chap5_滚动轴承故障诊断
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。
滚动轴承故障诊断
滚动轴承故障诊断工课设备管理看工课141篇原创内容公众号正文 1072 字丨3分钟阅读一、滚动轴承故障诊断的方式及要点对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的实用方法是振动分析。
实用中需注意选择测点的位置和采集方法。
要想真实准确反映滚动轴承振动状态，必须注意采集的信号准确真实，因此要在离轴承最近的地方安排测点。
另外必须注意对振动信号进行多次采集和分析，综合进行比较，才能得到准确结论。
二、滚动轴承正常运行的特点与实用诊断技巧滚动轴承在其使用过程中会表现出很强的规律性，并且重复性非常好。
正常优质轴承在开始使用时，振动和噪声均比较小，但频谱有些散乱，幅值都较小，可能是由于制造过程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。
运行一段时间后，振动和噪声维持一定水平，频谱非常单一，仅出现一、二倍频。
极少出现三倍工频以上频谱，轴承状态非常稳定，进入稳定工作期。
继续运行后进入使用后期，轴承振动和噪声开始增大，有时出现异音，但振动增大的变化较缓慢。
此时，轴承峭度值开始突然达到一定数值，此时认为轴承表现为初期故障。
这时，就要求对该轴承进行严密监测，密切注意其变化。
此后，轴承峭度值又开始快速下降，并接近正常值，而振动和噪声开始显著增大，其增大幅度开始加快，当振动超过振动标准时，其轴承峭度值也开始快速增大，当既超过振动标准，而峭度值也超过正常值时，认为轴承已进入晚期故障，需及时检修设备，更换滚动轴承。
轴承表现出晚期故障特征到出现严重故障(一般为轴承损坏如抱轴、烧伤、沙架散裂、滚道、珠粒磨损等)时间大都很短，设备容量越大，转速越快，其间隔时间越短。
因此，在实际滚动轴承故障诊断中，一旦发现晚期故障特征，应果断判断轴承存在故障，尽快安排检修。
三、实用的滚动轴承频谱分析与诊断技巧对于振动不大，轴承峭度不大，频谱复杂的振动信号，在现场难以判断有无故障情况时，需将振动信号采集回来，传到计算机进行精密分析。
此时，先进行常规分析，检查振动速度频谱和轴承峭度是否接近标准，观察频谱中各种频率成份。
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。
滚动轴承故障诊断
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。
第五章_滚动轴承的故障监测和诊断
疲劳点蚀或剥落
磨损
胶合
断裂
保持架损坏
烧伤
第三节 滚动轴承的振动
与轴承的结构有关的振动 ——无论轴承正常与否，都会产生振动
与轴承滚动表面状况有关的振动两种类型 ——反映了轴承的损坏状况
一、滚动轴承的振动机理 1、承载状态下滚动轴承的振动
（1）轴承结构特点引起的振动
滚动轴承在承载时，由于在不同位置承载的滚子数目不同， 因而承载刚度会有所变化，引起轴心的起伏波动。要减少这种振 动的振幅可以采用游隙小的轴承或加预紧力去除游隙。
1969年，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。
1976年，日本新日铁株式会社研制了MCV系列机器 检测仪，可分别在低频、中频和高频段检测轴承的异 常信号。
第二节 滚动轴承的失效形式
滚动轴承常见的失效形式：
滚动轴承尺寸的选择2
内圈的故障频率 外圈的故障频率 滚动体故障频率
fi
Z 2
fr (1
d cos )
D
fo
Z 2
fr
(1
d D
cos
)
fc
Z 2
D d
f
r
[1
(
d D
c
os
)2
]
保持架故障频率 fci { fi1[1 d (cos ) / D] fo1[1 d (cos ) / D]} / 2
轴承圈在的固有频率为：
式中n—振动阶数（变形波数），n＝2，3，…；E—弹性 模量；I—套圈横截面的惯性矩；γ—密度；A—套圈横截面积， A≈bh；D—套圈横截面中性轴直径； g—重力加速度。
滚动轴承故障诊断
滚动轴承故障诊断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。
