深沟球轴承的锯齿声故障分析
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论 依据 。
１ 络 谱 分 析 原 理 ．包
圈 １ 滚 动 轴 承 结 构
包络 法信 号分 析首 先将 采集 的信 号滤 波 ，然 后 经过 希尔 伯 特变换 解 调 ，再 作傅 立 叶变换 。 对于一 个 实信 号 （） 一∞ ＜ ｔ ∞ ，其 希尔 ￡， ＜
伯 特变换 的严格 定义 为 ：
因 为 ｌ 面一 一 ｊ ｇ ｔ ／ ｓｎ ｏ，故 （）的 傅 立 叶 变 ￡ 换为：
Ｆ（Ｄ 一 一 ｊ ｇ ｃＦ（ ａ ｓ ｎｃ 叫） ＾ （３）
承振动 信 号作 了分析 ，用 包络 解调 法提取 出
了 明 显 的 内 圈 特 征 谱 线 ，分 析 了轴 承 的锯 齿
声噪 声产 生 的原 因。结 果表 明 ，包络 解调 法 对有锯 齿 声 的球轴 承的 故障诊 断简单适 用 。 主题 词 滚动 轴承 固有 频率
ｒ
ｄ一厂） （ （） ｒ （ ＾） １ ￡ ￡
滚 动体 的旋转 频 率＾￡ （）一 ÷ ，其 反变 换 的定 义 为 ：
式 （ ） ～式 （ ） 中 Ｄ为 轴 承 的节 径 ； ５ ７ ｄ为滚
厂） 一 （ 一 ｆ ￡ Ｉ
油 气 田地 面 工 程 第 ２ ５卷 第 ６期 （０ ６６ ２０． ）
表 １ 地 下石 油储 库 岩 洞部 分 指 标
序
号
ｌ ９
名 称
支 护 形 式
石 方 开挖
（ ／ Ｏ ｍｓ 元 ｌＯ ）
砼浇筑（ ） 喷
（ ／ Ｏ ｍｓ 元 ｌＯ ）
钢 筋
（ Ｉ） 元 ｔ
锚 杆
１０ Ｉ ４ ５
５２５ ７ ９ ５０２ ５ ７
６ １５ ２９
４８ ９９ ４８ ９９
１ ３ ３３ ０ ８ ｍ
６ ８ ９８ ６ ８ ９８
４ 串联 洞 、 串联 洞 转 弯 ５ 储 油 洞库 ６ 储 油 洞 库 ７ 竖 井 ０５ ｍ ８ 竖 井 Ｄ１ ｍ ９ 水 幕 巷 道
ｄ ｒ
（） ２
动 体直 径 ， ａ为接 触 角 ， Ｚ为 滚动 体 的个数 。 （ 转第 ｌ 下 ９页 ）
基 金 项 目 ：黑 龙 江 省 教 育 厅 ２ ０ ０ ５年 度 科 学技 术 研究 （ 一般 项 目） １ ５ ３７ ０ ５０ ９
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＼
，
械的故 障 诊 断 中 ，但 这 些 新 技 术 均 有 一 定 的局 限
性 ，故 未 得到 推广 。
包 络谱 分 析法 可对低 频 的 冲击 所 激起 的高频 共
振波形 进 行包 络检 测 和低通 滤波 即解 调 ，获 得一 个
对应 于低 频 冲 击 的 而 又 放 大 并 展 宽 了 的共 振 解 调 波 。 由于该技 术 能有 效地分 析高 频 冲击振 动 ，因而
（ ）＝ Ｆ（ ） Ｆ（ ）＝ Ｆ（ ） （ ｓｎ ） ｍ 叫 叫 十ｊ 叫 叫 十Ｊ－ｊｇ ｔ Ｆ（ ） ｏ
：
球轴 承典 型 的异常 声之一 。通 过对 轴 承振 动 参数 的 分析 ，有 助 于 了解 轴 承的故 障部 位及 噪声 产生 的原 因。轴 承故 障检测 的方法较 多 ，主要 包括 冲击 能量 分 析法 、峰 值 因子分 析法 、功 率谱分 析法 和包 络谱 分 析法 等 。近年 来 ，随着 信号 分析 和处理 技术 的发
内环 上的一 点 与滚动 体 的接触 频 率为
＾一 一 ０ ５ ｆ （ ＋ ｄｃ ｓ ／ ． ｚ １ ｏ ａ Ｄ） （５）
外 环上 的一点 与滚 动体 的接 触频 率 为
一 ０ｓｆ（ ． ｚ １一 ｄ ｏ ａ Ｄ） ｃ ｓ／ （６）
广） ｆ （一 ￡
ｍ
７ ｒＪ一一 ｔ —
展 ，小 波变 换 和神经 网络 技术 也开 始应用 于 回转机
ｆ‘ 叫 ０ 叫 ＞ Ｆ
１ ０ 叫＜ ０
（） ４
式 （ ）表 明 ，解 调 后信 号仅 有正 的频 谱 分量 。 ４
