滚动轴承的振动诊断
基于振动分析的滚动轴承故障诊断技术概述及发展趋势
。机械 与电子 ０
Ｓ ＩＮＣ ＣＥ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ ＯＧ Ｆ Ｒ Ｅ Ｈ ＯＬ ＹＩ Ｏ ＭＡＴＯ Ｎ ＩＮ
２１ ０ １年
第２ ３期
基于振动分析的滚动轴承故障诊断 技术概述及发展趋势
滕 丽丽 唐 涛 王明锋 （ 山东滕州兖矿鲁南化肥厂 山东 滕州 ２ ７ ２ ） ７ ５７
０ 前 言
滚动轴承是机械设备 中最常用也最易损坏的零件之一。 据不完全 统计 ． 旋转机械的故障约有 ３ ％是 因滚动轴 承引起 的。滚 动轴 承有多 ０ 种损坏形式 ， 常见的有磨损失效 、 疲劳失效 、 腐蚀失效 、 断裂失 效 、 压痕 失效和胶合失效 。
１ 滚 动 轴 承 的 振 动 特 征
一
２ 滚动轴承的振动诊断ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法
从振动信号 中分析 出故障并不是很简单 。 在滚动轴承的振动诊断 中， 常用的诊断方法有倒 频谱 分析 、 较 特征参数分 析法 、 冲击 脉冲法 、 包络分析法 、 小波分析等 ： ２１ 倒频谱分析法 ． 倒频谱分析也称为二次频谱分析 ， 是对信号 ｘ ｔ （ 作进 一步的谱分 ） 析而得到 的， 中较常用的一种工程用定义为 ： 其
ｌ １ Ｉ ２
（） ｆ １ ０ Ｉ ＝Ｆ ｛ ｒ ９｝
工程上常用其开方 ． 称为倒频率 ． 即
ｃ （）、 （ ＝ （ ∽ ） ｒ：／ ｒ Ｉ １ ） １
其 中： ｛为傅里叶逆变换 ： Ｆ。 ｝ ｒ为时间变量 ，。 ｓ 通过对 滚动轴承典 型故障 的振 动信号功率谱 和倒 频谱 的比较分 析． 可知倒频谱能将主要 的信息从复杂的频率成分和 噪声 中识别 出来， 能较好地辨别 出故障特征频率和其它特征频率 在相关文献中采用倒 频谱分析技术准确 ． 快速地判定故障发生在轴承滚动体上。 ２２ 特征参数分析法 ． ２ ． 时域特征参数分析 ．１ ２ 时域的特征参数分析包括有效值 ． 峰值 ． 峰值因子 。 峭度指标 等方 法 。有效值是指振动振幅的均方根值 ． 表现滚动轴承振动 的瞬时值随 着时间在不断地进行变化 ． 可用于检测表面皱裂无规则振动波形 的异 ３ 基于振动分析的滚动轴承故障诊 断技 术发展趋势 常 ．但对表面剥落或伤痕等具有瞬变冲击振动 的异常是不适 用的 ： 峰 值是在某个 时间 内振 幅的最大值 ．对 瞬时现象也 可得 出正确 的指示 ３１ 各种振动信号处理技术信号之间的融合 ． 随着机械故障诊断技术的发展 ． 单一的信号处理技术 已不 能很好 值， 对滚 动体对保 持架 的冲击及突发性外 界干扰 、 或灰 尘等原 因引起 的瞬时振动 比较 敏感 ： 峰值 因子是峰值 与有效值 的比 ． 该值适用 于点 地满 足故 障诊 断要求． 各种信号处理技 术相互融合成为发展方 向 比 蚀类故障 的诊断 。通过对峰值 因子值 随时间变化趋势的监测， 以有 如小波分形 、 可 包络小波 、 分形神经网络 、 模糊神经 网络及传统 的振动技 频带能量分析和包络 效地对滚 动轴承进行 早期预报 ， 能反 映故障 的发展趋势 ： 并 峭度 指标 术结合等 。唐贵基提 出了一种基于小波包分析 、 Ｋ 定义为归一化 的 ４阶矩 ． 于其振幅满足正态分布规 律的无故障 分析相结合 的滚动轴承故障诊断方法 ｖ 对 首先利用小波包将滚动轴承振 轴承 。 峭度指标值 约为 ３随着故 障的出现和发展 ， 其 ， 峭度指标值 具有 动信号分解 到不 同的节 点上 ． 然后求 出各频率段 的能量 ． 根据频带 能 与峰值因子类似的变化趋势 ： 量 的变化情况 ． 出滚动轴承 的故障所在 的频带 最后对故 障频带 的 找 重 构信 号做包络谱 ， 将谱 峰处 的频率 同滚动轴 承的故 （ 转第 ９ 下 ５页 ） ２ ． 频域特征参数分析 ．２ ２
