轴承特征信号提取-2003版PPT课件
合集下载
《轴承振动特征分析》PPT课件
• 润滑油失效 – 滚道和滚子的变色（蓝、棕）是润滑失效的征兆， 随之产生滚道、滚子和保持架磨损，导致过热和严 重故障。 – 滚动轴承的正常运行取决于各部件间存在良好油膜 失效常常由润滑不足和过热引起
轴承故障原因及其解决
• 腐蚀 –其征兆是在滚道、滚子、保 持架或其他位置出现红棕色 区域 –原因是轴承接触腐蚀性流体 和气体 –严重情况下，腐蚀引起轴承 早期疲劳失效 –除掉腐蚀流体，尽可能使用 整体密封轴承
滚动轴承振动尖峰能量(gSE)报警值。
滚动轴承故障的振动特征
轴承零部件的自振频率
安装在机器上的滚动轴承自振频率范围约为500到2000Hz之 间。自振频率与转速无关，无论轴的转速高低它都处在一个相同 的频率位置。
轴承故障特征频率
滚动轴承故障特征频率就是轴承故障产生的振动频率。 BPFO – 外圈故障特征频率 BPFI – 内圈故障特征频率 BSF – 滚动体故障特征频率 FTF － 保持架故障特征频率
1. 可听到噪声 2. 温度略升高 3. 非常高的超声，声发射，振动尖峰能量，轴承外环有故障 4. 振动加速度总量和振动速度总量有大的增加 5. 在线性刻度的频谱上清楚地看出轴承故障频率及其谐波和边带 6. 振动频谱噪声地平明显提高 7. 剩余寿命小于1％
IV．第四阶段
1. 噪声的强度改变 2. 温度明显升高 3. 超声，声发射，振动尖峰能量迅速增大，随后逐渐减小，轴承外环处在损坏之 前故障状态 4. 振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动加速度总量减小 5. 较低的轴承故障频率占优势的振动尖峰，振动频谱中噪声地平非常高 6. 剩余寿命小于0.2％
保持架故障频率：
FTFe≌N(0.5-1.2/n)
估算公式
n=滚动体数目； N=轴的转速。
轴承故障原因及其解决
• 腐蚀 –其征兆是在滚道、滚子、保 持架或其他位置出现红棕色 区域 –原因是轴承接触腐蚀性流体 和气体 –严重情况下，腐蚀引起轴承 早期疲劳失效 –除掉腐蚀流体，尽可能使用 整体密封轴承
滚动轴承振动尖峰能量(gSE)报警值。
滚动轴承故障的振动特征
轴承零部件的自振频率
安装在机器上的滚动轴承自振频率范围约为500到2000Hz之 间。自振频率与转速无关，无论轴的转速高低它都处在一个相同 的频率位置。
轴承故障特征频率
滚动轴承故障特征频率就是轴承故障产生的振动频率。 BPFO – 外圈故障特征频率 BPFI – 内圈故障特征频率 BSF – 滚动体故障特征频率 FTF － 保持架故障特征频率
1. 可听到噪声 2. 温度略升高 3. 非常高的超声，声发射，振动尖峰能量，轴承外环有故障 4. 振动加速度总量和振动速度总量有大的增加 5. 在线性刻度的频谱上清楚地看出轴承故障频率及其谐波和边带 6. 振动频谱噪声地平明显提高 7. 剩余寿命小于1％
IV．第四阶段
1. 噪声的强度改变 2. 温度明显升高 3. 超声，声发射，振动尖峰能量迅速增大，随后逐渐减小，轴承外环处在损坏之 前故障状态 4. 振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动加速度总量减小 5. 较低的轴承故障频率占优势的振动尖峰，振动频谱中噪声地平非常高 6. 剩余寿命小于0.2％
保持架故障频率：
FTFe≌N(0.5-1.2/n)
估算公式
n=滚动体数目； N=轴的转速。
《轴承基本知识课件》PPT课件
示例 LNU205 RNU205 K81105 WS81105 GS81105 F619/5 KOW-51105 KIW-51106
——
★基本代号
基本代号由轴承类型代号，尺寸系列代号和内径代号三部分自左 至右顺序排列组成。
1、类型代号
◆ 0—双列角接触轴承 ◆ 1—调心球轴承 ◆ 2—调心滚子轴承和
滚动轴承的特点
◆摩擦系数小，能耗少，机械效率高；
◆外形尺寸已标准化，具有互换性，安装、拆卸和维 一修都很方便； ◆轴向结构紧凑，使机器的轴向尺寸大为减少；
◆精度高、磨损小、寿命长，且能在较长的时间内保 一持轴的安装精度；
◆具有自动调心特性的轴承，当主轴有轻微挠曲或配 一合部件不同心时仍能正常工作；
现代直线运动轴承使用的是同一种工作原理，只不过有时 用球代替滚子。
最早的滑动和滚动体轴承是木制的。陶瓷、蓝宝石或者玻 璃也有使用，钢、铜、其他金属、塑料（比如尼龙、胶木 、特氟隆和UHMWPE）都被普遍使用。
从重载车轮轴和机床主轴到精密的钟表零件，很多场合都 需要旋转轴承。