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。
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。
滚动轴承故障诊断频谱分析
滚动轴承故障诊断频谱分析滚动轴承在机械设备中扮演着重要的角色，但随着使用时间的增加，轴承可能会出现故障。
为了及时发现和诊断轴承故障，频谱分析是一种常用的方法。
本文将详细介绍滚动轴承故障的频谱分析原理、方法和应用。
频谱分析是一种将时域信号转换为频域信号的技术，通过分析频谱图可以获得轴承故障所产生的频率信息，从而诊断轴承故障类型和程度。
轴承故障通常会产生一些特征频率，如滚珠轴承故障产生的频率一般为滚动频率、内圈频率、外圈频率等。
通过对这些特征频率的分析，可以准确判断轴承故障的类型，如滚子瓦损坏、滚道脱落等。
频谱分析的方法主要有两种：时域频谱分析和频域频谱分析。
时域频谱分析是通过将时域信号进行快速傅里叶变换，将其转换为频域信号。
频域频谱分析是通过对信号进行谱分解，然后计算信号的能量谱密度，从而得到频域信号的频谱图。
这两种方法各有优劣，可以根据实际需要选择适合的方法。
滚动轴承故障的频谱分析主要包括以下几个步骤：信号采集、数据预处理、频谱分析和故障诊断。
信号采集是指通过传感器等设备将轴承运行时的振动信号采集下来，通常采集的信号有时间域振动信号、加速度信号和速度信号等。
数据预处理是对采集的信号进行滤波、降噪和修正等处理，目的是提高分析结果的准确性。
频谱分析是核心部分，可以通过FFT（快速傅里叶变换）等算法将时域信号转换为频域信号。
然后通过对频域信号进行谱分解，得到频谱图，可以观察到各种故障产生的特征频率。
故障诊断是根据频谱图的分析结果判断轴承故障的类型和程度，以及采取相应的维修措施。
频谱分析在滚动轴承故障诊断中有着广泛的应用。
它可以帮助工程师在轴承故障发生前及时发现问题，避免故障对设备造成更大的损坏。
此外，频谱分析还可以帮助工程师判断维修的紧急程度，提高设备的维修效率和可靠性。
总之，滚动轴承故障的频谱分析是一种有效的方法，可以帮助工程师及时发现和诊断轴承故障，并采取相应的维修措施。
通过合理使用频谱分析技术，可以提高设备的运行可靠性和寿命。
一种滚动轴承故障诊断方法
一种滚动轴承故障诊断方法
1滚动轴承故障诊断
滚动轴承是机械设备中重要的传动部件，在滚动轴承故障的情况下，设备的传动可能会随之中断，从而影响整机性能和使用寿命。
因此，滚动轴承的故障诊断是重要的工作，不仅能及早定位轴承故障部位，能够使轴承更好地服务于机械设备，而且能够有效降低修理费用。
2诊断方法
1）观察法：观察滚动轴承外部结构，例如轴承类型、外观形象；检测机械设备安装稳定性，是否出现变形游动等；排查轴承内外侧机械运行振动；听取轴承单元及装置部件运行时发出的视听声音及旋转状态等。
2）实地检测法：根据观察记录的情况，进行实际测量和分析，检查轴承表面、端面，游隙，同时可以进行内部温度测量；
3）特高频波法：采用特高频波技术进行实际检测，检测轴承运转噪声，积碳检测，轴承内部温度和游隙，定位轴承故障部位；
4）量子分析法：根据滚动轴承的摩擦特性，进行量子分析，可以有效分析滚动轴承的故障表现，能够实现较高的故障定位和分析效果。
3总结
以上是滚动轴承故障诊断的方法，选择合适的方法对滚动轴承进行正确的故障诊断是非常重要的，综合运用以上方法可以充分发挥各自的优势，从而获得更高的故障诊断效果。
此外，滚动轴承的定期检测和维护也是很有必要的，在实际应用中时刻注意轴承的状态，能够利用最少的费用达到最佳的使用状态。
机械故障诊断技术滚动轴承故障诊断
c)监测超高频段信号，则采取超声波传感器，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频度和强度，一 旦频度或强度超出某个报警限，则判定轴承故障。
机械故障诊断技术滚动轴承故障诊断
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3．峭度指标法
峭度指标Cq反应振动信号中冲击特征。
峭度指峭标度Cq指对标信C号q中冲击特C征q 很 敏N1感iN，1 X(正xr4mi常s 情x况)4 下其值应该在3左