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
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) 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
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➢ (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。
滚动轴承和齿轮振动信号分析与故障诊断方法
滚动轴承和齿轮振动信号分析与故障诊断方法目录一、内容综述 (2)二、滚动轴承振动信号分析 (3)1. 滚动轴承工作原理及结构特点 (4)2. 振动信号产生机制 (5)3. 振动信号采集与处理 (6)三、齿轮振动信号分析 (7)1. 齿轮工作原理及故障类型 (8)2. 振动信号特征提取 (10)3. 齿轮故障识别与诊断 (11)四、滚动轴承与齿轮振动信号分析方法 (12)1. 时域分析 (13)2. 频域分析 (14)3. 时频域联合分析 (16)五、故障诊断方法 (17)1. 基于振动信号特征的故障诊断 (18)2. 基于模型的故障诊断 (20)3. 基于智能算法的故障诊断 (21)六、实验与应用实例 (22)1. 实验设计 (24)2. 实验结果与分析 (25)3. 应用实例介绍 (26)七、结论与展望 (28)1. 研究结论 (29)2. 展望未来发展趋势 (29)一、内容综述本文档旨在全面阐述滚动轴承和齿轮振动信号分析与故障诊断方法的研究现状、发展趋势及其重要性。
随着工业领域的快速发展，滚动轴承和齿轮作为机械设备中的关键部件，其运行状态的正常与否直接关系到整个系统的稳定性和效率。
针对滚动轴承和齿轮的振动信号分析以及故障诊断方法的研究具有极其重要的实际意义。
滚动轴承和齿轮的故障诊断主要依赖于振动信号分析，通过对振动信号的特征提取和模式识别，实现对设备状态的实时监测和故障诊断。
随着信号处理技术和人工智能技术的不断进步，滚动轴承和齿轮振动信号分析的方法日趋成熟，为设备的故障诊断提供了有力的技术支持。
本文首先概述了滚动轴承和齿轮的基本结构、工作原理及其在机械设备中的重要地位。
然后重点介绍了振动信号分析的基本原理和方法，包括信号采集、特征提取、模式识别等关键环节。
接着详细阐述了基于振动信号的故障诊断方法，包括传统方法如频谱分析、包络分析等，以及近年来新兴的基于机器学习和深度学习的诊断方法。
对滚动轴承和齿轮振动信号分析与故障诊断方法的未来发展趋势进行了展望。
轴承故障的振动诊断
轴承故障的振动诊断【摘要】振动作为一种信息因子直接预示着运行状态的正常与否，通过对滚动轴承振动类型的分析，提出了国内外对轴承的振动诊断手段，振动检测方法便于自动化，集成化和遥控化，是一种无损检验方法，因而在工程实际中得到广泛应用。
Vibration as a kind of information factor directly indicates that the running state is normal or not, based on the analysis of vibration of rolling bearing type, put forward at home and abroad on bearing vibration diagnosis method, vibration testing method is convenient for automation, integration and remote control, is a non-destructive testing method, so it is widely used in engineering practice.【关键词】轴承故障；振动；诊断引言滚动轴承是机械中最常用的部件之一，它的运行情况直接影响到整机的功能。