２ ．滚 动轴承 的故 障特 征频 率 典 型的滚 动轴 承 的结 构 如 图 ｌ 示 。假设 滚 动 所
包络 分析
式 （ ）表 示 通 过 一 个 理 想 的 ９ 。 相 器 ，可 ３ Ｏ移
得 到信 号的希 尔伯 特变 换 。包络 解调 法对 解 调信 号
定 义为 ：
ｆ （ ）一 （ ）＋ ｉ ｔ ｏ￡ ￡ ｆ（ ）
振 动
其 傅立 叶变换 为 ： 轴 承 噪声 和振 动是 密切 相关 的 ，锯齿声 是深 沟
得 到 了许 多 学者 的认 同和 广泛 应用 。对有 锯齿 声 的
、
、
ｌ ＼ ／
』 ｌ ／
／
深 沟球 轴承 的振 动信 号进 行包 络分 析 ，不 仅能 判断 出轴承 的振 动故 障部 位 ，分析 轴承 的锯齿 声噪 声产
ｎ ●
Ｉ
生 原 因 ，而 且 能为轴 承 的维修 与拆 换等 工作提 供理
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油气田地面工程第 ２ ５卷 第 ６期 （ ０ ６ ６ ２０． ）
１ １
深 沟 球 轴 承 的 锯 齿 声 故 障 分析
冯 晓 九 张 桂 芬 刘 延 彬 孙 立 红
（ ． 龙江科 技学 院 ，２ １黑 ．大 庆油 田工程有 限公 司 ） 摘要 对试 验 中测得 的有锯 齿 声的球 轴
模 板
钻 孔
（ ／０ 元 １ ０根 ） （ ／ Ｏ ｍ２ （ ／ ０ ｍ） 元 ｌ Ｏ ） 元 １０
１ 施 ｌ 道 斜 坡 段 Ｔ通 ２ 施 Ｔ 通 道 平 坡 段
３ 施 ＿ 通 道 斜 坡 段 Ｔ
钢 筋 混 凝 土 钢 筋 混 凝 土
锚 喷 混 凝 土
１０１ ４ ３ １５４ ３ ４
轴 承外 圈 固 定 在 轴 承 座 上 ，内 圈 随 轴 一 起 以频 率 旋转 ，并 假设 ：① 滚 道 与 滚 动 体 之 问 无 相 对 滑 动 ；② 径 向 、轴 向受 载荷 时 ，轴 承 各部分 元 件无 变 形 。根 据几何 学 条件 ，可求 出轴 承 的各 故障 特征 频 率 ，其 中 ：
１ 络 谱 分 析 原 理 ．包
圈 １ 滚 动 轴 承 结 构
包络 法信 号分 析首 先将 采集 的信 号滤 波 ，然 后 经过 希尔 伯 特变换 解 调 ，再 作傅 立 叶变换 。 对于一 个 实信 号 （） 一∞ ＜ ｔ ∞ ，其 希尔 ￡， ＜
伯 特变换 的严格 定义 为 ：
因 为 ｌ 面一 一 ｊ ｇ ｔ ／ ｓｎ ｏ，故 （）的 傅 立 叶 变 ￡ 换为：
Ｆ（Ｄ 一 一 ｊ ｇ ｃＦ（ ａ ｓ ｎｃ 叫） ＾ （３）
承振动 信 号作 了分析 ，用 包络 解调 法提取 出
了 明 显 的 内 圈 特 征 谱 线 ，分 析 了轴 承 的锯 齿
声噪 声产 生 的原 因。结 果表 明 ，包络 解调 法 对有锯 齿 声 的球轴 承的 故障诊 断简单适 用 。 主题 词 滚动 轴承 固有 频率
ｒ
ｄ一厂） （ （） ｒ （ ＾） １ ￡ ￡
滚 动体 的旋转 频 率＾￡ （）一 ÷ ，其 反变 换 的定 义 为 ：
式 （ ） ～式 （ ） 中 Ｄ为 轴 承 的节 径 ； ５ ７ ｄ为滚
厂） 一 （ 一 ｆ ￡ Ｉ
油 气 田地 面 工 程 第 ２ ５卷 第 ６期 （０ ６６ ２０． ）
表 １ 地 下石 油储 库 岩 洞部 分 指 标
序
号
ｌ ９
名 称
支 护 形 式
石 方 开挖
（ ／ Ｏ ｍｓ 元 ｌＯ ）
砼浇筑（ ） 喷
（ ／ Ｏ ｍｓ 元 ｌＯ ）
钢 筋
（ Ｉ） 元 ｔ
锚 杆
１０ Ｉ ４ ５
５２５ ７ ９ ５０２ ５ ７
６ １５ ２９
４８ ９９ ４８ ９９
１ ３ ３３ ０ ８ ｍ
６ ８ ９８ ６ ８ ９８
４ 串联 洞 、 串联 洞 转 弯 ５ 储 油 洞库 ６ 储 油 洞 库 ７ 竖 井 ０５ ｍ ８ 竖 井 Ｄ１ ｍ ９ 水 幕 巷 道
ｄ ｒ
（） ２
动 体直 径 ， ａ为接 触 角 ， Ｚ为 滚动 体 的个数 。 （ 转第 ｌ 下 ９页 ）