最简单的旋转轴承是轴套轴承，它只是一个夹在车轮和轮 轴之间的衬套。这种设计随后被滚动轴承替代，就是用很 多圆柱形的滚子替代原先的衬套，每个滚动体就像一个单 独的车轮。最早投入实用的带有保持架的滚动轴承是钟表 匠约翰·哈里逊于1760年为制作H3计时计而发明的。
★前置代号
代号 L R K WS GS F
KOWKIWLR
含义 可分离轴承的可分离内圈或外圈 不带可分离内圈和外圈的轴承（滚针轴承仅适用于NA型）
滚子和保持架组件 推力圆柱滚子轴承轴圈 推力圆柱滚子轴承座圈 凸缘外圈的向心球轴承（仅适用于d≤10mm)
无轴圈推力轴承 无座圈推力轴承 带可分离的内圈或外圈与滚动体组件轴承
轴承故障诊断 ppt课件
P8
滚动轴承故障频率计算汇总
• 滚动轴承保持架故障频率：
•
FTF=(N/2)［1-（d/D）Cosα]
• 滚动轴承滚动体旋转故障频率：
•
BSF=(N/2)(D/d){1-[(d/D)Cosα ］²}
DR
• 滚动轴承外环故障频率：
•
BPFO=(N/2)z[1-(d/D)Cosα]
m
• 滚动轴承内环故障频率：
滚动轴承故障的主要形式
• 1.疲劳剥落 滚动轴承的内外滚道和滚动体表面既承受载荷又相对滚动， 由于交变载荷的作用，首先在表面下一定深度处（最大剪 应力处）形成裂纹，继而扩展到接触表面使表层发生剥落 坑，最后发展到大片剥落，这种现象就是疲劳剥落。疲劳 剥落会造成运转时的冲击载荷、振动和噪声加剧。
• 2.磨损 由于尘埃、异物的侵入，滚道和滚动体相对运动时会引起 表面磨损，润滑不良也会加剧磨损，磨损的结果使轴承游 隙增大，表面粗糙度增加，降低了轴承运转精度，因而也 降低了机器的运动精度，振动及噪声也随之增大。对于精 密机械轴承，往往是磨损量限制了轴承的寿命。
P15
轴承保持架故障特征频谱
x1 x2 x3 x4
2021/3/30
P16
诊断特征
• 1、频谱和波形特征 • （1）径向振动在轴承故障特征频率（见下面说明部分）
及其低倍频处有峰。若有多个同类故障（内滚道、外滚道、 滚子……），则在故障特征频率的低倍频处有较大的峰。 • （2）内滚道故障特征频率处有边带，边带间隔为1×RPM。 • （3）滚动体故障特征频率处有边带，边带间隔为保持架 故障特征频率。 • （4）在加速度频谱的中高频区域若有峰群突然生出（下 图所示），表明有疲劳故障。 • （5）径向振动时域波形有重复冲击迹象（有轴向负载时， 轴向振动波形与径向相同），或者其波峰系数大于5，表 明故障产生了高频冲击现象。
《轴承的基本知识》PPT课件
1、刮新瓦时首先要开帮，见图4所示。这样使轴颈很快落 到轴瓦上，以防老卡帮而使轴颈悬空。
2、在刮瓦时，接触点与接触角要相互照顾。
3、为了防止刮瓦时刮不好出棱纹，可用交错法刮削，见图 6所示。
编辑版ppt 10
中国石油大庆炼化公司
不可只顺着一个方向刮削，否则要产生波纹。
4、要注意在轴瓦上接触面与非接触面间很圆滑的过渡，不 要有一条明显的凸起界线，见图5虚线所示。
一般要求：离心泵、活塞式压缩机、透平及离心压缩机轴瓦 的接触点均为2～3 点/厘米2，见图2所示。
轴瓦的接触角θ和接触点都很好，那么各处受力很均匀，在运 转时，虽然接触部分都会发生热量，但其热量较小，而且分布 在整个接触部分，对热量散失大气或润滑油带去愈快。
编辑版ppt 6
中国石油大庆炼化公司
如果轴颈与轴瓦的接触角和接触点不好，其接触面和接触 点集中在某几个点和几个小块上，则该处的摩擦力必然比 接触均匀时大得多，因此在该处的摩擦力就愈大，轴瓦工 作温度必须很高。一、碳钢的分类、编号和用途
三、研瓦的接触点
接触点是指轴颈与轴瓦表面上的实际接触情况， 以每平方英寸或以每平方厘米的面积上有多少个接 触点来计算。研出的接触点愈多愈小，而且分布愈 均匀，就表示轴瓦研的愈好；若接触点少分布
编辑版ppt 5
中国石油大庆炼化公司
又不均匀，而且点大小不一时，就表示轴瓦研的不好。图2表 示研好的轴瓦接触点，图3表示没研好接触的轴瓦。
一般轴瓦受压力范围是在120°内，当轴瓦磨损 到这一角度时，就要开始破坏液体摩擦，也就是说
编辑版ppt 4
中国石油大庆炼化公司
要发生半干摩擦和干摩擦，这时轴瓦磨损很快，因 此在不影响轴瓦受压强度的条件下，轴瓦的接触角θ 应尽量减小。
2、在刮瓦时，接触点与接触角要相互照顾。
3、为了防止刮瓦时刮不好出棱纹，可用交错法刮削，见图 6所示。
编辑版ppt 10
中国石油大庆炼化公司
不可只顺着一个方向刮削，否则要产生波纹。
4、要注意在轴瓦上接触面与非接触面间很圆滑的过渡，不 要有一条明显的凸起界线，见图5虚线所示。
一般要求：离心泵、活塞式压缩机、透平及离心压缩机轴瓦 的接触点均为2～3 点/厘米2，见图2所示。
轴瓦的接触角θ和接触点都很好，那么各处受力很均匀，在运 转时，虽然接触部分都会发生热量，但其热量较小，而且分布 在整个接触部分，对热量散失大气或润滑油带去愈快。