检测轴承故障的方法很多。
如：振动分析，噪声分析，声强分析，电子听诊技术，温度检测法，油样分析等，其中，振动分析和噪声分析是目前在实际生产中使用最多，最有效的方法之一。
由于设计制造误差和故障的出现，在轴承运行中都会产生振动，振动作为一种信息因子直接预示着运行状态的正常与否，由于振动而引起的设备故障，在各类故障中占60%以上，据国内外报道，用振动的方法可以发现使用中的航空发动机的故障为34%，可节约维修费用70%，为实施维修计划提供依据。
且由于滚动轴承在机械设备中的重要地位，对其进行监测和诊断必将获得较大的经济效益。
滚动轴承故障诊断的频谱分析
滚动轴承故障诊断的频谱分析滚动轴承在机电设备中的应用非常广泛，滚动轴承状态的好坏直接关系到旋转设备的运行状态，因此在实际生产过程中作好滚动轴承的状态监测与故障诊断是搞好设备维修与管理的重要环节。
滚动轴承在其使用过程中表现出很强的规律性，并且重复性强。
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，幅值比较小。
运动一段时间后，振动和噪声保持在一定水平，频谱比较单一，仅出现一，二倍频，极少出现三倍工频以上频谱，轴承状态非常平稳，进入稳定工作期。
持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，但振动增大的变化比较缓慢，此时，轴承峭度值开始突然到达一定值。
可以认为此时轴承出现了初期故障。
这时就要对轴承进行严密监测，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，其振动超过标准时（ISO2372），其轴承峭度值也开始快速增大，当轴承超过振动标准，峭度值也超过正常值时，可认为轴承已进入晚期故障，需要及时检修设备，更换滚动轴承。
1、滚动轴承故障诊断方式振动分析是对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的常用方法。
一般方式为：利用数据采集器在设备现场采集滚动轴承振动信号并储存，传送到计算机，利用振动分析软件进行深入分析，从而得到滚动轴承各种振动参数的准确数值，进而判断这些滚动轴承是否存在故障。
采用恩递替公司的Indus3振动测量分析系统进行大中型电机滚动轴承的状态监测和故障诊断，经过近几年实际使用，其效果令人非常满意。
要想真实准确反映滚动轴承振动状态，必须注意采集信号的准确真实，因此要在离轴承最近的地方安排测点。
2、滚动轴承正常运行特点与诊断技巧滚动轴承的运转状态在其使用过程中有一定的规律性，并且重复性非常好。
例如，正常优质轴承在开始使用时，振动幅值和噪声均比较小，但频谱有些散乱(图1)这可能是由于制造过程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。
滚动轴承的振动测量和简易诊断
滚动轴承的振动测量与简易诊断（1）由于滚动轴承的故障信号具有冲击振动的特点，频率极高，衰减较快，因此利用振动信号对其进行监测诊断时，除了参考前面已经介绍的旋转机械、往复机械的振动测试方法以外，还应根据其振动特点，有针对性地采取一些措施和方法。
一、测点的选择滚动轴承因故障引起的冲击振动由冲击点以半球面波方式向外传播，通过轴承零件、轴承座传到箱体或机架。
由于冲击振动所含的频率很高，每通过零件的界面传递一次，其能量损失约80％。
因此，测量点应尽量靠近被测轴承的承载区，应尽量减少中间传递环节，探测点离轴承外圈的距离越近越直接越好。
图1表示了传感器位置对故障检测灵敏度的影响。
在图1 (a)中，假如传感器放在承载方向时为100%，则在承载方向士45°方向上降为95％（- 5dB），在轴向则降为22%-25%（-12～13dB）。
