滚动轴承故障诊断频谱分析报告
(完整word版)滚动轴承故障诊断分析

滚动轴承故障诊断分析学院名称:机械与汽车工程学院专业班级:学生姓名:学生学号:指导教师姓名:摘要滚动轴承故障诊断本文对滚动轴承的故障形式、故障原因、常用诊断方法等诊断基础和滚动轴承故障的振动机理作了研究,并建立了相应的滚动轴承典型故障(外圈损伤、内圈损伤、滚动体损伤)的理论模型,给出了一些滚动轴承故障诊断常见实例。
通过对滚动轴承故障振动机理的研究可以帮助我们了解滚动轴承故障的本质和特征。
本文对特征参数的提取,理论推导,和过程都进行了详细的阐述,关键词:滚动轴承;故障诊断;特征参数;特征;ABSTRACT :The Rolling fault diagnosisIn the thesis ,the fault types,diagnostic methods an d vibration principle of rolling bearing are discussed.the thesis sets up a series of academic m odels of faulty rolling bearings and lists some sym ptom parameters which often used in fault diagnosis of rolling bearings . the study of vibration prin ciple of rolling bearings can help us to know the essence and feature of rolling bearings.In this paper, the parameters of the extraction, theoretical a nalysis, and process are described in detail. Keywords: Rolling Bearing; Fault Diagnosis; Symptom P arameter; Distinction Index; Distinction Rate0引言:随着科技的发展,现代工业正逐步向生产设备大型化、复杂化、高速化和自动化方向发展,在提高生产率、降低成本、节约能源、减少废品率、保证产品质量等方面具有很大的优势。
轴承故障分析报告

轴承故障分析报告一、背景介绍轴承是各种旋转机械中重要的部件之一,它承受了机械旋转运动的负载和传动力,起到支撑和减少摩擦的作用。
然而,由于各种原因,轴承可能会出现故障,导致机械设备的运行不稳定甚至完全停止。
本报告旨在对轴承故障进行深入分析,以便于找到准确的故障原因,并提出有效的解决方案。
二、故障现象描述轴承故障表现为摩擦、振动、噪音、过热等现象,严重时会引发机械设备的停机。
根据收集到的数据和实验观测,我们对轴承故障的主要表现进行了详细描述和分析。
1. 摩擦:轴承故障常会导致摩擦增加,表现为机械设备运行时需要更大的驱动力,摩擦力增大,导致设备运转困难。
2. 振动:轴承在故障时容易产生振动,振动幅度与故障严重程度相关。
振动会产生共振效应,进一步损坏轴承及周围零部件。
3. 噪音:轴承故障还会引起设备噪音的增加,噪音的音量和频率可能随故障类型和程度而变化。
噪音不仅影响设备正常运行,还会给操作者带来不适。
4. 过热:当轴承故障时,摩擦产生的热量不容易散发,会导致轴承和周围零部件温度升高。
长时间高温运行会导致轴承材料变形、润滑油变质等,从而进一步加速轴承的损坏。
三、故障原因分析根据现场检查、数据分析和历史经验,我们对轴承故障的原因进行了深入分析。
1. 润滑不良:当轴承润滑不足时,摩擦增大,易引发故障。
例如,润滑油过少、过期或污染严重,都会导致润滑效果下降,增加轴承故障的风险。
2. 轴承安装不当:轴承安装时若不符合规范,也容易引发故障。
例如,轴承严重偏心、过紧或过松的安装都会导致轴承运行不稳,容易损坏。
3. 轴承质量问题:低质量轴承在生产、选配或运输过程中可能出现各种缺陷,加速了其寿命的衰减。
因此,轴承质量问题可能是轴承故障的主要原因之一。
4. 过载运行:当机械设备长时间以及超过设计负荷运行时,轴承容易承受过大的力,造成轴承过早磨损和故障。
四、解决方案提议针对轴承故障的原因,我们提出以下解决方案以预防和解决轴承故障。
关于滚动轴承故障诊断方法的研究报告

关于滚动轴承故障诊断方法的研究课程:学院:班级:指导教师:姓名:学号:完成日期:2015年12月15日目录第一章研究背景1进行滚动轴承故障检测与诊断的背景与意义 (01)1.1滚动轴承故障检测与诊断领域背景 (01)1.2进行滚动轴承故障检测与诊断的意义 (01)2常见的滚动轴承结构 (01)3常见的滚动轴承故障形式 (02)4滚动轴承故障监测与诊断的一般步骤 (03)4.1常见的滚动轴承故障信息获取方法 (04)4.1.1温度监测法 (04)4.1.2振动监测法 (04)4.1.3油液监测法 (04)4.1.4光纤监测法 (04)4.1.5声发射法 (05)4.2常见的滚动轴承故障特征提取方法 (05)4.2.1基于传统时域统计参数的特征提取 (05)4.2.2基于频域和时频分析特征提取 (05)4.2.3基于非线性参数的特征提取 (05)4.3常见的滚动轴承故障状态模式识别 (06)4.3.1人工神经网络 (06)4.3.2隐马尔可夫模型 (07)4.3.3支持向量机 (07)5常见的用于滚动轴承故障检测与诊断的传感器 (07)5.1传感器的灵敏度 (07)5.2滚动轴承故障诊断领域中用到的振动传感器 (08)5.3滚动轴承故障诊断领域中用到的加速度传感器 (08)5.4滚动轴承故障诊断领域中用到的压电式加速度传感器 (08)6常用的滚动轴承故障诊断与检测的分析方法 (09)6.1基于流行学习法的滚动轴承故障诊断和检测方法 (09)6.2基于无量纲指标与波谱分析的滚动轴承故障诊断方法 (10)6.3基于谱峭度及原子分解的滚动轴承故障诊断方法 (10)6.4基于模型辨识的滚动轴承故障诊断方法 (10)6.5基于EMD的滚动轴承故障灰色诊断方法 (11)6.6基于近邻元分析的滚动轴承故障诊断方法 (11)6.7基于LMD的滚动轴承故障诊断方法 (11)6.8基于BP神经网络的滚动轴承故障诊断方法 (12)6.9基于量子遗传算法和谱峭度法相结合的滚动轴承故障诊断方法 (12)6.10基于EMD和相关系数的希尔伯特振动分解滚动轴承检测方法 (12)6.11基于奇异谱分析和连续隐马尔可夫模型的故障诊断方法 (12)6.12基于改进的固有时间尺度分解和鲁棒回归变量预测模式诊断 (13)6.13基于多尺度模糊熵变预测模型的滚动轴承故障诊断方法 (13)7本文思路及容安排 (13)第二章滚动轴承故障检测与诊断1系统设计与滚动轴承故障信息获取 (14)2原始数据零均值化处理 (14)2.1数据零均值化的意义 (14)2.2时域中零均值化效果 (14)2.3频域中零均值化效果 (15)3滚动轴承故障诊断与检测分析方法 (16)3.1时域分析法 (16)3.1.1时域特征值提取 (18)3.1.2时域特征值归一化处理 (18)3.1.3时域特征比较 (21)3.2频域分析法 (21)3.2.1频域特征提取 (24)3.2.2频域特征值归一化处理 (26)3.2.3频域特征比较 (28)4滚动轴承故障诊断与检测模式识别 (29)4.1 BP神经网络 (30)4.2输入层、输出层和隐层的设计 (31)4.3 BP神经网络的识别和测试 (31)4.3.1数据预处理 (31)4.3.2神经网络识别 (32)4.3.3神经网络测试 (35)5误差分析与综合评价 (35)5.1方案设计与误差分析 (35)5.2综合评价 (35)6方案优化与能力提升思考 (36)6.1针对本文方案的优化 (36)6.1.1故障信息获取手段的优化 (36)6.1.2故障特征提取手段的优化 (36)6.1.3故障模式识别手段的优化 (38)6.2对成分复杂的原始振动信号进行分析 (38)6.3当需要精确判断故障发生的位置时 (38)第三章结束语参考文献 (39)附录MATLAB程序代码 (41)第一章研究背景一、进行滚动轴承故障检测与诊断的背景与意义1.1滚动轴承故障检测与诊断领域背景通过查阅文献[1]相关案例,可以很容易地得到一种结论:随着工业的发展进步,旋转机械日益向集成化、大型化、高速化和智能化的方向发展。
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。
滚动轴承故障诊断频谱分析报告