编辑版ppt 6
中国石油大庆炼化公司
如果轴颈与轴瓦的接触角和接触点不好，其接触面和接触 点集中在某几个点和几个小块上，则该处的摩擦力必然比 接触均匀时大得多，因此在该处的摩擦力就愈大，轴瓦工 作温度必须很高。一、碳钢的分类、编号和用途
三、研瓦的接触点
接触点是指轴颈与轴瓦表面上的实际接触情况， 以每平方英寸或以每平方厘米的面积上有多少个接 触点来计算。研出的接触点愈多愈小，而且分布愈 均匀，就表示轴瓦研的愈好；若接触点少分布
编辑版ppt 5
中国石油大庆炼化公司
又不均匀，而且点大小不一时，就表示轴瓦研的不好。图2表 示研好的轴瓦接触点，图3表示没研好接触的轴瓦。
一般轴瓦受压力范围是在120°内，当轴瓦磨损 到这一角度时，就要开始破坏液体摩擦，也就是说
编辑版ppt 4
中国石油大庆炼化公司
要发生半干摩擦和干摩擦，这时轴瓦磨损很快，因 此在不影响轴瓦受压强度的条件下，轴瓦的接触角θ 应尽量减小。
信号特征提取—信号分析 ppt课件
械的运动状况中存在冲击性振动。一般情况下是间隙过大、
滑动副表面存在破碎等原因。
9
PPT课件
统计指标的运用注意
以上的各种统计指标，在故障诊断中不能孤立的看， 需要相互映证。同时还要注意和历史数据进行比较，根据 趋势曲线作出判别。
在流程生产工业中，往往有这样的情况，当发现设备 的情况不好，某项或多项特征指标上升，但设备不能停产 检修，只能让设备带病运行。当这些指标从峰值跌落时， 往往预示某个零件已经损坏，若这些指标（含其它指标） 再次上升，则预示大的设备故障将要发生。
若有效值Xrms的物理参数是速度（mm/s），就成 为用于判定机械状态等级的振动烈度指标。
4
PPT课件
• 4．1．3 峰值、峰值指标
通常峰值Xp是指振动波形的单峰最大值。由于它是一 个时不稳参数，不同的时刻变动很大。因此，在机械故障 诊断系统中采取如下方式以提高峰值指标的稳定性：在一 个信号样本的总长中，找出绝对值最大的10个数，用这10 个数的算术平均值作为峰值Xp。
峰值指标IpI p
Xp X rms
峰值指标Ip和脉冲指标Cf都是用来检测信号中是否存 在冲击的统计指标。
5
PPT课件
• 4．1．4 脉冲指标
脉冲指标Cf
Cf
Xp X
脉冲指标Cf和峰值指标Ip都是用来检测信号中是否存 在冲击的统计指标。由于峰值Xp的稳定性不好，对冲击的
敏感度也较差，因此在故障诊断系统中逐步应用减少，被
平稳定转速运转的机械设备，无论有多少个振动源，其产 生的振动信号都是与转速相关的强迫振动信号，也是周期性信 号。站在这个基础上，可以认定：凡是与转速相关的信号属于 设备运转状态信号，与转速无关的信号属于工艺参数信号、结 构参数信号、电气参数信号。结构参数信号、电气参数信号仍 属于故障诊断范围，但不在机械故障诊断范围内。
滑动副表面存在破碎等原因。
9
PPT课件
统计指标的运用注意
以上的各种统计指标，在故障诊断中不能孤立的看， 需要相互映证。同时还要注意和历史数据进行比较，根据 趋势曲线作出判别。
在流程生产工业中，往往有这样的情况，当发现设备 的情况不好，某项或多项特征指标上升，但设备不能停产 检修，只能让设备带病运行。当这些指标从峰值跌落时， 往往预示某个零件已经损坏，若这些指标（含其它指标） 再次上升，则预示大的设备故障将要发生。
若有效值Xrms的物理参数是速度（mm/s），就成 为用于判定机械状态等级的振动烈度指标。
4
PPT课件
• 4．1．3 峰值、峰值指标
通常峰值Xp是指振动波形的单峰最大值。由于它是一 个时不稳参数，不同的时刻变动很大。因此，在机械故障 诊断系统中采取如下方式以提高峰值指标的稳定性：在一 个信号样本的总长中，找出绝对值最大的10个数，用这10 个数的算术平均值作为峰值Xp。
峰值指标IpI p
Xp X rms
峰值指标Ip和脉冲指标Cf都是用来检测信号中是否存 在冲击的统计指标。
5
PPT课件
• 4．1．4 脉冲指标
脉冲指标Cf
Cf
Xp X
脉冲指标Cf和峰值指标Ip都是用来检测信号中是否存 在冲击的统计指标。由于峰值Xp的稳定性不好，对冲击的
敏感度也较差，因此在故障诊断系统中逐步应用减少，被
平稳定转速运转的机械设备，无论有多少个振动源，其产 生的振动信号都是与转速相关的强迫振动信号，也是周期性信 号。站在这个基础上，可以认定：凡是与转速相关的信号属于 设备运转状态信号，与转速无关的信号属于工艺参数信号、结 构参数信号、电气参数信号。结构参数信号、电气参数信号仍 属于故障诊断范围，但不在机械故障诊断范围内。
轴承特征信号提取-2003版
14
2021/5/23
希尔伯特变换
在信号分析处理过程中，希尔伯特变换是一种重要的算法工具， 它是把一个一维的、时域函数转换成唯一对应的一个二维时域 解析函数。这个解析函数的模代表了原函数的包络，相角代表 了原函数的相位特性，实现了对信号幅值及相位的解调。