右，假如这个值靠近4或超出4，则说明机械运动情况中存在冲击性振 动。
*当轴承出现早期故障时，有效值改变不大，但峭度指标值已经显著增 加，到达数十甚至上百，非常显著。它优势在于能提供早期故障预报 。
滚动轴承特征频率(即接触激发基频)，完全能够依据轴 承元件之间滚动接触速度关系建立方程求得。计算特征频率 值往往十分靠近测量数值，所以在诊疗前总是先算出这些值 ，作为诊疗依据。
机械故障诊断技术滚动轴承故障诊断
第9页
滚动轴承特征频率（内圈旋转，外圈固定时）
• 1) 内圈旋转频率ƒ1： f1 n / 60 Hz
轴承故障 将 使轴空间定位出现波动，当轴工作状态处于非重载时，轴转频振动 幅值升高，有时还表现为转频2X、3X…5X频率振幅升高。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 了必需更换程度。
机械故障诊断技术滚动轴承故障诊断
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因为轴空间位置波动，也必定影响齿轮等零件振动 。滚动轴承故障在某种条件下（如轻载、空载）也会在齿 轮啮合频率振幅升高中反应出来。所以其特征为齿轮啮合 频率边频很微弱，几乎看不见。
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法滚动轴承是一种常见的机械传动部件，广泛应用于各种设备和机器中。
然而，由于长期的运转和使用，滚动轴承可能会出现各种故障。
及早诊断并解决这些故障，可以提高设备的工作效率和寿命。
下面将介绍一些常见的滚动轴承故障以及相应的故障程度诊断方法。
1.磨损故障：磨损是滚动轴承最常见的故障之一、它可能是由于振动、超负荷、不当润滑或外部杂质等因素引起的。
磨损故障的特点是滚道、轴承座和滚珠表面的磨损或变形。
在诊断方面，可以使用肉眼观察滚道和滚珠表面的磨损情况，并通过手感判断是否存在磨损故障。
2.疲劳故障：疲劳是滚动轴承的另一种常见故障。
它通常是由高载荷、频繁起停、轴向冲击或轴承内部结构缺陷等因素引起的。
疲劳故障的特点是滚珠或滚道出现裂纹或剥落。
在诊断方面，可以使用显微镜观察滚珠和滚道表面的裂纹或剥落情况，或者进行动态振动分析以检测是否存在疲劳故障。
3.温升故障：温升是滚动轴承的常见故障之一，通常是由于不当润滑、过高的润滑脂粘度、轴承过紧或过松、内部结构问题等因素引起的。
温升故障的特点是轴承运行时温度升高。
在诊断方面，可以使用红外热像仪测量轴承温度，或使用测温仪对轴承不同部位进行温度测量，以判断是否存在温升故障。
4.噪声故障：噪声是滚动轴承常见的故障之一，通常是由于轴承松动、滚珠损坏、滚子不对中、不正确的润滑或外部冲击等因素引起的。
噪声故障的特点是轴承运行时产生噪声。
在诊断方面，可以使用听诊器或声音分析仪对轴承的运行声音进行监测和分析，以判断是否存在噪声故障。
5.润滑故障：滚动轴承的润滑是保证轴承正常运行的重要因素，不当的润滑可能会导致轴承故障。
润滑故障的特点是润滑油脂污染、量不足或过多、润滑脂分解或硬化等。
在诊断方面，可以通过观察润滑油脂的颜色、质地和气味来判断是否存在润滑故障。
除了上述常见的滚动轴承故障，还有一些其他故障，如过载、轴向偏移、振动等。
对于这些故障，可以使用适当的仪器和设备，如振动测量仪、位移传感器等进行诊断和监测。
滚动轴承常见故障及诊断
滚动轴承常见故障及诊断2007/08/04 11:41来源：《工程机械与维修》作者：肖军滚动轴承的故障类型大致有6种，即：腐蚀、摩擦、过热、烧伤、磨损、疲劳剥落等。
其中，磨损和疲劳剥落是最常见的故障形式。
故障诊断的方法有：转矩测定法、转速测定法、温度测定法、油分析法、振动法等。
其中，振动法适用性强，效果好，测试信号处理简单直观，使用最广泛。
1．故障识别运转中的检查项目有轴承的滚动声、振动、温度等，主要识别方法如下：(1)噪声识别这需要有丰富的经验，应尽量由专人进行这项工作。
用听音器或听音棒贴在外壳上可清楚地听到轴承的声音，也可采用测声器对运转轴承的滚动声的大小及音质进行检测，分辨出不同的故障。
轴承噪声主要有以下几种：①固有噪声。
这是滚动轴承本身具有的一种噪声，属正常噪声。
特点：轴承旋转时发出的一种平稳、连续的声音，声音较小；转速变化时，其主频率不变。