在图1 (b)中，当止推轴承发生故障产生冲击并向外散发球面波时，假如在轴承盖正对故障处的读数为100%，则在轴承座轴向的读数降为5%（-19dB)。
在图1 (c) 和(d)中给出了传感器安装的正确位置和错误位置，较粗的弧线表示振动较强烈的部位，较细的弧线表示因振动波通过界面衰减导致振动减弱的情形。
图1 传感器位置对故障检测灵敏度的影响由于滚动轴承的振动在不同方向上反映出不同的特性，因此应尽量考虑在水平（x）、垂直（y）和轴向（z）三个方向上进行振动检测，但由于设备构造、安装条件的限制，或出于经济方面的考虑，不可能在每个方向上都进行检测，这时可选择其中的两个方向进行检测。
二、传感器的选择与固定方式根据滚动轴承的结构特点，使用条件不同，它所引起的振动可能是频率约为1kHz以下的低频脉动（通过振动），也可能是频率在1kHz以上，数千赫乃至数十千赫的高频振动（固有振动），通常情况下是同时包含了上述两种振动成分。
因此，检测滚动轴承振动速度和加速度信号时应同时覆盖或分别覆盖上述两个频带，必要时可以采用滤波器取出需要的频率成分。
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d f Bo = 1 zf 0 (1 − D cos α) 2
fb =
1 D 2 d
d f 0 [1 − ( D cos α ) 2 ]
d f c = 1 f 0 (1 − D cos α) 2
式中： 滚动体个数 滚动体个数； 滚动体直径 滚动体直径； 滚道节径 滚道节径； 轴承回转频率，为每秒转数n/60。 式中：z滚动体个数；d滚动体直径；D滚道节径；f0轴承回转频率，为每秒转数 接触角：滚动体受力方向与内外滚道垂直线的夹角。 α 接触角：滚动体受力方向与内外滚道垂直线的夹角。
机械故障诊断学
第４章 滚动轴承的振动诊断
４.１轴承主要故障形式 １ ４.２滚动轴承振动信号特征 ２ ４.３滚动轴承故障诊断法 ３
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４.１轴承主要故障形式 １
一、概述 滚动轴承是机器中最易损坏的零件之一， 滚动轴承是机器中最易损坏的零件之一，约占旋转机械故障的 30% 产生各种各样轴承缺陷原因：由于设计、加工、安装不好， 产生各种各样轴承缺陷原因：由于设计、加工、安装不好，或轴 承服役条件不佳，突出载荷的袭击等， 承服役条件不佳，突出载荷的袭击等，运行一段时间后出现 检测这些缺陷的方法很多， 振动信号检测、声发射、 检测这些缺陷的方法很多，如：振动信号检测、声发射、铁谱等 技术或直接测定温度 振动监测技术最为可靠容易实现 因为大部分可归纳为表面劣化而使振动加剧， 因为大部分可归纳为表面劣化而使振动加剧，所以与表面状态有 关的振动信号成了检测轴承状态的重要资料 专用仪器， 测定波峰因素的BK-2511振动仪、日本 振动仪、 专用仪器，如：测定波峰因素的 振动仪 日本NB-3轴 轴 承监视器、瑞典MEPA-43冲击脉冲仪、SPM及美国 冲击脉冲仪、 及美国IRD820振动脉 承监视器、瑞典 冲击脉冲仪 及美国 振动脉 冲能量和峰值分析仪（用于在线） 冲能量和峰值分析仪（用于在线）
研究目标
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研究目标
４.２滚动轴承振动信号特征 ２
一、 滚动轴承的低频振动（接触频率---缺陷特征频率） 滚动轴承的低频振动（接触频率 缺陷特征频率） 缺陷特征频率 滚动轴承元件出现缺陷时，随着轴承的旋转， 滚动轴承元件出现缺陷时，随着轴承的旋转，缺陷每接触一次 就会产生一次冲击振动，具有一定的周期性，其振动频率在0～ 就会产生一次冲击振动，具有一定的周期性，其振动频率在 ～20kHz。 。 假设：（ ）滚动环和滚动体之间无滑动； 假设：（1）滚动环和滚动体之间无滑动； ：（ （2）径向、轴向受载荷时个部分无变形 ）径向、 滚珠轴承对应于元件缺陷的频率为（不是滚柱轴承）： 滚珠轴承对应于元件缺陷的频率为（不是滚柱轴承）： 滚珠通过内圈滚道 滚珠通过外圈滚道 滚动体缺陷 保持架不平衡