一个因果系统，当T<0时，冲击响应 th 等于 0，仅在t>0 情况下存在， 因此：
基于时域分析的滚动轴承 特征提取
机械工程 郑佳文
1
2021/5/23
滚动轴承的时域指标
滚动轴承故障信号大部分属于周期性函数，信号的简 谐性、周期性和瞬时脉冲性会比较明显，可以通过分 析故障信号的时域波形曲线从而了解轴承的性能。
通过反应信号波动曲线特征指标的特定参数实现评 估故障信号的变化。常用的时域指标参数有两类： 包括有量纲参数和无量纲参数。
8
2021可以得出外圈故障信号的峰值指标、
脉冲指标、裕度指标和正常信号相比
都偏小，可以作为外圈故障的无量纲
参数特征；内圈故障信号和滚动体故
障信号的波形指标、峭度指标比正常
信号的参数值都要大，同时内圈故障
的各个参数值都小于滚动体故障信号，
因此，这些参数可以作为内圈故障和
h(t)的傅里叶变换也就是系统函数 H(ω）分解成实部 R（ω）和虚部 jx(ω) 之和
对式进行傅里叶变换得：
15
2021/5/23
解得：
希 尔 伯 特 变 换
16
2021/5/23
希尔伯特解调的基本原理
希尔伯特解调主要利用解析信号中的实部、虚部的正余弦关系， 定义任意时刻的瞬时幅值、瞬时频率和瞬时相位，从而复杂信 号的运算问题得到了解决，使得提取复杂信号和短信号的瞬时 参数成为了可能。根据希尔伯特变换，得到相应的解析表达式， 为了降低信号中的抽样率，让它只含有正频率成分。其解析信 号的实部和虚部分别为实信号本身和相应的希尔伯特变换，解 析信号的模代表信号的包络。
轴承基础知识演示ppt(ppt)
Speed 速度
7500r/min
6307.ZZ 33 200N
8500r/min
Using L10h Equation, 使用L10h方程式
( ) L10h = _1_0_0_0__0_0_0 __3_3_2_0__0_ 3 60 x 1000 3000
L10h = 20 332 hours
Customer requirements = 20 000 hours 顾客要求= 20，000 小时
一位工程师想要为他的印刷机挑选一个匹配的滚珠轴
An engineer wExaamnplet.s.contto select a ball bearing for his printing machine.
转速 Speed, n = 1000 r/min. 恒定负荷Constant Load, Fr = 3000N.
This apply to Bearing Bore Dia. From 20mm to 490mm
只是适用于内孔直径范围在20mm-490mm之间的轴承
Envelope Based on ABMA Std. 20 & ISO 15
目前SRB产品范围
CURRENT SRB PRODUCT RANGE:
压钢罩(J)
Shield/Seal
防尘盖 (ZR)/(ZZ/2ZR)
密封圈 (RS1/RSR)/(2RS1/2
RSR)
RADIAL & AXIAL CLEARANCE
径向和轴向间隙
Radial
Clearance
径向间隙
Radial clearan
ce
Axial clearance
Axial Clearance
轴承基本知识PPT优秀课件
SKF平台
传动产品
轴承的作用
• 减少摩擦 • 承载负荷 • 引导运动
轴承的发展
滑动摩擦
加入滚动体
加入硬化的内圈 和外圈、保持架
轴承的组成
一般的滚动轴承是由内圈、外圈、滚 动体和保持架而组成。某些轴承可根据应用 的需要而配上密封或防尘盖。
保持架的功能
• 防止滚动体间的直接接触以减少摩擦和产 生热量
• 引导滚动体 • 提供润滑空间 • 有利于轴承的安装和拆卸
保持架的种类
保持架的材料不同可分为： • 尼龙保持架 • 钢保持架 • 铜保持架 保持架的结构不同分为： • 冲压保持架 • 实体保持架 • 支柱型保持架
尼龙保持架
• 重量轻、弹性强、良好的滑动性能、良好 的边界润滑性能。
• 运行温度＜120℃
• 接触角有40°(B) 、 30°(C)和25°(AC)
四点角接触球轴承
•
这种轴承可承受径向
载荷以及作用于两个方向
上的轴向载荷。这种轴承
提供刚性高的轴承配置，
并能够承受倾覆力矩。占
用空间比两个单列角接触
小。
• 型号表示为： 5XXX 3XXX
四点接触球轴承
• 仅可承受轴向负荷、径向负荷， 但径向负载仅为轴向负荷的一小 部分。轴承型号加前缀QJ。如 QJ207N2MA，QJ207MA。
• 业务遍布全球130多个国家及 地区
• 拥有80家生产工厂及39,800名 员工