滚动轴承故障诊断1(之国外专家版)滚动轴承故障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*。
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。
1、频谱特征故障轴承会产生与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。
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。
2、扰动频率计算有四个与轴承相关的扰动频率:球过内圈频率(BPI)、球过外圈频率(BPO)、保持架频率(FT)和球的自旋频率(BS)。
轴承的四个物理参数:球的数量、球的直径、节径和接触角。
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,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。
滚动轴承故障频谱分析

元件打击内外环跑道上的缺陷的间断的冲击激起它们的自振频
率。但故障扩展到微观大小时,它们开始激起这些轴承零部件
的自振频率,成为“第二个检测症兆”。故障恶化时,可引起更大
的冲击,这些更大的冲击产生更大的自振频率尖峰响应。磨损
严重时,在这些共振附近出现更多频率分量,它们中许多是这
些自振频率的 1X 转速的边带(往往,这些调制尖峰以轴承的故
华电福建湄洲湾火电营运分公司-滚动轴承故障频谱分析
频率、BSF-滚动体故障频率、BPOR-内环故障频率、BPIR外环故障频率。 FTF、BSF、BPOR、BPIR 简易计算公式。 轴承故障频率都是转速频率的非整数倍。 正常情况下滚动轴承故障频率不应存在,当存在轴承故障 频率时,可以说明轴承至少发出初始故障信号。然而,应 该明确一点:这些轴承故障频率的出现未必意味着轴承内 一定是轴承已损坏,由于轴承润滑不佳,发生金属对金属 的接触,轴承承受不适当的负载(过大的压配合-过盈配合 偏大,对不承受轴向推力的轴承施加了轴向推力,推力轴 承反向安装等等),也将出现轴承的故障频率。 内环故障频率+外环故障频率=滚动体通过频率(Nb×X)。 无论是内环还是外环故障,都有 1X 转速的边带,不转的 环边带要比转动的环边带多。如果内环两侧被 1X 转速边 带族环绕时,说明损坏的程度更严重。 解释内、外环故障往往伴有 1X 转速频率的边带? 内环、外环故障频率的相对幅值:外环故障频率的幅值高 于内环故障频率的幅值,只要是传感器靠近外环的原因。 轴承故障频率通常出现的次序:通常轴承故障的顺序轴承 内和外环→滚动体和保持架。此后,保持架故障频率以基 频或以其它频率的边带形式出现。滚动体故障频率有时以 边带形式出现在轴承内环/外环故障频率的左右侧。
滚动轴承故障诊断分析与典型案例

五、滚动轴承故障案例
案例2—某电厂#3炉B吸风机推力轴承故障
2019年12月28日,生产实时数据#3锅炉B吸风机振动值在逐步增大。2020年1月7日, 风机在线水平振动为6.1mm/s(轴承箱),而就地测量振动值为1.8mm/s(机壳)。于8 日7点14分停风机进行检查,未发现故障点,叶轮上有少量积灰,予以清理,8日22点41 分启动风机运行,在线振动值在5.0mm/s左右。
风机解体发现的主要问题
1、吸风机推力轴承滚动体、内圈、外圈有较大的麻坑。 2、检查轴承箱,底部有金属屑。 3、解体轮毂,发现#6叶片对应的叶柄轴承,滚珠有一道沟痕,长×宽×深约
15×2×2mm。 4、振动测点信号线老化。
五、滚动轴承故障案例
案例2—某电厂#3炉B吸风机推力轴承故障
检修主要内容及更换的备品配件
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三、滚动轴承故障特征频率
滚动轴承故障频率 计算经验公式:
外环故障频率:
BPFOr≌ 0.4Nn
内环故障频率: BPFIr≌ 0.6Nn
保持架故障频率: FTFr≌ 0.4N n=滚动体数目; N=轴的转速。
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三、滚动轴承故障特征频率
轴承故障特征频率特点:
1、轴承的故障频率与其他故障频率不同; 2、轴承故障频率是转速频率的非整数倍; 3、内外环故障频率的和频=“轴承滚动体通过频率”(滚动体个数×RPM); 4、轴承内环故障频率往往伴有1X转速频率的边带; 5、轴承外环故障频率的幅值高于轴承内环故障频率的幅值; 6、轴承故障一般在发展到滚动体和保持架出现故障之前首先出现的是内环或外环故障频率;
五、滚动轴承故障案例
案例1—#8机A凝结水泵轴承故障
基于时域和频域分析的滚动轴承故障诊断

基于时域和频域分析的滚动轴承故障诊断一、本文概述随着工业技术的不断发展,滚动轴承作为旋转机械中的关键部件,其运行状态直接影响到设备的性能与安全性。
然而,由于工作环境的恶劣、长时间运行以及维护不当等因素,滚动轴承常常会出现各种故障,如疲劳剥落、磨损、裂纹等。
这些故障不仅会降低设备的运行效率,还可能引发严重的安全事故。
因此,对滚动轴承进行故障诊断技术的研究具有重要意义。
本文旨在探讨基于时域和频域分析的滚动轴承故障诊断方法。
文章将简要介绍滚动轴承的工作原理及其常见故障类型,为后续的分析和诊断奠定基础。
然后,重点阐述时域分析和频域分析的基本原理及其在滚动轴承故障诊断中的应用。
时域分析主要关注轴承振动信号的时序特征,通过提取信号中的幅值、相位、频率等信息,揭示轴承的运行状态。
而频域分析则通过对信号进行频谱转换,分析轴承在不同频率下的振动特性,进一步识别潜在的故障特征。
通过结合时域和频域分析,本文旨在提供一种全面、有效的滚动轴承故障诊断方法。
这种方法不仅能够准确识别轴承的故障类型,还能对故障程度进行定量评估,为设备的维护和管理提供有力支持。
本文还将对现有的故障诊断方法进行比较和评价,探讨各种方法的优缺点及适用范围,为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
二、滚动轴承故障类型及原因滚动轴承作为机械设备中的重要组成部分,其运行状态直接影响到整个设备的性能和稳定性。
因此,对滚动轴承的故障诊断至关重要。
滚动轴承的故障类型多种多样,主要包括疲劳剥落、磨损、腐蚀、裂纹和塑性变形等。
这些故障的产生往往与多种因素有关,如材料质量、制造工艺、运行环境、操作维护等。
疲劳剥落是滚动轴承最常见的故障类型之一,主要是由于轴承在循环应力作用下,材料表面发生疲劳破坏,形成剥落坑。
疲劳剥落的原因主要包括轴承材料的疲劳强度不足、循环应力过大、润滑不良等。
磨损是轴承在运行过程中,由于摩擦力的作用导致材料逐渐损失的现象。
磨损的原因主要包括润滑不良、异物侵入、材料耐磨性不足等。
滚动轴承频谱分析及故障诊断实验报告