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研究目标
４.２滚动轴承振动信号特征 ２
三、滚动轴承振动信号特征 特征频率成分） 滚动轴承振动信号特征（特征频率成分 滚动轴承振动信号特征 特征频率成分）
其中，n为正整数；Z为钢球数目；fc为保持架频率；f0为轴承回转频率。
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研究目标
４.２滚动轴承振动信号特征 ２
其中，fbi为钢球在内圆滚道上的通过频率；f0振动频率；fc为保持架转速；fb滚动体相对 于保持架的频率。
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研究目标
４.３滚动轴承故障诊断法
一、简易诊断法（仅判断有无异常） 简易诊断法（仅判断有无异常） 1、测定部位的选择 、 注意：（ ：（1）测定部位不要改变，以保证前提一致，最好是轴承座； 注意：（ ）测定部位不要改变，以保证前提一致，最好是轴承座； （2）测头接触表面光滑牢固； ）测头接触表面光滑牢固； （3）一般在垂直、轴向两方向上测量。速度需三个方向，加 ）一般在垂直、轴向两方向上测量。速度需三个方向， 速度一个方向即可。 速度一个方向即可。 轴承座露在外面，测定部位：轴承座； 轴承座露在外面，测定部位：轴承座； 轴承座在内部，测定部位：轴承座刚性高的部位或基础。 轴承座在内部，测定部位：轴承座刚性高的部位或基础。 2、测定参数 轴承振动频率范围在几HZ到数千 到数千HZ。 轴承振动频率范围在几 到数千 。 小于10HZ， 测位移； 一般 小于 ， 测位移； 10HZ至1KHZ（中频）， 测速度； 至 （中频）， 测速度； 大于1KHZ（高频）， 测加速度（常用于大于 大于 （高频）， 测加速度（常用于大于10KHZ）。 ）。 常用速度和加速度，为去除其它振动信号，用滤波器取所需带宽。 常用速度和加速度，为去除其它振动信号，用滤波器取所需带宽。 3、测定周期 测定时间间隔取决于经济性，且不漏异常情况，越短越好。 测定时间间隔取决于经济性，且不漏异常情况，越短越好。
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研究目标
４.３滚动轴承故障诊断法
4、判别标准 、 绝对值判别标准和相对判别标准，兼用。 绝对值判别标准和相对判别标准，兼用。 适用于所有轴承的绝对标准是不存在的， 适用于所有轴承的绝对标准是不存在的，同一种轴承用于不同的场 合其判别标准也是不同的。 合其判别标准也是不同的。所以一定要注意使用场合选择合适的判 别标准。 别标准。 低频部分的绝对值判别标准难以确定，用相对标准或相对判定法， 低频部分的绝对值判别标准难以确定，用相对标准或相对判定法， 故对于同时存在高、低频的轴承振动要用两个判别标准来判别。 故对于同时存在高、低频的轴承振动要用两个判别标准来判别。 5、简易诊显增大， ① 首先检查润滑状态，加油后数小时数天后测量，发现振动明显增大， 则要判别是否异常； 则要判别是否异常； 根据各自情况制定出专门的绝对值标准， ② 根据各自情况制定出专门的绝对值标准，测定同条件下的振动初始 即相对值判别标准； 值，即相对值判别标准； 确定判定方案，包括：位置、方向、参数、周期等。 ③ 确定判定方案，包括：位置、方向、参数、周期等。 ④ 测量振动信号，作出比较判断或进一步作谱分析。 测量振动信号，作出比较判断或进一步作谱分析。
转子回转频率f0 内圈轨道频率FBi 滚动体回转频率fb
50.00 206.25 187.50
50.65 200.95 380.00