• 于70个国家拥有90家销售公司 • .20,000家加盟经销及分销商 • 全球每日服务30,000个客户及
货物运送到172国/地区 • 28个物流货物中心 • 公司己取得
• ISSKF不锈钢轴承的型号以前缀W表示，例如， W 626-2Z。
轴承检测技术培训教材 ppt课件
轴承检测技术基础知识gbt41992003gbt41992003滚动轴承公差定义滚滚vdipcirvdspvdmpsdsdilikivbs其余2508轴承检测技术基础知识分类机械行业术语轴承行业惯称代号上偏差单一内外上偏差dsds下偏差单一内外下偏差dsds上偏差单一平面平均内外径上偏差dmpdmp下偏差单一平面平均内外径下偏差dmpdmp高度偏差内外圈单一宽度偏差bscs外切圆偏差滚动体组平均外径偏差无内圈向心轴承ewm内切圆偏差滚动体组平均内径偏差无内圈向心轴承fwm尺寸公差及形位公差符号分类机械行业术语轴承行业惯称代号符号直线度内外圈滚道直线度lilelw平面度轴圈座圈底面平面度apiape圆度误差cir圆柱度圆柱度误差dmpdmp平均内外径变动量dmpdmp线轮廓度曲率半径偏差cur椭圆度单一平面内外变动量dspdsp尺寸公差及形位公差符号分类机械行业术语轴承行业惯称代号符号球形误差钢球sph球直径变动量钢球dws批长度变动量滚子lwl批直径变动量滚动体dwl表面粗糙度表面粗糙度ra端面跳动滚子端面跳动sdw滚子直径规值间距igl尺寸公差及形位公差符号分类机械行业术语轴承行业惯称代号符号平行差套圈宽度变动量cs垂直差外圈外表面对端面的垂直差sd倾斜度圆锥轴承内外圈滚道母线对基准端面倾斜度变动量sdi同轴度厚度变动量向心轴承keki径向圆跳动内外圈一滚道对另一滚道的径向圆跳动kirker厚度变动量推力轴承sise端面圆跳动内圈端面对内孔的垂直差sd尺寸公差及形位公差符号成套轴承公称宽度滚动轴承公差术语符号与字母的含义
△Bs、△Cs、∨Bs、∨Cs测量示意
PPT课件
45
三、滚动轴承尺寸公差测量
内圈滚道宽度与变动量测量示意
PPT课件
46
三、滚动轴承尺寸公差测量
比较测量法： 借助“轴承比较测量
△Bs、△Cs、∨Bs、∨Cs测量示意
PPT课件
45
三、滚动轴承尺寸公差测量
内圈滚道宽度与变动量测量示意
PPT课件
46
三、滚动轴承尺寸公差测量
比较测量法： 借助“轴承比较测量
轴承特征信号提取
.
基于无量纲参数的特征提取
可以得出外圈故障信号的峰值指标、 脉冲指标、裕度指标和正常信号相比 都偏小，可以作为外圈故障的无量纲 参数特征；内圈故障信号和滚动体故 障信号的波形指标、峭度指标比正常 信号的参数值都要大，同时内圈故障 的各个参数值都小于滚动体故障信号， 因此，这些参数可以作为内圈故障和 滚动体故障的故障特征。无量纲参数 是两个具有相同量纲的量的比值，比 较稳定，可以作为轴承故障的特征并 进行故障特征提取。
.
.
对其模拟轴承信号进行希尔伯特解调变换，提取的包络如图 3-4所示。提取包络之后再经过一次傅里叶变换就可以提取出合 成信号的包络谱，包络谱如图3-5所示。
.
从图 3-5 中可以得出故障频率为 100Hz 左右并且它的倍频 处存在峰值，与调制信号的调制频率是相近的，所以希尔 伯特解调法能够有效的提取出滚动轴承的故障特征。
基于时域分析的轴承特征提取方 法
滚动轴承故障模拟试验平台
.
故障模拟
A、滚动轴承故障模拟：
通过将正常的轴承换成有损坏的轴承。可模拟的轴承故障有：轴承内圈损 坏、外圈损坏、滚动体损坏，轴承安装不佳，轴承座和轴承之间出现松动 等。
B、齿轮故障模拟：
通过将正常的齿轮换成有缺陷的齿轮，能够模拟的齿轮故障有：实验室加 工的齿轮故障有：断齿、划痕、磨损。
.
通过解调后信号的包络谱可以看出，故障特征频率为 130Hz 左右， 并伴有边频带，其二倍频为 280Hz 左右，从表 3-1 中可知，内圈故障 频率为 143.08Hz，与解调信号频谱分析得出的频率有一点误差，但 是频率相近。因此，提取的频率 130Hz 为轴承内圈故障的特征频率。
.
2.滚动轴承外圈故障的特征提取
基于时域分析的滚动轴承 特征提取
基于无量纲参数的特征提取
可以得出外圈故障信号的峰值指标、 脉冲指标、裕度指标和正常信号相比 都偏小，可以作为外圈故障的无量纲 参数特征；内圈故障信号和滚动体故 障信号的波形指标、峭度指标比正常 信号的参数值都要大，同时内圈故障 的各个参数值都小于滚动体故障信号， 因此，这些参数可以作为内圈故障和 滚动体故障的故障特征。无量纲参数 是两个具有相同量纲的量的比值，比 较稳定，可以作为轴承故障的特征并 进行故障特征提取。
.
.
对其模拟轴承信号进行希尔伯特解调变换，提取的包络如图 3-4所示。提取包络之后再经过一次傅里叶变换就可以提取出合 成信号的包络谱，包络谱如图3-5所示。
.