基 金 项 目 ：黑 龙 江 省 教 育 厅 ２ ０ ０ ５年 度 科 学技 术 研究 （ 一般 项 目） １ ５ ３７ ０ ５０ ９
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，
械的故 障 诊 断 中 ，但 这 些 新 技 术 均 有 一 定 的局 限
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包 络谱 分 析法 可对低 频 的 冲击 所 激起 的高频 共
振波形 进 行包 络检 测 和低通 滤波 即解 调 ，获 得一 个
对应 于低 频 冲 击 的 而 又 放 大 并 展 宽 了 的共 振 解 调 波 。 由于该技 术 能有 效地分 析高 频 冲击振 动 ，因而
（ ）＝ Ｆ（ ） Ｆ（ ）＝ Ｆ（ ） （ ｓｎ ） ｍ 叫 叫 十ｊ 叫 叫 十Ｊ－ｊｇ ｔ Ｆ（ ） ｏ
：
球轴 承典 型 的异常 声之一 。通 过对 轴 承振 动 参数 的 分析 ，有 助 于 了解 轴 承的故 障部 位及 噪声 产生 的原 因。轴 承故 障检测 的方法较 多 ，主要 包括 冲击 能量 分 析法 、峰 值 因子分 析法 、功 率谱分 析法 和包 络谱 分 析法 等 。近年 来 ，随着 信号 分析 和处理 技术 的发
内环 上的一 点 与滚动 体 的接触 频 率为
＾一 一 ０ ５ ｆ （ ＋ ｄｃ ｓ ／ ． ｚ １ ｏ ａ Ｄ） （５）
外 环上 的一点 与滚 动体 的接 触频 率 为
一 ０ｓｆ（ ． ｚ １一 ｄ ｏ ａ Ｄ） ｃ ｓ／ （６）
广） ｆ （一 ￡
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展 ，小 波变 换 和神经 网络 技术 也开 始应用 于 回转机
ｆ‘ 叫 ０ 叫 ＞ Ｆ
１ ０ 叫＜ ０
（） ４
式 （ ）表 明 ，解 调 后信 号仅 有正 的频 谱 分量 。 ４
２ ．滚 动轴承 的故 障特 征频 率 典 型的滚 动轴 承 的结 构 如 图 ｌ 示 。假设 滚 动 所
包络 分析
式 （ ）表 示 通 过 一 个 理 想 的 ９ 。 相 器 ，可 ３ Ｏ移
得 到信 号的希 尔伯 特变 换 。包络 解调 法对 解 调信 号
定 义为 ：
ｆ （ ）一 （ ）＋ ｉ ｔ ｏ￡ ￡ ｆ（ ）
振 动
其 傅立 叶变换 为 ： 轴 承 噪声 和振 动是 密切 相关 的 ，锯齿声 是深 沟
得 到 了许 多 学者 的认 同和 广泛 应用 。对有 锯齿 声 的
、
、
ｌ ＼ ／
』 ｌ ／
／
深 沟球 轴承 的振 动信 号进 行包 络分 析 ，不 仅能 判断 出轴承 的振 动故 障部 位 ，分析 轴承 的锯齿 声噪 声产
ｎ ●
Ｉ
生 原 因 ，而 且 能为轴 承 的维修 与拆 换等 工作提 供理
维普资讯
油气田地面工程第 ２ ５卷 第 ６期 （ ０ ６ ６ ２０． ）
１ １
深 沟 球 轴 承 的 锯 齿 声 故 障 分析
冯 晓 九 张 桂 芬 刘 延 彬 孙 立 红
（ ． 龙江科 技学 院 ，２ １黑 ．大 庆油 田工程有 限公 司 ） 摘要 对试 验 中测得 的有锯 齿 声的球 轴
模 板
钻 孔
（ ／０ 元 １ ０根 ） （ ／ Ｏ ｍ２ （ ／ ０ ｍ） 元 ｌ Ｏ ） 元 １０
１ 施 ｌ 道 斜 坡 段 Ｔ通 ２ 施 Ｔ 通 道 平 坡 段
３ 施 ＿ 通 道 斜 坡 段 Ｔ
钢 筋 混 凝 土 钢 筋 混 凝 土
锚 喷 混 凝 土
１０１ ４ ３ １５４ ３ ４
轴 承外 圈 固 定 在 轴 承 座 上 ，内 圈 随 轴 一 起 以频 率 旋转 ，并 假设 ：① 滚 道 与 滚 动 体 之 问 无 相 对 滑 动 ；② 径 向 、轴 向受 载荷 时 ，轴 承 各部分 元 件无 变 形 。根 据几何 学 条件 ，可求 出轴 承 的各 故障 特征 频 率 ，其 中 ：