②装配误差产生的噪声。
③滚道噪声。
轴承在转动时产生随机脉动滚道噪声，是轴承噪声的主要成分。
特点：滚道噪声会随着滚道和滚动体加工精度的提高而降低。
④滚动噪声。
滚子轴承容易产生滚动噪声。
特点：主要发生在滚动体进入、退出承载区的时刻；润滑剂性能不好或黏度极大时最容易产生；滚子轴承只承受径向力，径向游隙比较大时容易产生。
⑤保持架噪声。
产生原因：滚动体和保持架、保持架与引导面之间的滑动摩擦，以及保持架与滚动体发生相互撞击而发出的噪声。
特点：具有周期性；当采用滚动体引导保持架时，这种运动的不稳定性更加严重，深沟球轴承的冲压保持架较薄，径向、轴向的刚度较低，整体稳定性差，轴承高速旋转时，因弯曲变形而产生自激振动，发出“蜂鸣声”。
⑥夹杂物噪声。
大约14%的轴承过早损毁是污染所致，外部杂质进入轴承工作面引起非周期性振动和噪声。
特点：随机性强，特别是小型轴承对此很敏感。
⑦伤痕噪声。
据统计，16%的轴承过早损毁是由于安装不当或没有使用适当的安装工具。
特点：转速不变，噪声频率不变；转速降低，周期变长。
滚动轴承故障诊断分析
滚动轴承故障诊断分析滚动轴承是机械设备中常见的关键部件之一，其工作状态直接关系到设备的稳定性和可靠性。
因此，对滚动轴承的故障诊断分析具有重要的意义。
本文将从滚动轴承的故障类型、故障诊断方法等方面进行详细分析，并给出相应的解决方案。
首先，滚动轴承的故障类型主要有疲劳、磨损、锈蚀、杂质和润滑不良等几种。
疲劳是滚动轴承最常见的故障类型之一、当滚动轴承在长期高速运转或负荷过重的情况下，会引起轮廓形状的改变，从而导致疲劳断裂。
对于这种故障，可以通过定期检查和维护来延长轴承的使用寿命。
磨损是指滚动轴承在摩擦和磨削的作用下，导致轴承零件表面的材料损失。
主要有磨损、磨粒和烧伤等。
对于这种故障，可以通过增加润滑剂的使用量、选择合适的润滑剂和改善润滑条件来解决。
锈蚀是指滚动轴承在潮湿环境下，由于润滑不良或长期闲置等原因，轴承表面产生氧化而导致的故障。
对于这种故障，应注意轴承的密封和润滑条件，及时更换润滑剂和防护涂层，确保轴承的正常运转。
杂质是指滚动轴承中的异物，如尘埃、粉末、金属屑等。
这些杂质会导致轴承卡死、摩擦增大等故障。
对于这种故障，应定期清洗和更换润滑剂，保持滚动轴承的清洁。
润滑不良是滚动轴承的故障的主要原因之一、轴承在运转时，需要有足够的润滑剂来减小摩擦和磨损。
如果润滑不良，会导致轴承失效。
对于这种故障，应定期检查润滑剂的使用情况和润滑条件，进行必要的维护和更换。
其次，滚动轴承的故障诊断方法主要有故障模式识别、振动分析和声学诊断等。
故障模式识别是根据滚动轴承故障表现的各种特征，进行故障模式的分类和判断。
通过对轴承工作状态的观察和记录，可以对轴承的故障模式进行准确识别，为后续的维修提供参考。
振动分析是通过对滚动轴承振动信号的采集和分析，来判断轴承的工作状态。
不同的故障模式会产生独特的振动信号，通过对这些信号的频谱分析和时域分析，可以准确诊断出轴承的故障类型和程度。
声学诊断是通过对滚动轴承工作时产生的声音进行分析和判断。
滚动轴承故障诊断
类比判定标准
•对若干同一型号轴承在相同条件下在同一部位进行振动检测，并将
滚动轴承故障诊断振值相互比较进行判断标准
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简易诊疗
振动信号简易诊疗法
振幅值诊疗法
• 振幅值指峰值、均方根值
滚动轴承故障诊疗 故障诊疗技术
• 峰值反应是某时刻振幅最大值，因而它适合用于像表面点蚀损伤之 类含有瞬时冲击故障诊疗；对于转速较低情况（如300r/min以下）， 也常采取峰值进行诊疗
滚动轴承故障诊断
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振动测量
传感器选择与固定方式
滚动轴承振动可能是频率为1kHz以下低频脉动，也 有可能是频率在1kHz以上，数千赫兹甚至数十千赫 兹高频振动，通常二者皆有
传感器获取信号应同时覆盖上述两个频带 传感器尺寸和重量应尽可能小 提议采取钢制螺栓固定
滚动轴承故障诊断
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➢ 轴承结构特点引发振动 ➢ 轴承制造装配原因引发振动 ➢ 故障缺点引发振动