从图 3-5 中可以得出故障频率为 100Hz 左右并且它的倍频 处存在峰值，与调制信号的调制频率是相近的，所以希尔 伯特解调法能够有效的提取出滚动轴承的故障特征。
基于时域分析的轴承特征提取方 法
滚动轴承故障模拟试验平台
.
故障模拟
A、滚动轴承故障模拟：
通过将正常的轴承换成有损坏的轴承。可模拟的轴承故障有：轴承内圈损 坏、外圈损坏、滚动体损坏，轴承安装不佳，轴承座和轴承之间出现松动 等。
B、齿轮故障模拟：
通过将正常的齿轮换成有缺陷的齿轮，能够模拟的齿轮故障有：实验室加 工的齿轮故障有：断齿、划痕、磨损。
.
通过解调后信号的包络谱可以看出，故障特征频率为 130Hz 左右， 并伴有边频带，其二倍频为 280Hz 左右，从表 3-1 中可知，内圈故障 频率为 143.08Hz，与解调信号频谱分析得出的频率有一点误差，但 是频率相近。因此，提取的频率 130Hz 为轴承内圈故障的特征频率。
.
2.滚动轴承外圈故障的特征提取
基于时域分析的滚动轴承 特征提取
滚动轴承检测方法幻灯片PPT
峰值因子参量PF 可以进展滚动轴承的早期诊断，但是随 着轴承故障的开展，信号形状会产生变化，使这个判断法
轴承故障因子
隆启科技
只是使用PF测量法那么，对一个轴承就需要屡次测量并结合振动分 析，对这些屡次的测量数据做综合分析。
DEF轴承故障因子
DEF〔Defect Factor〕的计算法那么根本上保持了峰值因子PF和均方 根参量RMS各自的最主要的优点，见下式：
•安庆石化公司
• 四川达州化肥厂
•镇海炼化检安公司
• 舞阳钢厂新连轧
•齐鲁石化橡胶厂
• 齐鲁石化塑料厂
•吉林石化公司
• 海南炼化
•山东隆升钢铁公司
•青岛炼化公司 •大庆石化公司 •天津石化公司炼油部 •青岛石化公司 •仪征化纤股份 •宜昌南玻硅材料 •上海石化 •金陵石化 •扬子石化 •中石化管道储运公司 •斯比凯可〔山东〕生物制品 •中石化江苏油田 •济南炼化 •广州石化 •茂名石化
振动尖峰能量
隆启科技
gSE的判断标准：
恩泰克公司以图表的形式推荐了振动尖峰能量烈度
澳大利亚堪培拉BHP钢铁公司积累了大量数据，形成了自己的gSE 判断经历准那么〔企业标准〕
转速rpm 600 800 1050 1500 2250 3000
良好 <0.14 < 0.16 < 0.2 < 0.3 < 0.44 < 0.6
必须特别注意当轴承负载过大或轴承润滑不良时，也会导致轴承状态值偏高
高频滤波法
隆启科技
10.振动高频滤波检测法(L方法)
轴承状态值：测量滚动轴承损坏频率可能出现的范 围，并显示其振动速度有效值，作为轴承状态的参 考。一般机械故障如不平衡或不对中等其产生的振 动频率很少超过600Hz，而一般超过频率12000Hz的 振动信号已相当微弱，所以提取这个范围内的振动 值经特定数据处理(分段加权)后定义为轴承状态值。
轴承故障因子
隆启科技
只是使用PF测量法那么，对一个轴承就需要屡次测量并结合振动分 析，对这些屡次的测量数据做综合分析。
DEF轴承故障因子
DEF〔Defect Factor〕的计算法那么根本上保持了峰值因子PF和均方 根参量RMS各自的最主要的优点，见下式：
•安庆石化公司
• 四川达州化肥厂
•镇海炼化检安公司
• 舞阳钢厂新连轧
•齐鲁石化橡胶厂
• 齐鲁石化塑料厂
•吉林石化公司
• 海南炼化
•山东隆升钢铁公司
•青岛炼化公司 •大庆石化公司 •天津石化公司炼油部 •青岛石化公司 •仪征化纤股份 •宜昌南玻硅材料 •上海石化 •金陵石化 •扬子石化 •中石化管道储运公司 •斯比凯可〔山东〕生物制品 •中石化江苏油田 •济南炼化 •广州石化 •茂名石化
振动尖峰能量
隆启科技
gSE的判断标准：
恩泰克公司以图表的形式推荐了振动尖峰能量烈度
澳大利亚堪培拉BHP钢铁公司积累了大量数据，形成了自己的gSE 判断经历准那么〔企业标准〕
转速rpm 600 800 1050 1500 2250 3000
良好 <0.14 < 0.16 < 0.2 < 0.3 < 0.44 < 0.6
必须特别注意当轴承负载过大或轴承润滑不良时，也会导致轴承状态值偏高
高频滤波法
隆启科技
10.振动高频滤波检测法(L方法)
轴承状态值：测量滚动轴承损坏频率可能出现的范 围，并显示其振动速度有效值，作为轴承状态的参 考。一般机械故障如不平衡或不对中等其产生的振 动频率很少超过600Hz，而一般超过频率12000Hz的 振动信号已相当微弱，所以提取这个范围内的振动 值经特定数据处理(分段加权)后定义为轴承状态值。
轴承故障诊断技术 ppt课件
缺点：表面剥落、压痕、裂纹、点蚀等 异常情况诊断效果较差。
基于光纤的故障监测和诊断技术