广州大学学生实验报告开课学院及实验室: 526室2015年12月26日学院机械与电气工程学院年级、专业、班机械121 姓名吴海明学号1207200014实验课程名称机械故障诊断技术成绩实验项目名称滚动轴承频谱分析及故障诊断指导老师郑文一、实验目的1、进一步熟悉常用信号分析仪器的使用;2、了解常规滚动轴承的结构、特征频率及安装;3、掌握滚动轴承的振动测量及分析方法。
通过运用振动分析手段,完成滚动轴承振动信号的测量及分析,从而提高学生进行数据采集、滚动轴承振动分析及状态评估、故障判断等方面的能力。
二、实验设备1、列出所用振动分析仪器、软件、传感器、温度测试仪器的名称、型号、用途等;●正常滚动轴承型号为:NTN6201●加速度传感器●Data line数据采集器;●ODYSSEY系统;2、振动试验台。
轴承故障模块:故障模块中使用的是6024轴承,并利用特殊方法对轴承进行了故障处理。
轴承模块也设计成方便安装的方式(如图所示),可以快速方便的安装在齿轮箱的输入轴上。
在轴承故障模块的顶部有一个英制螺孔(1/4”-28),用来安装传感器。
轴承模块安装图如下:1、齿轮箱体2、输入轴3、故障轴承4、轴承盖5、M8紧固螺钉6、压紧垫片7、轴承基座8、加载螺钉9、橡胶垫片图轴承故障模块安装示意图三、实验要求1.熟悉实验流程及安全操作要求,实验前正确校准系统。
2.实验过程要清楚各轴承所对应参数的故障频率测量。
3.实验后各轴承按次放回原来位置。
4、绘出振动试验台的结构简图,列出主要结构参数,如电机参数、轴承型号、传动比等。
5、画出测试系统的连接框图。
6、绘出振动试验台测点布置图,说明测量的位置、方向及传感器安装方法等。
7、计算各特征频率,如转速,不平衡、对中不良及轴承损坏等的特征频率。
四、实验操作过程1、仪器连接;2、测试参数选择,如频率范围(要求能测量滚动轴承的各主要频率成分)3、调整齿轮箱大齿轮的位置,使其处于非啮合状态。
滚动轴承的故障诊断

滚动轴承的故障诊断摘要:滚动轴承是机械设备中最常见的零部件,其性能与工况的好坏直接影响到与之相联的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整个机器设备的性能。
研究滚动轴承的失效机理,保证设备的长期安全稳定运行,均有现实的意义。
关键词:滚动轴承;故障;振动;诊断一、振动信号简易诊断法1.振幅值诊断法这里所说的振幅值指峰值XP、均值X(对于简谐振动为半个周期内的平均值,对于轴承冲击振动为经绝对值处理后的平均值)以及均方根值(有效值)Xrms。
这是一种最简单、最常用的诊断法,它是通过将实测的振幅值与判定标准中给定的值进行比较来诊断的。
峰值反映的是某时刻振幅的最大值,因而它适用于像表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断。
另外,对于转速较低的情况(如300r/min以下),也常采用峰值进行诊断。
均值用于诊断的效果与峰值基本一样,其优点是检测值较峰值稳定,但一般用于转速较高的情况(如300r/min以上)。
均方根值是对时间平均的,因而它适用于像磨损之类的振幅值随时间缓慢变化的故障诊断。
2.波形因数诊断法波形因数定义为峰值与均值之比(XP/X )。
该值也是用于滚动轴承简易诊断的有效指标之一。
如图3-1所示,当XP/X 值过大时,表明滚动轴承可能有点蚀;而XP/X 小时,则有可能发生了磨损。
3.波峰因数诊断法波峰因数定义为峰值与均方根值之比(XP/Xrms)。
该值用于滚动轴承简易诊断的优点在于它不受轴承尺寸、转速及载荷的影响,也不受传感器、放大器等一、二次仪表灵敏度变化的影响。
该值适用于点蚀类故障的诊断。
通过对XP/Xrms值随时间变化趋势的监测,可以有效地对滚动轴承故障进行早期预报,并能反映故障的发展变化趋势。
当滚动轴承无故障时,XP/Xrms,为一较小的稳定值;一旦轴承出现了损伤,则会产生冲击信号,振动峰值明显增大,但此时均方根值尚无明显的增大,故XP/Xrms增大;当故障不断扩展,峰值逐步达到极限值后,均方根值则开始增大,XP/Xrms逐步减小,直至恢复到无故障时的大小。
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。
滚动轴承四个部件故障频谱出现情况分析

1 滚动轴承部件的故障频率是转速(N)的分数倍。
2 故障频率按频率高低排列保持架、滚子、外环、内环。
3 滚动轴承的故障频率是如何产生?从物理意义上解释?4 保持架频率FTF一般不以基频出现。
以基频方式出现以FTF的谐频出现为BSF故障频率的边带为BPFO故障频率的边带(差频、和频方式)为BPFI故障频率边带(差频、和频方式)同时伴随BSF故障频率,但滚动体不一定损坏5 滚珠、滚棒的频率BSF以其基频出现同时伴随FTF的基频出现为BPFO、BPFI故障频率的边带X个滚珠有问题,则产生X*BSF频率6 BPFO以基频及谐频出现N为边带(加、减)以FTF为边带以BSF为边带7 BPFI基频及谐频N为边带(加、减)8 内、外环故障频率的和频=滚动体通过频率9 判别轴承损坏程度在同一机器上幅值越大、损坏程度越大。
对于越低的转速,其幅值虽小,但损坏程度也大。
对于轴承故障频率的允许振动幅值没有一个标准,因受机器类型、转速、轴承故障传递通路有关。
BPFI、BPFO有N、FTF、BSF边带,指示损坏严重。
轴承故障频率存在谐波频率,如果这些频率还伴有1X转速频率或轴承其它故障频率边带的话,这时轴承的损坏、磨损将与测量所得的幅值没有关系,将说明轴承损坏严重,应尽快更换轴承。
即使有明显的滚动体故障,但不会出现BSF的基频或其谐频,而以其它频率的边带出现。
BPFI、BPFO→谐波BPFI、BPFO→BPFI、BPFO带有1X 转速边带。
在滚动轴承故障频率分析中,强调的不是幅值而是频率中的成份。
但故障进一步恶化时,其幅值反而下降。
(上述资料由麦子-Maize整理,参考ENTEK故障诊断一书,由吴震球先生翻译)。
滚动轴承故障频谱特征分析

