到的信号在一lv到1v之间所以我们选择一1v至1v的模拟输入范围将sence与vref短接得到1v基准电压再将vinb接地使中间值为ovotr为溢出信号当输入溢出时该管脚置为1ad9221连线图如图3所示
维普资讯
第３ Ｏ卷 第 ｌ期 ２０ ０ ７年 ２月
产过程中， 要避免滚动轴承磨损造成的损失， 就必须及
扩展了其 Ｌ Ｄ和 ＴｕｈＰ ｎｌ Ｃ ｏｃ ａｅ模块 ， 实现人机交互功 能． Ｓ Ｄ Ｐ芯 片 选用 了 １ １公 司 的 Ｔ ３０ ６１ ＭＳ２Ｃ ７３浮点
滚动轴承故障机理与诊断策略
１
作用下 ， 最下面 的滚 动体 受力最 大 ， 上面 的滚 动体受 力最 最 小， 其余滚动体 的受力大小根据其位置 的不 同而呈类 似扇形 分布。在滚动轴承旋转过程中 ， 最下面 的滚动体从 载荷 中心
线下面向非载荷中心线 位置滚 动 ， 其接触 力 由大变小 ， 只要 轴在旋转 ， 每个滚动 体通过 载荷 中心线 时 ， 就会发 生一 次力 的变化 ， 对轴颈和轴承座产生周期性 冲击激励作用 。 ２ ）滚动轴承故 障引起 的振动 。当滚动轴承 处于运 转状 态时 ， 由于润滑不 良、 载荷 过大 或者 冲击等 原因都 可能会 在 滚动轴承的内外圈滚 动体上起 剥落 、 纹 、 裂 压痕等 缺 陷或局
杨 欢 ： 强炮 兵指挥 信 息 系统 使 用管理 的 几点 思考 加
部位发生应力集中 ， 产生 点蚀引 发裂纹 ， 而导致 轴 承元件 进
断裂 。
一
５ ７
种渐变性 的故 障 ， 振动时域波形没有 规律性 ， 随机性较 强 ，
通频带振动幅值往往增大 ， 能明显反映 出滚 动轴承故 障发展
作状态正 常与否将 直接影 响到工 矿企业 均衡生 产计 划的执
１ 滚动轴承故障机理分析
１ １ 滚 动 轴 承 结 构 分 析 ．
行 。为此 ， 各工矿企业均把对 机电设 备状态 的监 测与故障诊 断作为 日常机 电管理工作 的重 中之重 ， 特别是针对 关键部件
如轴 承、 齿轮的状态监测作为提高设备可靠 性的关键 。据 相
１
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１５ 滚 动轴承振 动频谱 结构分 析 ．
基于共振解调新方法的滚动轴承故障诊断
基于共振解调新方法的滚动轴承故障诊断 目录 一、内容概览................................................2 1. 背景介绍..............................................2 2. 研究目的与意义........................................3 二、滚动轴承基本原理及故障类型..............................4 1. 滚动轴承基本原理......................................6 2. 滚动轴承故障类型及成因................................7 3. 滚动轴承性能参数与故障诊断关系........................8 三、共振解调技术概述........................................9 1. 共振解调技术原理.....................................10 2. 共振解调技术应用范围及特点...........................12 3. 共振解调技术与传统诊断方法比较.......................13 四、基于共振解调的滚动轴承故障诊断方法.....................14 1. 信号采集与处理.......................................15 2. 特征提取与分析.......................................16 3. 故障模式识别.........................................17 4. 诊断流程.............................................18 五、实验验证与分析.........................................20 1. 实验平台搭建.........................................21 2. 实验数据采集与处理...................................22 3. 故障诊断结果分析.....................................23 4. 实验结论与讨论.......................................24 六、基于共振解调技术的滚动轴承故障诊断实例研究.............25 1. 实例一...............................................26 2. 实例二...............................................27 3. 实例三...............................................28 七、共振解调技术面临的挑战与展望...........................29 1. 技术挑战与问题剖析...................................30 2. 发展趋势与前沿动态...................................31 3. 技术创新与应用拓展...................................33 一、内容概览 滚动轴承故障诊断概述：概述滚动轴承的常见故障类型、故障原因以及传统的诊断方法，并指出其存在的问题和不足。 共振解调方法的基本原理：详细介绍共振解调方法的理论基础、信号处理流程以及关键参数设置等。 基于共振解调方法的滚动轴承故障诊断实例分析：通过实际案例，展示共振解调方法在滚动轴承故障诊断中的应用过程、诊断结果以及与传统方法的对比。 共振解调方法的优势与局限性：分析共振解调方法在滚动轴承故障诊断中的优势，如诊断准确性高、抗干扰能力强等，同时探讨其局限性，如对环境噪声的敏感性等。 基于共振解调方法的滚动轴承故障诊断技术发展趋势：展望共振解调方法在滚动轴承故障诊断领域的发展趋势，如与其他诊断技术的结合、智能化诊断系统的构建等。 本文旨在通过详细介绍基于共振解调新方法的滚动轴承故障诊断的相关内容，为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和借鉴。 1. 背景介绍 滚动轴承作为机械设备中的关键部件，其性能直接影响到整个机械系统的稳定性和可靠性。在工业生产过程中，滚动轴承常因长时间运转、润滑不足、过载等因素导致故障，如磨损、裂纹、断裂等。这些故障不仅会导致设备停运，还可能引发安全事故，造成人员伤亡和财产损失。 随着现代工业的快速发展，对滚动轴承的运行效率和安全性要求越来越高。及时、准确地诊断滚动轴承的故障至关重要。传统的故障诊断方法，如振动分析、声音检测、温度监测等，虽然在一定程度上能够反映轴承的运行状态，但往往受到环境干扰、信号处理复杂度等因素的限制，难以实现精确、实时的故障诊断。 基于共振解调的新方法在滚动轴承故障诊断领域展现出独特的优势。共振解调技术是一种利用机械系统固有频率与外部激励信号的共振现象来提取故障信息的方法。由于该方法不受环境干扰、信号处理难度低等优点，因此在滚动轴承故障诊断中具有广泛的应用前景。 本文旨在探讨基于共振解调新方法的滚动轴承故障诊断技术，通过理论分析和实验研究，验证该方法的可行性和优越性，为滚动轴承的故障诊断提供新的思路和方法。
基于振动信号的滚动轴承故障诊断与预测.