磨损 胶合 疲劳剥落损伤
滚动轴承故障诊断
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振动原因分析---故障缺点引发振动(1)
滚动轴承故障诊疗 振动机理
轴承磨损
伴随磨损进行，振动加速度峰值和RMS值迟缓上升，振动信 号展现较强随机性
峰值与RMS值比值从5左右逐步增加到5.5～6
普通所说轴承寿命就是指轴承疲劳寿命
滚动轴承额定寿命
• 在滚道或滚动体上出现面积为0.5mm2疲劳剥落坑就认为轴 承寿命终止
• 同一批轴承中，最高寿命与最低寿命能够相差几十倍甚至 上百倍，所以正确诊疗轴承故障能够合理利用轴承寿命
滚动轴承故障诊断
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8
常见故障形式
磨损
机械故障诊断技术7-滚动轴承故障诊断
声音分析法
通过分析轴承产生的声音，可 以判断轴承的健康状况和潜在 故障。
温度分析法
通过测量轴承的温度变化，可 以检测到轴承故障和润滑不良。
滚动轴承故障诊断的实际应用
1
汽车工业
滚动轴承故障诊断被广泛应用于汽车引
航空航天
2
擎及其他重要部件。
滚动轴承故障诊断在航空航天领域中用
于确保安全和可靠性。
3
能源行业
容纳轴向和径向力
滚动轴承能够容纳轴向和径向力，确保机械稳定 性和平衡。
降低噪音和振动
滚动轴承有效减少机械运行时的噪音和振动。
常见的滚动轴承故障类型
• 疲劳损伤 • 轴承过热 • 轴承锈蚀 • 轴承松动 • 轴承断裂 • 轴承颗粒腐蚀 • 轴承润滑不良
滚动轴承故障诊断的方法和技术
振动分析法
通过测量轴承运行时的振动， 可以检测到轴承故障和异常。
机械故障诊断技术7-滚动 轴承故障诊断
欢迎来到我们的演示文稿！在本次演示中，我们将重点介绍滚动轴承的故障 诊断技术。滚动轴承不仅在机械中起着关键作用，也是实现高效运行的关键 组件。
滚动轴承的功能和重要性
支撑和传递
滚动轴承支撑旋转轴，并将载荷传递给其他部件。
减少摩擦和磨损
滚动轴承减少摩擦和磨损，提高机械的工作效率 和寿命。
滚动轴承故障诊断在发电备和风力涡 轮机等能源设备中非常重要。
滚动轴承故障诊断的挑战和局限性
1 复杂的机械系统
机械系统中的许多因素和组件可能会干扰和影响故障诊断的准确性。
2 故障特征的多样性
滚动轴承故障表现出许多不同的特征，需要综合多种方法进行诊断。
3 预防性维护的挑战
滚动轴承故障诊断需要及时准确地发现问题，以避免设备停机和生产损失。
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机电设备故障诊断
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
滚动轴承故障振动的诊断方法 频率“窗口”的选择
滚动轴承振动信号中，从频率域上具有两个特点： 频谱具有宽频带特征，并且伴有缺陷的种类、形状、轴承尺寸和转速 而变化
转子、轴承的 故障特征频率 轴承外圈1 阶固有频率 传感器固有 频率 轴承其他元件 的固有频率 声发射区域
滚动体通过载荷方向产生的振动 套圈的固有振动 轴承弹性特性引起的振动
第二类：由于轴承形状和精度引起的振动
套圈、滚道、滚动体波纹度引起的振动 滚动体大小不均和内、外圈偏心引起的振动
第三类：由于轴承使用、装配不正确引起的振动
滚道接触表面局部性缺陷引起的振动 润滑不良，由摩擦引起的振动 装配不正确，轴颈倾斜产生的振动
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机电轴承的故障形式与故障原因
滚动轴承损坏形式： 轴承转速n<1r/min时： 损坏形式：塑形变形 损坏特征：滚道上凹痕，运转时产生很大振动及噪声 轴承转速n>1r/min时： 疲劳剥落（点蚀） 磨损或擦伤 锈蚀和电蚀 断裂 轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种损坏 形式，这主要是由于轴承超负荷运行、金属 材料有缺陷和热处理不良所引起的。 转速过高，润滑不良，轴承在轴上压配过盈 量太大以及过大的热应力会引起裂纹和断裂