发电厂中的滚动机械很多,作为重要部件的滚动轴承广泛用于电厂各类机械驱动系统中。
滚动轴承的作用是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减少摩擦损失,是一种精密的机械元件。
滚动轴承具有使用维护方便,工作可靠,起动性能好,在中等速度下承载能力较高等优势,也有减振能力较差,高速时寿命低,声响较大等劣势。
工作中的滚动轴承即使润滑良好,安装正确,防尘防潮严密,运转正常,最终也会因为滚动接触表面的疲劳而失效。
滚动轴承的损坏会导致机械系统出现故障,严重情况下甚至会造成人身伤害。
为保证机械系统的正确运行以及人身安全,需要采取有效的轴承故障分析方法,尽早发现故障以采取应对措施。
一、滚动轴承常见故障1.磨损。
滚动轴承内滚道与滚动体的相对运动会产生磨损;多尘环境中外界的尘土、杂质侵入到轴承内,也会使滚道与滚动体表面产生磨损;润滑不良,还会产生黏着磨损,这种黏着磨损随着轴承转速越高会日益加剧。
还有一种微振磨损,即滚动轴承不旋转但出于振动中时,滚动体与滚道接触面间存在往复的微小滑动,在滚道上产生波纹状的磨痕。
磨损产生后,表面粗糙度增大,轴承游隙加大,运动精度降低,噪声和振动都会增强。
2.疲劳剥落。
工作时轴承滚动体表面与滚道由于交变载荷的作用,先在轴承表面下一定深度处产生裂纹,裂纹逐步扩展至接触表层产生剥落坑,随着时间的增长剥落坑进一步增大会导致滚动体或滚道的局部表层金属大面积剥落,使轴承产生振动和噪声。
3.腐蚀。
当有电流通过滚动轴承内部时,滚动体和滚道间接触点处引起火花使轴承表面局部熔融,产生波纹状凹凸不平;水分、空气水分的直接侵入滚动轴承也会引起轴承表面的锈蚀。
此外,轴承套圈在轴颈或座孔中的微小相对运动也会造成微振腐蚀。
4.塑性变形。
热变形引起的额外载荷、过大的静载荷或冲击载荷、高硬度异物的侵入等情况的发生,会在滚动轴承滚道表面形成划痕或不均匀的凹痕,压痕产生后会进一步加大冲击载荷引起附近表面的剥落,引起轴承塑性变形,进一步加剧轴承振动和噪声。
滚动轴承频谱分析

轴承故障特征频率的特点
1. 2. 3. 4. 轴承的故障频率与其他故障频率不同 ; 轴承故障频率是转速频率的非整数倍 ; 内外环故障频率的和频=“轴承滚动体通过频率” (滚动体个数 ×RPM) 轴承内环故障频率往往伴有1 X转速频率的边带
轴承故障特征频率的特点
5. 6. 7. 8. 9. 轴承外环故障频率的幅值高于轴承内环故障频率的幅值; 轴承故障一般在发展到滚动体和保持架出现故障之前首先出现的是内环或 外环故障频率; 轴承保持架故障频率(FTF)通常不是以其基频出现 ; 当滚动体本身出现故障时,往往会产生不仅滚动体故障频率(BSF),还有 保持架故障频率(FTF); 轴承保持架断裂时,可能出现滚动体旋转故障频率 ;
4. 振动总量比较小,无离散的轴承故障频率尖峰
5. 剩余寿命大于10%
II. 第二阶段
1. 噪声略增大 2. 温度正常 3. 超声,声发射,振动尖峰能量有大的增加,轴承外环有缺陷, 4. 振动总量略增大(振动加速度总量和振动速度总量) 5. 对数刻度频谱上可清楚看到轴承故障频率,线性刻度频谱上难得看到,噪声地平 明显提高 6. 剩余寿命5%
n=滚动体数目; N=轴的转速。
注:1.滚动轴承没有滑动;2.滚动轴承几何尺寸没有变化; 3.轴承外环固定不旋转.
经验公式
滚动轴承故障频率计算(4)
外环故障频率: BPFOe≌N(0.5n-1.2) 内环故障频率: BPFIe≌N(0.5n+1.2) 滚动体故障频率: BSFe≌N(0.2n-1.2/n) 保持架故障频率: FTFe≌N(0.5-1.2/n)
机器振动特征分析
滚动轴承故障
写给振动诊断爱好者: 本人从事从事振动诊断专业20余年,诊断各类振动故障几百次, 现场动平衡千余次,从中体会颇多,即使同一故障,不同的设备类 型表现特征也不尽相同,深知靠一己之力,穷其一生,也难窥十之 一二,在此愿借助这一平台分享个人的一些诊断经验,抛砖引玉, 与志趣相同者共同探讨现场设备振动问题。最终将之打造成为能够 合众人之力及时解决现场问题公众平台 平台刚刚建立已经汇集从事振动诊断者数十人,诚邀您的加入, 众人拾柴火焰高,觉得平台还有可取之处,请你转发!!!,若无可 取之处请您取消关注。 微信公众平台名称:振动诊断与转子平衡 微信公众号:zhend96 公众号二维码:
故障诊断滚动轴承读书报告

《机械故障诊断技术》读书报告滚动轴承诊断案例分析综述Summary of Case Analysis of Rolling Bearing Diagnosis学院:机械与汽车工程学院专业:测控技术与仪器班级:13测控班:学号:13023150指导教师:冬学年学期:2016—2017学年第一学期摘要随着科技的发展,现代工业的高速发展,工业设备的更新换代。
工业正逐步向生产设备大型化、高速化、自动化方向发展,这使得生产率有了大幅度的提高,成本的降低,能源的节约,并且产品质量方面得到了极大的保证。
但是,由于故障所引起的灾难性事故及其所造成的对生命与财产的损失和对环境的破坏等也是很严重的。
滚动轴承是机械设备中最常见的零部件,其性能与工况的好坏直接影响到与之相联的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整个机器设备的性能。
因此,研究滚动轴承的失效机理,提出相应的预防和维护措施,对于降低设备的维修费用,延长设备维修周期,提高经济效益,保证设备的长期安全稳定运行,均有现实的意义。
关键词:滚动轴承;故障诊断;监测方法;发展趋势AbstractWith the development of science and technology, the rapid development of modern industry, industrial upgrading of equipment. The industry is gradually to large scale production equipment, high-speed, automation development direction, which makes the productivity has been greatly improved, reduced cost, energy saving, and the product quality is ensured.However, due to the catastrophic accident caused by the failure of the cause of the loss of life and property and damage to theenvironment is very serious. The rolling bearing is the common component in the mechanical equipment, its performance and working condition directly affects the performance of shaft and connected and installed on the rotary shaft gear the whole machine equipment. Therefore, the failure mechanism of rolling bearing, put forward the corresponding prevention and maintenance measures, to reduce the cost of equipment maintenance, prolong the period of equipment maintenance, improve economic efficiency, ensure the long-term safe and stable operation of equipment, has practical significance.Keywords:Rolling Bearing;Fault Diagnosis; Monitoring Method; Development Trend目录1 机械故障诊断述························································· (1)2 滚动轴承的故障形式 (1)3 滚动轴承产生故障的原因 (2)4 滚动轴承故障诊断分析方法 (2)5 滚动轴承故障诊断案例分析 (2)5.1 123泵轴承的故障诊断分析 (3)5.2 压缩机轴承损伤 (4)5.3 风机滚动轴承故障 (6)5.4 煤气排送机故障 (10)5.5 旋转机械滚动轴承案例 (11)6 结论 (13)参考文献 (14)1 机械故障诊断概述随着科学技术的不断发展与进步,工业设备逐渐趋向复杂,外型向大型化不断发展,系统逐渐实现自动化,这使得生产成本大大降低、生产效率不断提高、残品率有所下降、能源损耗相应减少。
XXXX版滚动轴承故障诊断案例-2