机械工程学院
明德 砺志 博学 笃行
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信号提取处理
去噪和降噪是机械振动研究领域的一项重要课题，现实情况下所采集到 的振动信号都不可避免的掺杂了噪声，受到噪声的干扰，有些情况下甚 至原始真实信号湮没于强大的噪声中，造成信息提取的困难，影响到后 期故障诊断分析。因此，机械设备状态监测和故障诊断过程中，一般要 对测得的振动信号进行前期处理以滤除噪声或降低噪声的强度、减小其 干扰，使信号尽可能接近目标监测对象的真实振动，便于提取真实信号 的特征值用于故障诊断。
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滚动轴承的故障诊断方法
滚动轴承的振动信号分析故障诊断方法分为简易诊断和精密 诊断两种： 简易诊断：的目的是初步判断被列为诊断对象的滚动轴承是 否出现了故障；精密诊断的目的是要判断在简易诊断中被认 为是出现故障轴承的故障类别及原因。由于滚动轴承自身的 特点，一旦损坏，普通维修很难修复，大多采用更换的维修 方式进行处理； 精密诊断：主要作用是理论研究和在特殊场合（例如无配件 的情况下）判定设备能够坚持运行的时间。提高设备的使用 效率。所以一般情况我们采用轴承简易诊断方法就可以满足 日常设备维护的需要。因此下面我重点介绍轴承的简易诊断 法。
滚动轴承振动机理与特征频率分析
滚动轴承振动原理图
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滚动轴承特征频率分析
为分析轴承各部分的运动参数，做如下假设： (l)滚道与滚动体之间无相对滑动； (2)承受径向、轴向载荷时各部分无变形； (3)内圈滚道回转频率为 fi； (4)外圈滚道回转频率为 fo； (5)保持架回转频率，即滚动体公转频率，为 fc。 根据速度v=2πrf，分别得到轴承内外圈及保持架上 的速度。 Vi,Vo,Vc.
铁路货车滚动轴承热轴故障分析判断及防范控制研究
铁路货车滚动轴承热轴故障分析判断及防范控制研究在铁路货车行走阶段，滚动轴承发挥着重要的作用，因此滚动轴承质量关系到行车安全性。
我国铁路货车不断发展，不断增加了承载量，同时也提高了滚动轴承热轴故障发生率，威胁到铁路货车运行的安全性，导致正常的运输秩序因此被干扰。
本文分析了判断了铁路货车滚动轴承热轴故障，提出针对性的防范控制措施，保障铁路货车运行的稳定性。
关键词：铁路货车;滚动轴承;热轴故障;分析判断;防范控制铁路运输不断发展，也逐渐提高了铁路货车的质量，其中滚动轴承发挥着重要的作用，直接关系到运输安全性。
对比滑动轴承，滚动轴承具有较多的优势，例如热轴故障发生率比较低，但是如果铁路货车滚动轴承发生热轴故障，将会造成较大的危害性，因此铁路运输工作人员需要做好防范工作，准确分析判断铁路货车滚动轴承热轴故障，及时消除事故，保障铁路运输的安全性和稳定性。
一、概述铁路货车滚动轴承热轴故障（一）种类铁路货车滚动轴承结构比较简单，但是具有多样性的故障种类，主要包括结构性裂纹和滚动体破碎以及滚动体裂纹等。
此外也会套圈可能会发生碾皮和压痕以及划伤等问题。
【1】（二）危害性针对滑动轴承，如果发生故障主要是通过轴温表现出来，滚动轴承很难显现出来，通常是潜在威胁。
不断延长列车运行距离，将会逐渐提高轴温，当温度达到特定值，将会减小轴承的游隙，因此引发润滑膜破裂和卡组等问题，金属之间不断摩擦，进一步提高了轴温，可能会发生燃轴问题，发生这一问题将会导致铁路提速和载重，铁路货车运行安全性因此受到影响。
二、铁路货车滚动轴承热轴故障原因分析（一）滚道、滚子故障第一方面是轴承内外圈管道和滚子表面粗糙度不符合标准条件，轴承原材料和热处理工作以及压装不良等因素都会导致滚道面和滚子出现剥离和麻点等问题。
第二方面，次临界循环载荷会引发新造轴承滚道面和滚子发生碾皮和剥离等问题。
如果在表层上发生碾皮和剥离问题，主要是因为集中了应力。
如果在表层下发生碾皮和剥离问题，这是因为基体中存在夹杂物。