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.2 滚动轴承的故障检测方法
滚动轴承虽然结构简单，但是损伤形态却是多种多样，振动信号 的频带非常宽广，故目前广泛采用振动信号分析技术来诊断滚动轴承故 障。
检测方法 损伤现象 剥 裂 压 磨 腐 污 烧 生 落 纹 痕 损 蚀 斑 伤 锈 振动和 声 音 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ 可以 温度 × × × △ △ × ○ × 可以 磨损颗粒 ○ △ × ○ ○ ○ × ○ 不可以 轴承间隙 × × × ○ ○ × × × 不可以 油膜电阻 × × × ○ ○ ○ ○ × 可以
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
引起滚动轴承振动和噪声的自身内部原因 滚动体通过载荷方向产生的振动 轴承在外载荷作用下，最下面的滚动体受力最大 ，最上面的滚动体受力最小 在旋转过程中，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 ，引起轴颈中心微小位移（上下位移+水平位移） 每个滚动体通过载荷中心线时，就发生一次力的变化，对轴颈或轴承座 产生激励作用，这个激励频率就称为通过频率，可表示为：
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
滚动轴承故障振动的诊断方法 传感器安装位置的选择
滚动轴承在运转时，滚道接触面上的高低不平和局部缺陷所产生的冲击性 振动，将以压缩波形式从接触点出发呈半球波形面向外传播。当遇到材料 转折、尖角形状或两零件配合界面时，灵敏度将衰减很快，故应选择适当 位置安装传感器（接收方向指向负载方向&尽可能减少中间界面）
r
E、
滚动体半径 分别为弹性模量和密度
轴承接触面的缺陷所产生的冲击力，能够激起轴承元件的频率振动，一 般在20~60kHz范围内总有其振动响应，故很多振动诊断方法是利用这 一频段作为检测频带
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
轴承套圈的固有频率范围：kHz~10kHz
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
引起滚动轴承振动和噪声的自身内部原因 轴承弹性特性引起的振动（滚动体） 滚动体在轴承旋转过程中也会像“弹簧”一样产生弹性变形 滚动体振动的固有频率：
0.24 E f on 2 r
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.1 滚动轴承的故障形式与故障原因
滚动轴承损坏形式： 轴承转速n<1r/min时： 损坏形式：塑形变形 损坏特征：滚道上凹痕，运转时产生很大振动及噪声 轴承转速n>1r/min时： 滚动体与滚道之间的相对运动以及外界污物 的侵入，是轴承工作面产生磨损的直接原因 疲劳剥落（点蚀） 润滑不良，装配不正确均会加剧磨损或擦伤 磨损或擦伤 磨损量较大时，轴承游隙增大，不仅降低了 锈蚀和电蚀 断裂 轴承的运转精度，也会带来机器的振动和噪 声，对于精密机械用的轴承，磨损量就成为 限定轴承使用寿命的主要因素
f ic
n d (1 cos ) 2 60 Dm
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
滚动轴承故障振动的诊断方法 频率“窗口”的选择
滚动轴承存在故障时，由故障所引发的激振力可以分成三种类型。 第一类是由于磨损、腐蚀、润滑不良和混入异物等原因而产生表面 粗糙样的损伤，使接触表面的凹凸不平度变大，轴承工作时，将以宽频 带的随机激励连续地激发轴承振动，激励力的波形是随机的，杂乱无章 的。 第二类是由于剥落、压痕、裂纹等局部缺陷所引起的冲击性激励， 滚动体每经过缺陷处一次，产生一次冲击，激励力为尖峰形的脉冲波， 脉冲波的强度取决于表面损伤的程度。 第三类是由于滚道面几何形状偏差（如内外圈波纹，滚动体不圆） 、滚动体大小不均匀、内圈和外圈偏心、轴颈装配偏斜等原因所产生的 激励，这一类激励是稳态的，基本上呈正弦波形状。