号 频率 (Hz) 频率 (Hz)
1 29.297
30.121
振幅 0.386
绝对误差 (Hz) 0.824
相对误差
可信度%
%
2.73
100
故障部位及 性质分析
II轴转动频率
2 58.594
60.242 1.026
1.648
2.73
100 2×II轴转动频率
3 87.891
90.363 0.639
2.472
35 30 25 20 15 10 5 0
21
a35
2月1日 2月4日 2月17日 2月20日 3月7日 3月10日 3月26日 3月29日 4月13日 4月16日 4月25日 5月7日 5月10日 5月25日 6月5日 6月8日 6月27日
日期
图1 II轴轴频幅值趋势图
由图1可见,在2~6月份轧Ф6.5钢时,吐丝机II轴转动频率的幅值在4 月24日之前维持在0.25m/s2以下,4月24日开始上升,达到0.4m/s2 ,到5月6日达到9.659m/s2,此后到6月27日之间一直维持在8.5m/s2 以上,6月6日最高达到30.82m/s2,说明吐丝机在4月24日(0.4)时 已有故障隐患了,到5月6日幅值发生突变,增大了20多倍,说明此 时吐丝机轴承已经损坏了。
20
(3) 轧Φ6.5钢吐丝机a35测点峭度指标趋势图
吐丝机水平测点峭度趋势
数值
25
20
15
10
a35
5
0
日期
图4 峭度指标趋势图
由图4可见,在2~6月份轧Ф6.5钢时,吐丝机a35测点峭度在4月13 日之前维持在5以下,到4月16日达到14,此后到5月25日之间一直维持 在6.5以上,轴承在正常状态下的峭度为3左右,说明吐丝机在4月13日( 9.4)时已有故障隐患了,到5 月25日后吐丝机a35测点峭度又降到5以下 ,说明此时轴承到已经损坏了。
滚动轴承故障诊断频谱分析