光纤诊断技术一般用光导纤维束制成位移传感 器发射和接受光纤束，对轴承工况作出判断，该方 法灵敏度高、信噪比大，可以较直接地反映轴承的 制造质量、表面磨损程度、载荷、润滑和间隙情况。
适用：传感器安装在轴承座内的场合。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
滚动轴承故障形式
1.疲劳剥落 2.磨损 3.塑性变形 4.锈蚀 5.断裂 6.胶合 7.保持架损坏
诊断方法：
统计特征参量随时间呈现周期或多周期的变化 规律，具有循环平稳特性。
1.时间平滑周期图法 2.基于调幅和调频信号模型推导出循环域解调 方法 3.基于谱相关密度
非平稳信号的监测和诊断技术
时频信号分析
1.小波分析
2.振动信号的改进小波包分析
3.改进的时频分析
4.高阶谱
5.1
1 2
维谱分析
6.分形维数方法
适用：疲劳剥落、变形、压痕、局部腐蚀 等故障进行监测与诊断
低频分析法和幅值参数指标分析法
轴承故障特征频率：
轴承振动信号中的许多统计特征参量随着故障的性质及严 重程度发生变化，可以作为轴承故障监测和诊断的依据：
设x i 为采集到的振动序列，i 0,1,2...n
峰值和均方根值是有量纲的参数，峰值因子、 峭度因子、波形因子、脉冲因子、裕度因子是无量 纲的参数。
缺点：专用设备价格比较昂贵，局限性。
基于油膜电阻的故障监测和诊断技术
原理：如果轴承在运转过程中,滚道和滚
动体之间形成很好的油膜，则内外圈的电阻 值可达兆欧姆以上，但当润滑油膜遭到破坏 后,则内外圈之间的电阻可降低至零欧姆。
基于光纤的故障监测和诊断技术
光纤诊断技术一般用光导纤维束制成位移传感 器发射和接受光纤束，对轴承工况作出判断，该方 法灵敏度高、信噪比大，可以较直接地反映轴承的 制造质量、表面磨损程度、载荷、润滑和间隙情况。
适用：传感器安装在轴承座内的场合。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
滚动轴承故障形式
1.疲劳剥落 2.磨损 3.塑性变形 4.锈蚀 5.断裂 6.胶合 7.保持架损坏
诊断方法：
统计特征参量随时间呈现周期或多周期的变化 规律，具有循环平稳特性。
1.时间平滑周期图法 2.基于调幅和调频信号模型推导出循环域解调 方法 3.基于谱相关密度
非平稳信号的监测和诊断技术
时频信号分析
1.小波分析
2.振动信号的改进小波包分析
3.改进的时频分析
4.高阶谱
5.1
1 2
维谱分析
6.分形维数方法
适用：疲劳剥落、变形、压痕、局部腐蚀 等故障进行监测与诊断
低频分析法和幅值参数指标分析法
轴承故障特征频率：
轴承振动信号中的许多统计特征参量随着故障的性质及严 重程度发生变化，可以作为轴承故障监测和诊断的依据：
设x i 为采集到的振动序列，i 0,1,2...n
峰值和均方根值是有量纲的参数，峰值因子、 峭度因子、波形因子、脉冲因子、裕度因子是无量 纲的参数。
缺点：专用设备价格比较昂贵，局限性。
基于油膜电阻的故障监测和诊断技术
原理：如果轴承在运转过程中,滚道和滚
动体之间形成很好的油膜，则内外圈的电阻 值可达兆欧姆以上，但当润滑油膜遭到破坏 后,则内外圈之间的电阻可降低至零欧姆。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
峭度、脉冲和裕度这三类指标能够有效对冲击类 故障进行诊断，尤其是当早期故障 存在时，这三类指标的值明显变大，随故障的逐 渐变化，这些值增加到某一数值后反而 出现下降的趋势，说明它们对于早期故障是比较 敏感的，但稳定性不是很好。一般情况 下，均方根值的稳定性比较好，但对早期故障信 号不是很敏感。为了获得良好的效果， 把它们同时应用于实际工程中，以兼顾稳定性和 敏感性。
均方根值可用于表示信号的振动能量，对早期故障不是十 分敏感，但其稳定性和重复性相对比较好。
方差和标准差用于表示信号的波动分量
峰值指的是故障信号波形幅值的瞬时单峰最大值。
3
量纲名
定义式
波形指标
峰值指标
脉冲指标
裕度指标
峭度指标
2021
无量纲参数
含义
稳定
表示绝对值的平均值。波形指标的 性好，但其敏感性差
频
率
2021
10
滚动轴承的故障特征频率
为分析轴承各部分工作参数，先做下面的假设： （1）滚道与滚动体间没有相对滑动； （2）承受轴向、径向载荷时每个部分没有变形； （3）内圈回转频率为fi； （4）外圈回转频率为fo； （5）保持架回转频率为（即滚动体公转频率为fc）。 则滚动轴承运动时各点的转动速度为：
2021
2
量纲名 平均值
定义式
均方值
均方根值
方均根值
方差 标准差 峰值
2021
有量纲参数
含义