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.1 滚动轴承的故障形式与故障原因
滚动轴承损坏形式： 轴承转速n<1r/min时： 损坏形式：塑形变形 损坏特征：滚道上凹痕，运转时产生很大振动及噪声 轴承转速n>1r/min时： 锈蚀是由于空气中或外界的水分带入轴承中 ，或者机器在腐蚀性介质中工作，轴承密封 疲劳剥落（点蚀） 不严，从而引起化学腐蚀 磨损或擦伤 锈蚀产生的锈斑使轴承工作表面产生早期剥 锈蚀和电蚀 落，而端面生锈则会引起保持架磨损 断裂 电蚀主要是转子带电，在一定条件下，电流 击穿油膜而形成电火花放电，使轴承工作表 面形成密集的电流凹坑
f e zf c fc
为保持架转速频率
z
为轴承内滚动体个数
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
套圈的固有振动 套圈的固有振动主要表现在外圈上，外圈与轴承壳体为动配合，外圈可 在壳体内自由活动。当轴承受到任何冲击性激励力时，均可激起外圈固 有频率，其振动形态主要由如下四种： 引起滚动轴承振动和噪声的自身内部原因
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
滚动轴承故障振动的诊断方法 频率“窗口”的选择
从轴承箱体上测得的振动信号 往往不同于轴承本身振动信号 ，主要由于： 轴承元件的振动产生一系列离散频率 轴承振动引发轴承支撑结构共振（可由实验法或有限元法进行排除） 机器其他零部件的振动传递到轴承箱，属于外部的干扰振动 轴承内高应力区的塑性变形、剥落和裂纹扩展等产生的声发射信号
备 缺陷的频率
注
Z个滚动体通过内圈上一处 Z个滚动体通过外圈上一处
缺陷的频率 即滚动体的自转频率 滚动体上一处缺陷冲击内、 外圈滚道的频率 即保持架的转速频率fc 亦即一个滚动体通过内圈上 某一点的频率
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保持架与 外圈摩擦 保持架与 内圈摩擦
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n d (1 cos ) z 2 60 Dm n Dm d2 (1 2 cos 2 ) f 01 2 60 d Dm 2 n Dm d f 02 (1 2 cos 2 ) 60 d Dm n d f ec (1 cos ) 2 60 Dm fe
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.1 滚动轴承的故障形式与故障原因
滚动轴承的典型结构
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第5章 滚动轴承故障诊断
5.1 滚动轴承的故障形式与故障原因
滚动轴承优点： 运转精度高 对润滑剂粘度不敏感，不需要提供复杂的供油系统 低速下也能承受载荷 可承受径向及轴向复杂 标准化：大批量生产、成本低廉、互换性好 滚动轴承缺点： 抗冲击能力差 滚动体上载荷分布不均匀，导致内圈和外圈各点所受应力及应力循环次 数不同，对轴承损坏有很大影响
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可否在转动中测定
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*检测方法的适用性：○—有效；△—有可能性；×—不适用。 机电设备故障诊断
第5章 滚动轴承故障诊断
5.3 滚动轴承故障振动诊断
引起滚动轴承振动和噪声的原因 外部激励原因：转子不平衡、不对中、结构共振等 自身内部原因：有三种类型 第一类：由于轴承结构自身引起的振动
滚动轴承缺陷产生的间隔频率 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 为冲击的间隔频率或特征频率。
缺陷位置 内 外 滚 动 体 圈 圈 冲击单 侧滚道 冲击两 侧滚道 冲击振动发生的间隔频率[Hz]
fi n d (1 cos ) z 2 60 Dm
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