滚动轴承故障诊断1(之国外专家版)【2 】滚动轴承故障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,滚动轴承都是机械中最周详的部件.平日情况下,它们的公役都保持在机械的其余部件的公役的十分之一.但是,多年的实践经验表明,只有10%以下的轴承可以或许运行到设计寿命年限.而大约40%的轴承掉效是因为润滑引起的故障,30%掉效是因为不对中或“卡住”等装配掉误,还有20%的掉效是由过载运用或制作上缺点等其它原因所致.假如机械都进行了精确对中和精确均衡,不在共振频率邻近运转,并且轴承润滑优越,那么机械运行就会异常可*.机械的现实寿命也会接近其设计寿命.然而圆满的是,大多半工业现场都没有做到这些.是以有很多轴承都因为磨损而永远掉效.你的工作是要检测出早期症状并估量故障的轻微程度.振动剖析和磨损颗粒剖析都是很好的诊断办法.1.频谱特点故障轴承会产生与1X基频倍数不完整雷同的振动分量——换言之,它们不是同步的分量.对振动剖析人员而言,假如在振动频谱中发明不同步分量那么极有可能是轴承消失故障的警告旌旗灯号.振动剖析人员应当立时诊断并消除是否是其它故障引起的这些不同步分量.假如看到不同步的波峰,那极有可能与轴承磨损相干.假如同时还有谐波和边频带消失,那么轴承磨损的可能性就异常大——这时刻你甚至不须要再去懂得轴承精确的扰动频率.2.扰动频率盘算有四个与轴承相干的扰动频率:球过内圈频率(BPI).球过外圈频率(BPO).保持架频率(FT)和球的自旋频率(BS).轴承的四个物理参数:球的数量.球的直径.节径和接触角.个中,BPI和BPO 的和等于滚珠/滚柱的数量.例如,假如BPO等于3.2 X,BPI等于4.8 X,那么滚珠/滚柱的数量必定是8.轴承扰动频率的盘算公式如下:留意: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.假如有庇点的滚球/滚柱同时撞击内圈和外圈,那么其频率值应当加倍.须要解释的是因为受到各类现实情况如滑动.打滑.磨损.轴承各参数的不精确(如直径可能不完整精确)等的影响,我们所盘算出来的频率值可能会与真实值有小规模的差异.在检讨进程中你可能会经常涉及到滚珠的数量,对于轴承而言你所能懂得到的信息可能只有滚珠(或滚柱)的数量.假如可以或许依据频谱(或其它地方)肯定个中一个的扰动频率,我们就可以依据它盘算出其它的频率.对于四个扰动频率盘算还有一个近似的经验公式可供参考.对于8~12个滚珠/滚柱的轴承:BPO 平日等于滚珠数量的0.4倍,BPI是滚珠数量的0.6倍,而FT等于0.4 X.3.轴承掉效的九个阶段有人把轴承掉效划分为四个阶段,在此我们为了描写得加倍具体将它细分为九个阶段.第一阶段:在轴承掉效的最初阶段,其频率规模大约在20 KHz~60 KHz之间——或更高.有多种电子装备可以用来检测这些频率,包括峰值能量. HFD. 冲击脉冲. SEE等超音频测量装配.在这个阶段,通俗的频谱上不会消失任何显示.第二阶段:因为轴承上的庇点增大,使它在共振(固有)频率处发出铃啼声.同时该频率还作为载波频率调制轴承的故障频率.第三阶段:消失轴承故障频率.开端的时刻我们只能不雅察到这个频率本身.图中所示为轴承内圈故障时的频谱显示.当轴承磨损进一步加剧后,在故障频率(例子中的BPI)处的波峰值将会升高.大多半情况下波峰值将跟着时光线性增长.第四阶段:跟着故障的成长,故障频率将产生谐波.这表明产生了必定程度的冲击.故障频率的谐波有时可能会比基频波峰更早被发明.是以,我们起首要查找频谱中的非同步波峰,并查证是否有谐波.对应的时域波形中同时也会消失冲击脉冲的显示.故障频率及其谐波的幅值在开端阶段都比较低.假如你仅仅经由过程线性坐标图表来查看数据,很轻易错过这些重要的故障旌旗灯号.是以,建议联合对数坐标来进行剖析,从而实时发明轴承故障的早期显示.假如你想要进行轴承的早期故障预告,那么就应当运用加快度为单位来采集高频时域波形(运用加快度传感器)——也就是说,不要进行积分.加快度能凸起旌旗灯号中的高频成分,这对于我们的运用来说是很幻想的办法.第五阶段:跟着故障状况的恶化,轴承的破坏加倍轻微,振动级将中断升高,同时消失更多的谐波.因为故障自身的性质,这时还会消失边频带.时域波形上的尖峰波将加倍清楚和显著,你甚至可以或许经由过程测量尖峰间的时光距离来盘算故障频率.高频率的轴承检测,如峰值能量和冲击脉冲所得到的趋向都在中断上升.此时引起调制的原因有二个:第一种情况是当内圈消失故障时,假如它位于加载区域时,产生的冲击会加倍激烈,从而产生更高的振幅.当内圈故障地位移出加载区后,其振幅又会降低,并在轴承顶部达到最小值.在这种情况下内圈的故障频率将被(内圈的)扭转频率所调制,于是我们可以在频谱中看到1 X边频带消失.假如滚珠消失问题,也会因雷同的原因,产生调制.当滚珠运转在载荷区会产生比运转在非载荷区更强烈的冲击.越接近载荷区,振幅越高.滚珠沿轴承以保持架频率FT滚动.该频率低于1 X——典范的FT大约等于0.4 X.当我们可以或许从频谱中不雅察到谐波,特别是边频带后,轴承上的磨损就已经可以或许用肉眼不雅察到了.这时刻,你就可以建议改换轴承了.[此贴子已经被admin于2006-11-21 14:27:42编辑过]2006-08-29 12:52滚动轴承故障诊断2第六阶段:1X处的幅值增大,并消失1X的谐波,这是因为磨损引起间隙增大的成果.第七阶段:如今我们看见故障频率及其边频带变成峰丘状,经常被叫作"干草堆".这是因为宽带噪声所致.在*近机械的地方,你还能听到轴承发出的噪声.在这个阶段,高频率的轴承测量量可能会逐渐削减.假如你用测量对象测到的振幅有降低趋向,不要认为是情况消失好转,而应当尽快去定购用来改换的轴承了!第八阶段:频谱中的“干草堆”将中断扩展,谐波跟着松动的增长而增大,高频率的轴承测量显示出的趋向可能会中断降低,但重要的是全部噪声程度都在上升.你能清楚的听到轴承发出的声音,这预示着轴承即将报废.第九阶段:到了这个阶段今后,频谱会变得平直,因为机械已经不能运转了!4.解调频谱及在滚动轴承诊断中的运用振动解调可以在滚动轴承故障成长的初始阶段检测到故障信息,并且可以跟踪轴承的故障成长,在轴承故障的不同阶段中以不同的信息反应轴承不同的故障状况.4-1运用和熟悉解调以上已经阐述了如下事实:在轴承故障的早期阶段可以不雅察到在机械固有频率处的振动.轴承在固有频率上产生“鸣叫”. 轴承的破坏所引起的冲击导致轴承“鸣叫”.是以,我们现实得到的是故障频率的边频带.(如在第二阶段上的图示)在轴承掉效的晚期,我们也能不雅察到在1X边频带或保持架转速的边频带调制,他们分离代表了轴承内圈和滚珠的故障.(如在第五阶段上的图示)4-2解调联合上述两种情况,我们会想:假如可以或许检测到故障频率边频带的轴承共振是否就还能给出异常早的轴承磨损警告呢?答案是肯定的.但是因为测量的是高频低幅旌旗灯号,是以它轻易被其他振源旌旗灯号所掩饰.一种解决办法就是对旌旗灯号进行解调.简略的说,就是起首运用高通滤波器过滤重要的低频成份,然落后行检波,接着为了抗混频还须要运用低通滤波器去除高频旌旗灯号.细心查看频谱,你会在原始旌旗灯号中发明很多振动源,特别是那些比轴承共振幅值还高的地方.假如我们查看时域波形,会发明正弦旌旗灯号与密集的高频杂波相伴.动态的高频杂波起源于轴承的“鸣叫”.起首是要经由过程高通滤波器滤掉落低频旌旗灯号并让高频旌旗灯号经由过程.滤波器可以设置成让高于2000HZ的频率经由过程(用于轴承剖析).成果旌旗灯号仍然包含高频成份,但较高振幅的旌旗灯号应已经被过滤掉落了.时域波形上也只剩下轴承的冲击旌旗灯号,这才是最重要的信息.滚动轴承故障诊断3(续上贴)其次,我们将频率坐标上部的边频带“迭放”到“基带”上.可以用解调器来实现,现实上它就相当于一个典范的整流器(翻转所有的负向旌旗灯号).整流的进程中会去掉落负向旌旗灯号,剩下的就只是正向旌旗灯号了.如(Rectified signal整流旌旗灯号图所示)之后,我们滤掉落来自其他调制源的残余旌旗灯号.一些解调器产品许可手动掌握滤波器,然而大多半情况下该功效都由数据采集器中的抗混频滤波器来完成(基于选择的频率规模). 对时域波形而言,所有的高频信息都被滤掉落.有人也把它叫做“包络检定器”.解调测试最重要的是选择频率规模.一般的原则是:规模应掌握在15~20X(也就是运行速度的15~20倍)之间.我们的目标是要确保最后只留下须要的调制旌旗灯号.机械可能多半会有其他的调制旌旗灯号源,是以最佳的规矩是:把频率规模设定为全部边频带宽度的一半.到最后,留下的旌旗灯号应当是有一系列很强的谐波——这取决于故障的轻微程度了.解调频谱与通俗振动频谱比拟有些不同.你不是依据振幅大小来肯定故障的轻微程度,而是经由过程测量数据间的比较剖析来进行断定,最重要的是将波峰和噪声程度进行比较.一般说来当破坏程度较低时波峰将异常小.跟着故障破坏的进一步成长,振动波峰将逐渐从噪声中凸显出来.当消失轻微故障时,波峰值将凌驾噪声程度约20 dB(100 X).当轴承破坏异常轻微处于前面所述的第七或第八阶段时,噪声程度将上升到接近波峰处.这是一个异常糟糕的旌旗灯号——预示着轴承即将完整掉效!该进程也可实用于机械的其它故障剖析:齿轮啮合剖析.电机电流剖析.电念头气隙偏幸剖析和其它调制旌旗灯号源.(注:在齿轮箱中经常会产生频率调制,这可能导致剖析振幅解调数据时得到错误的成果.这个问题已超出本评论辩论的规模,但必须对此有所熟悉.)轴承的解调测试的一个利益是可以或许关心你查明具体哪个轴承消失了故障.假如你不知道轴承的具体参数,也不知道故障频率,或你知道了故障频率,但机械上有多个同样的轴承.那么我们可以对所有的轴承进行检测,或只取其一个作诊断测试,都能把问题轴承找出.5.冲击脉冲法.峰值能量法.高频检测法等(仅作简略阐述)不同的监测公司往往采用了不同的监测技巧.个中包括:冲击脉冲法.峰值能量法.高频检测法等等.简略的说,这些办法就是运用轴承产生故障时消失的症状进行诊断,故障轴承开端会消失瞬态冲击,然后产生共振或发出鸣啼声.而前面评论辩论的解调技巧将产生一种频谱,冲击脉冲法(SPM).峰值能量法和其它一些技巧则可以或许产生一个(或两个)能显示出趋向的值.跟着趋向值的升高,轴承破坏的可能性也跟着增长.根本道理:由冲击产生的振动把能量注入到所有的频率中.在0-3KHz正常频率段内,因为混有其它振动旌旗灯号源而很难被检测到.但当达到传感器的共振频率时,除了瞬态冲击波外没有其它强的振动旌旗灯号源(不均衡.不对中等都是在较低的频率段显示的故障).是以瞬态冲击可以单独激发传感器产生共振,并使该频率的旌旗灯号被加强.须要留意的是你固然可以从大多半的数据采集体系中得到趋向数据(经由过程峰值能量法.高频检测法等),但你不能仅仅运用这一个读数(冲击脉冲读数)与标准值的比较来断定轴承的状况.因为,我们所运用的传感器并不完整一样,它们可能具有完整不同的共振特点.值得光荣的是,如今已经有公司找到办法来处理这些问题.它们临盆标定了的传感器——使每个传感器都具有雷同的共振特点.该公司也推举(保持)运用特别安装技巧确保与轴承的优越接触,进步测量的可反复性.。
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。
频谱分析_滚动轴承_齿轮和电气故障