平均值是指信号波形曲线幅值的平均值，表示幅值变化过 程的中心趋势，可以用于描述信号的稳定性，反应的是信 号变化的静态分量。 用于故障信号的平均能量或者平均功率。如果信号为速度 时，均方值能够描述信号的振动能量；如果信号为位移时， 描述的是信号的位能；如果信号为加速度时，描述的是惯 性力的大小。
2021
13
基于希尔伯特解调的特征提取方法
希尔伯特解调的方法是将希尔伯特变换和共振解调 技术结合在一起，然后提取滚动轴承的故障特征。 该方法先对滚动轴承故障信号进行傅里叶变换，利 用带通滤波器处理傅里叶变换后的信号，得到其窄 带信号。对窄带信号进行希尔伯特变换，求出解析 信号，提取它的包络，再利用傅里叶变换可以得到 包络谱。在包络谱中可以得到其特征频率，从而判 断滚动轴承的故障类型。
4
基于时域分析的轴承特征提取方法
滚动轴承故障模拟试验平台
2021
5
故障模拟
A、滚动轴承故障模拟：
通过将正常的轴承换成有损坏的轴承。可模拟的轴承故障有：轴承内圈损 坏、外圈损坏、滚动体损坏，轴承安装不佳，轴承座和轴承之间出现松动 等。
B、齿轮故障模拟：
通过将正常的齿轮换成有缺陷的齿轮，能够模拟的齿轮故障有：实验室加 工的齿轮故障有：断齿、划痕、磨损。
2021
14
希尔伯特变换
在信号分析处理过程中，希尔伯特变换是一种重要的算法工具， 它是把一个一维的、时域函数转换成唯一对应的一个二维时域 解析函数。这个解析函数的模代表了原函数的包络，相角代表 了原函数的相位特性，实现了对信号幅值及相位的解调。
滚动体在外圈滚道上的通过频率ocZf 为：
滚动体在内圈滚道上的通过频率为：
滚动体在保持架上的通过频率为：
保持架旋转频率为：
2021
12
采用 前面的实验平台及轴承。其中实验平台的主轴转 速 N=1200r/min，轴旋转频率为 fi=20Hz ，将以上参数 带入公式得到滚动轴承故障频率的理论计算值如下表 所示。
障模拟平台。通过改变重量，改变部分的安装位置以及各种组件的组合形
式迅速模拟各种故障。被测部件也包括在系统的机械部分，主要有缺陷的
轴承（外圈缺陷、内圈缺陷、滚动体缺陷）；三个备用齿轮；旋转圆盘的
202配1 重块等。
6
基于有量纲参数的特征提取
滚动轴承型号：N205，参数如下表：
滚动体直径 d =7.5mm
是两个具有相同量纲的量的比值，比
较稳定，可以作为轴承故障的特征并
进行故障特征提取。
2021
9
基于希尔伯特解调的滚动轴承特征提取
滚动轴承的特征频率滚 （1） Nhomakorabea珠钢球的固有频率为：
动
轴 承 的 固
当滚动轴承为钢材时， 其内圈和外圈 的固有振动频率
有
振 在自由状态下轴承套圈的径向弯曲振动
动 的固有频率为：
C、轴系故障模拟：
利用调整旋转圆盘上的平衡重量，可以模拟轴不平衡的缺陷包括单面、双 面、叶轮不平衡等，模拟轴安装不对中缺陷是由调整轴座底盘的安装位置 引起的。
d、在不同速度条件下的可变速模拟故障特征，变速范围是 75~1450RPM。
变速驱动电机、轴、齿轮箱、轴承、偏重转盘（2 个）、调速器等组成了故
基于时域分析的滚动轴承 特征提取
机械工程 郑佳文
2021
1
滚动轴承的时域指标
滚动轴承故障信号大部分属于周期性函数，信号的简 谐性、周期性和瞬时脉冲性会比较明显，可以通过分 析故障信号的时域波形曲线从而了解轴承的性能。
通过反应信号波动曲线特征指标的特定参数实现评 估故障信号的变化。常用的时域指标参数有两类： 包括有量纲参数和无量纲参数。
内滚道上一点的速度为
外滚道上一点的速度为：
保持架上一点速度为：
可得保持架的旋转频率为：
某个滚动体在内滚道上的通过频率，即 2021 为保持架相对内圈的回转频率为：11
依据滚动轴承实际的工作情况，定义滚动轴承内圈和外圈 的相对转动频率为
为了分析轴承各部分的工作参数，假设滚动轴承内圈转动， 外圈不动，内圈旋转的速度和轴的旋转速度一样，滚动体 和内圈、外圈之间没有摩擦。同时滚动轴承有 Z 个滚动体， 则滚动轴承故障特征频率理论计算公式为：
轴承节径 D =39mm
滚动体个数 Z =12
接触角 接触角α=0°
设置工作轴的转速 N=1200rpm，采样频率 f =10000Hz ， 采样长度8192
2021
7
四种故障类型的均值稳 定但没有区分度，内圈 故障和滚珠故障的均方 值、方差、标准差比正 常轴承要大一些，且稳 定一些。峰值和最小值 对瞬时现象能够得出正 确的指示值。
2021
8
基于无量纲参数的特征提取
可以得出外圈故障信号的峰值指标、
脉冲指标、裕度指标和正常信号相比
都偏小，可以作为外圈故障的无量纲
参数特征；内圈故障信号和滚动体故
障信号的波形指标、峭度指标比正常
信号的参数值都要大，同时内圈故障
的各个参数值都小于滚动体故障信号，
因此，这些参数可以作为内圈故障和
滚动体故障的故障特征。无量纲参数