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研究目标 滚动轴承故障诊断法－－ ４.３滚动轴承故障诊断法－－包络法 三、 包络法（共振解调法 ） 包络法（ 轴承发生故障时，将引起一系列冲击脉冲， 轴承发生故障时，将引起一系列冲击脉冲，在频域中含有基频及其一系 列高阶谐波，经过传感器拾取及电路谐振， 高频自由衰减振动 高频自由衰减振动， 列高阶谐波，经过传感器拾取及电路谐振，----高频自由衰减振动，即传感器 振动被故障脉冲响应调制， 振动被故障脉冲响应调制，此高频振动的幅值受到轴承缺陷引起的脉动激发 力的调制． 力的调制． 包络法中，信号先被滤去其他低频分量（燥声） 包络法中，信号先被滤去其他低频分量（燥声）而只取经调制的高频分 高频自由衰减振动），再经放大、滤波后送入峰值跟踪器解调（ ），再经放大 量（高频自由衰减振动），再经放大、滤波后送入峰值跟踪器解调（或低通 滤波器），即可得到原来的低频脉动信号， ），即可得到原来的低频脉动信号 滤波器），即可得到原来的低频脉动信号，在此基础上进行轴承缺陷的频谱 分析。 分析。 所得解调波与故障脉冲有唯一对应关系， 所得解调波与故障脉冲有唯一对应关系，解调波的幅度反映故障严重程 而解调波的基频为轴承故障频率（特征频率） 度，而解调波的基频为轴承故障频率（特征频率） 包络法的优点是它有效地消除了各种低频成分的干扰，更为突出地显示 包络法的优点是它有效地消除了各种低频成分的干扰， 故障的频谱特征，提取有用信息使诊断结果更准确。 故障的频谱特征，提取有用信息使诊断结果更准确。
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４.１轴承主要故障形式 １
二、轴承主要故障形式 磨损：磨料磨损（杂质）和摩擦磨损（润滑恶化） 磨损：磨料磨损（杂质）和摩擦磨损（润滑恶化） 疲劳剥落：交变应力作用、微小裂纹的发展、 疲劳剥落：交变应力作用、微小裂纹的发展、生绣等原因引起 裂纹：由材料缺陷或交变载荷、应力集中、 裂纹：由材料缺陷或交变载荷、应力集中、润滑不良等引起 腐蚀：湿气或水侵入润滑油、 腐蚀：湿气或水侵入润滑油、较大电流引起电腐蚀 压痕：过载、 压痕：过载、撞击或异物进入滚道 胶合和点蚀：因为各种原因，当轴承在高温、高速、重载、 胶合和点蚀：因为各种原因，当轴承在高温、高速、重载、瞬 间载荷等使用条件下，滚道或滚动体表面产生微小烧损点， 间载荷等使用条件下，滚道或滚动体表面产生微小烧损点，滚道 和滚动体表面温度过高而使局部熔合在一起即胶合。 和滚动体表面温度过高而使局部熔合在一起即胶合。 其他故障形式：破损、烧损、 其他故障形式：破损、烧损、电蚀等
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研究目标
４.２滚动轴承振动信号特征 ２
滚动轴承的固有频率（共振频率） 二、 滚动轴承的固有频率（共振频率） 由于外力的激励就会引起振动， 与轴承结构有关 (由于外力的激励就会引起振动，不管轴承有无故 由于外力的激励就会引起振动 障均存在，但不能表征轴承的异常， 障均存在，但不能表征轴承的异常，所以要加以区分类型 ) 钢球的固有频率为 轴承圈在圈平面内 的固有频率（ 的固有频率（内外 圈弯曲方向的） 圈弯曲方向的）为
f bn = 0.212
Eg Rγ
fn =
n (n 2 − 1) 2 π( D / 2 ) 2 n 2 + 1
EIg γA
式中：E弹性模量；I轴承圈横截面的惯性矩；γ材料密度；A轴承圈横截面积；n振动 阶数。G重力加速度；R钢球半径；D轴承圈横截面中性轴直径。 此为圆环弯曲方向的振动频率，还有内外径半径方向、扭力方向的振动， 此为圆环弯曲方向的振动频率，还有内外径半径方向、扭力方向的振动，式中计 算为单体共振频率，具结构其计算有变化。 算为单体共振频率，具结构其计算有变化。 一般固有频率在数千HZ到数十千 到数十千HZ， 一般固有频率在数千 到数十千 ，人耳听不见