低压 (离心) 风机或送风机 – 通常不容易发生这类问题。 BPF(叶片通过频率) – 很少见的故障, 除非频率激发了下游管道系 统的共振频率。 通常是归类为噪声问题, 很少是结构问题。 它几乎不 能引起机械故障,如加速轴承或部件磨损。 紊流 – 能引起低频宽带振动 (低于或略高于 1x rpm)。
2) 回到 gSE 频谱,将振幅单位定为dB。 然后把这个故障频率峰值振幅 和附近的背景噪声比较 (周围的)。 如果差值为 12 - 18 dB, 说明发生了相 当明显的冲击。 如果差值为18+ dB, 说明有大量的冲击发生。 冲击等级 越高, 轴承破坏就越快。 注意 – 有两个主要原因: 如果你使用“过载” 或“幅度” (趋势) 值 而不分析包络频谱,你必须 意识到会有很多不同因素能引起冲击,而这些检测到的信号很多并不是 来自轴承故障。
紊流症状: (1)高频, 随机振动类似气穴。 (2)叶片或叶轮 (螺旋桨) 在通过频率 (指 ‘VPF’以下)振幅大。 (3)VPF谐波振幅大。
注意: 重要的是压缩机和送风机的 VPF是正常的机械振动。 过度依赖 初始读数而不知道正常的运行情况是十分危险的。 振幅也和负载有关, 应该不断地在同等的负载条件下采集读数。 如果压缩机负载或卸载读 数相同,就可采纳。
图 3典型的包络图说明轴承故障频率的影响
滚动轴承频谱分析

轴承故障特征频率的特点
12. 评定的低速机器的轴承状态:
评定尤其是低于100转/分转速的机器轴承状态时,推荐采集时域波形和 (FFT)频谱二者。当转速很低时,滚动体滚动通过轴承内外环上缺陷时发 生的脉冲没有足够能量产生清楚的,可以检测出来的FFT谱中的频率,但 是在时域波形中仍然可能清楚的看出来。
随机的超声频率; 轴承零部件的自振频率; 轴承故障特征频率; 轴承故障的和频及差频。
随机的超声频率振动
滚动轴承初始故障时产生的振动,从滚动轴承安装在设备上直到 它们刚发生故障之前,发生的频率范围从约5000Hz到60000Hz超声 频率范围。包括振动尖峰能量(SpikeEneey),高频加速度(HFD), 冲击脉冲(ShockPules)及其他。通常,以总量值评定轴承的状态, 其频谱数据信息更丰富。
轴承故障原因及其解决
• 污染 – 污染是轴承失效的主要原因之一 – 污染的征兆是在滚道和滚动体表面有点痕,导致振 动加大和磨损 – 清洁环境,工具,规范操作。新轴承的储运。
• 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
– 减少负荷或重新设计
• 过热
– 征兆是滚道,球和保持架变色,金色变为蓝色
– 温度超过400F(204℃)使滚道和滚动体材料退火 – 硬度降低导致轴承承重降低和早期失效 – 严重情况下引起变形,另外温升高会降低和破坏 润滑性能
轴承故障原因及其解决
• 布氏硬度凹痕 – 当负荷超过滚道的弹性极限时产生 – 滚道上的凹痕增加振动(噪声) – 任何静态过负荷和严重冲击产生布氏凹痕 • 伪布式凹痕 – 在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕,光滑, 有明显边界,周围有磨削 – 表明严重的外部振动 – 隔振和使用抗摩添加剂
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滚动轴承故障诊断1(之国外专家版)滚动轴承故障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*。
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。
1、频谱特征故障轴承会产生与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。
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。
2、扰动频率计算有四个与轴承相关的扰动频率:球过内圈频率(BPI)、球过外圈频率(BPO)、保持架频率(FT)和球的自旋频率(BS)。
轴承的四个物理参数:球的数量、球的直径、节径和接触角。
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,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。
在检查过程中你可能会经常涉及到滚珠的数目,对于轴承而言你所能了解到的信息可能只有滚珠(或滚柱)的数目。
如果能够根据频谱(或其它地方)确定其中一个的扰动频率,我们就可以根据它计算出其它的频率。
对于四个扰动频率计算还有一个近似的经验公式可供参考。
对于8~12个滚珠/滚柱的轴承:BPO 通常等于滚珠数量的0.4倍,BPI是滚珠数量的0.6倍,而FT等于0.4 X。
3、轴承失效的九个阶段有人把轴承失效划分为四个阶段,在此我们为了描述得更加详细将它细分为九个阶段。
第一阶段:在轴承失效的最初阶段,其频率范围大约在20 KHz~60 KHz之间——或更高。
有多种电子设备可以用来检测这些频率,包括峰值能量、 HFD、冲击脉冲、 SEE等超音频测量装置。
在这个阶段,普通的频谱上不会出现任何显示。
第二阶段:由于轴承上的庇点增大,使它在共振(固有)频率处发出铃叫声。
同时该频率还作为载波频率调制轴承的故障频率。
第三阶段:出现轴承故障频率。
开始的时候我们只能观察到这个频率本身。
图中所示为轴承内圈故障时的频谱显示。
当轴承磨损进一步加剧后,在故障频率(例子中的BPI)处的波峰值将会升高。
大多数情况下波峰值将随着时间线性增加。
第四阶段:随着故障的发展,故障频率将产生谐波。
这表明发生了一定程度的冲击。
故障频率的谐波有时可能会比基频波峰更早被发现。
因此,我们首先要查找频谱中的非同步波峰,并查证是否有谐波。
对应的时域波形中同时也会出现冲击脉冲的显示。
故障频率及其谐波的幅值在开始阶段都比较低。
如果你仅仅通过线性坐标图表来查看数据,很容易错过这些重要的故障信号。
因此,建议结合对数坐标来进行分析,从而及时发现轴承故障的早期显示。
如果你想要进行轴承的早期故障预报,那么就应该使用加速度为单位来采集高频时域波形(使用加速度传感器)——也就是说,不要进行积分。
加速度能突出信号中的高频成分,这对于我们的应用来说是很理想的方法。
第五阶段:随着故障状态的恶化,轴承的损坏更加严重,振动级将继续升高,同时出现更多的谐波。
由于故障自身的性质,这时还会出现边频带。
时域波形上的尖峰波将更加清晰和明显,你甚至能够通过测量尖峰间的时间间隔来计算故障频率。
高频率的轴承检测,如峰值能量和冲击脉冲所得到的趋势都在持续上升。
此时引起调制的原因有二个:第一种情形是当内圈出现故障时,如果它位于加载区域时,产生的冲击会更加剧烈,从而产生更高的振幅。
当内圈故障位置移出加载区后,其振幅又会降低,并在轴承顶部达到最小值。
在这种情况下内圈的故障频率将被(内圈的)旋转频率所调制,于是我们可以在频谱中看到1 X边频带出现。
如果滚珠出现问题,也会因相同的原因,产生调制。
当滚珠运转在载荷区会产生比运转在非载荷区更强烈的冲击。
越接近载荷区,振幅越高。
滚珠沿轴承以保持架频率FT滚动。
该频率低于1 X——典型的FT大约等于0.4 X。
当我们能够从频谱中观察到谐波,特别是边频带后,轴承上的磨损就已经能够用肉眼观察到了。
这时候,你就可以建议更换轴承了。
[此贴子已经被admin于2006-11-21 14:27:42编辑过]2006-08-29 12:52滚动轴承故障诊断2第六阶段:1X处的幅值增大,并出现1X的谐波,这是由于磨损引起间隙增大的结果。
第七阶段:现在我们看见故障频率及其边频带变成峰丘状,经常被叫作"干草堆"。
这是由于宽带噪声所致。
在*近机器的地方,你还能听到轴承发出的噪声。
在这个阶段,高频率的轴承测量量可能会逐渐减少。
如果你用测量工具测到的振幅有下降趋势,不要以为是情况出现好转,而应该尽快去定购用来更换的轴承了!第八阶段:频谱中的“干草堆”将继续扩大,谐波随着松动的增加而增大,高频率的轴承测量显示出的趋势可能会继续降低,但重要的是整个噪声水平都在上升。
你能清晰的听到轴承发出的声音,这预示着轴承即将报废。
第九阶段:到了这个阶段以后,频谱会变得平直,因为机器已经不能运转了!4、解调频谱及在滚动轴承诊断中的应用振动解调可以在滚动轴承故障发展的初始阶段检测到故障信息,并且可以跟踪轴承的故障发展,在轴承故障的不同阶段中以不同的信息反映轴承不同的故障状态。
4-1使用和认识解调以上已经论述了如下事实:在轴承故障的早期阶段可以观察到在机器固有频率处的振动。
轴承在固有频率上产生“鸣叫”。
轴承的损坏所引起的冲击导致轴承“鸣叫”。
因此,我们实际得到的是故障频率的边频带。
(如在第二阶段上的图示)在轴承失效的晚期,我们也能观察到在1X边频带或保持架转速的边频带调制,他们分别代表了轴承内圈和滚珠的故障。
(如在第五阶段上的图示)4-2解调结合上述两种情形,我们会想:如果能够检测到故障频率边频带的轴承共振是否就还能给出非常早的轴承磨损警告呢?答案是肯定的。
但是由于测量的是高频低幅信号,因此它容易被其他振源信号所掩盖。
一种解决方法就是对信号进行解调。
简单的说,就是首先使用高通滤波器过滤主要的低频成份,然后进行检波,接着为了抗混频还需要使用低通滤波器去除高频信号。
仔细查看频谱,你会在原始信号中发现许多振动源,特别是那些比轴承共振幅值还高的地方。
如果我们查看时域波形,会发现正弦信号与密集的高频杂波相伴。
动态的高频杂波来源于轴承的“鸣叫”。
首先是要通过高通滤波器滤掉低频信号并让高频信号通过。
滤波器可以设置成让高于2000HZ的频率通过(用于轴承分析)。
结果信号仍然包含高频成份,但较高振幅的信号应已经被过滤掉了。
时域波形上也只剩下轴承的冲击信号,这才是最重要的信息。
滚动轴承故障诊断3(续上贴)其次,我们将频率坐标上部的边频带“迭放”到“基带”上。
可以用解调器来实现,实际上它就相当于一个典型的整流器(翻转所有的负向信号)。
整流的过程中会去掉负向信号,剩下的就只是正向信号了。
如(R ectified signal整流信号图所示)之后,我们滤掉来自其他调制源的残余信号。
一些解调器产品允许手动控制滤波器,然而大多数情况下该功能都由数据采集器中的抗混频滤波器来完成(基于选择的频率范围)。
对时域波形而言,所有的高频信息都被滤掉。
有人也把它叫做“包络检定器”。
解调测试最重要的是选择频率范围。
一般的原则是:范围应控制在15~20X(也就是运行速度的15~20倍)之间。
我们的目的是要确保最后只留下需要的调制信号。
机器可能多半会有其他的调制信号源,因此最佳的规则是:把频率范围设定为整个边频带宽度的一半。
到最后,留下的信号应该是有一系列很强的谐波——这取决于故障的严重程度了。
解调频谱与普通振动频谱相比有些不同。
你不是根据振幅大小来确定故障的严重程度,而是通过测量数据间的对比分析来进行判断,最重要的是将波峰和噪声水平进行比较。
一般说来当损坏程度较低时波峰将非常小。
随着故障破坏的进一步发展,振动波峰将逐渐从噪声中凸显出来。
当出现严重故障时,波峰值将高出噪声水平约20 dB(100 X)。
当轴承破坏非常严重处于前面所述的第七或第八阶段时,噪声水平将上升到接近波峰处。
这是一个非常糟糕的信号——预示着轴承即将完全失效!该过程也可适用于机器的其它故障分析:齿轮啮合分析、电机电流分析、电动机气隙偏心分析和其它调制信号源。
(注:在齿轮箱中经常会发生频率调制,这可能导致分析振幅解调数据时得到错误的结果。
这个问题已超出本讨论的范围,但必须对此有所认识。
)轴承的解调测试的一个好处是能够帮助你查明具体哪个轴承出现了故障。
如果你不知道轴承的详细参数,也不知道故障频率,或你知道了故障频率,但机器上有多个同样的轴承。
那么我们可以对所有的轴承进行检测,或只取其一个作诊断测试,都能把问题轴承找出。
5、冲击脉冲法、峰值能量法、高频检测法等(仅作简单论述)不同的监测公司往往采用了不同的监测技术。
其中包括:冲击脉冲法、峰值能量法、高频检测法等等。
简单的说,这些方法就是利用轴承发生故障时出现的症状进行诊断,故障轴承开始会出现瞬态冲击,然后发生共振或发出鸣叫声。
而前面讨论的解调技术将产生一种频谱,冲击脉冲法(SPM)、峰值能量法和其它一些技术则能够产生一个(或两个)能显示出趋势的值。
随着趋势值的升高,轴承损坏的可能性也跟着增加。
基本原理:由冲击产生的振动把能量注入到所有的频率中。
在0-3KHz正常频率段内,因为混有其它振动信号源而很难被检测到。
但当达到传感器的共振频率时,除了瞬态冲击波外没有其它强的振动信号源(不平衡、不对中等都是在较低的频率段显示的故障)。
因此瞬态冲击可以单独激发传感器产生共振,并使该频率的信号被增强。
需要注意的是你虽然可以从大多数的数据采集系统中得到趋势数据(通过峰值能量法、高频检测法等),但你不能仅仅利用这一个读数(冲击脉冲读数)与标准值的比较来判断轴承的状态。