轴承故障诊断PPT优秀课件
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6
• 1. 钢球的谐振频率FBR
• fbr=0.848/2r*(E/2ρ)1/2
E—弹性模量 N/m2 P—滚动元件材料密度 kg/m3 R—滚动元件半径 m
7
• 2. 轴承座圈谐振频率FRR
Frr=K* (K2 –1)*a-2 ( EI／M) -2
a—回转轴线到中性轴半径 m K—共振阶数 I—座圈绕中性轴的惯性矩 m4 M—座圈的单位长度的质量 kg/m
输入轴转速为1484rpm时：
• 2258.3Hz为外圈共振频率 • 调制频率：
34.47Hz外圈故障 23.06Hz滚珠故障
32
33
2 同一减速机另一次测振时结果中间 轴轴承（型号50308）
• 1）、2258.3Hz为外圈共振频率 • 2）、34.32Hz为外圈故障通过频率 • 3）、53.1Hz为内圈故障通过频率
一般ωj ≤ ω/ 2 • 2. 油膜振荡
当转子转速升高到第一临界转速两倍时，而 ωj= ω/2= ωr，此时会产生激 烈振动，振幅突然升高。
ωr —谐振角频率 • 3.油液不结会引起运转不稳
指轴与轴瓦间不能形成稳定油膜来支撑转子运转。
48
三. 滑动轴承轴瓦间隙不当引起的振动。
• 1. 间隙过小——不能形成稳定的油膜层，有 小的高频的振动，间有低频振动。
• * 可以通过瓦温与回油温度即可判别。
• 2. 间隙过大——主振频率为轴频Fo（与不平 衡及平行不对中故障类似）径向振动大。
• 3. * 不同处：A）单一方向定向振动（松动是 上下的）
•
B）振动随负荷增大而增大
•
C）降低油温回有好转
•
D）频谱图上会出现高信频率成分
49
四. 滑动轴承轴瓦碰摩引起振动
动 • 腐蚀: 润滑油中的水分几其它化学物质产
生锈蚀 • 裂纹: 由于磨削或淬火时作用而产生 • 磨粒磨损: 由于磨屑作用而磨损
3
滚动轴承的振动
一 、随机振动 • 由于滚动元件的不圆度及表面的粗糙度
引起； • 又由于轴承工作，使不圆度及 表面粗
糙度增大。
4
5
• 二 滚动轴承各元件的谐振 受机器的各种振动的激励而引起
8
三 滚动体具有缺陷后的振动
1. 内圈有剥落fi=fo/2(1+dcosβ/D) Z 2. 外圈有剥落 fo= fo/2(1+dcosβ/D) Z 3. 滚动体剥落 fb= Dfo/d[1-(d/D)²cos²β] 4. 保持架有故障 fc=fo/2(1- dcosβ)m
9
• Fo—轴承转频率 • Z—滚珠个数 • d—滚珠直径（参阅左图） • D—轴承滚道节径 • β—接触角 • m—断裂数 • *注：不论元件上剥落坑
频率 • q2—37.90MS（26.39HZ）——内圈故障
频率
18
三、SPM（SHOCK PULSE METHOD）和IFD （INCIPIENT FAILURE DETECTION）法
• 原理：对故障所引起的低频（通常是数 KHZ以内）的冲击脉冲激起了高频（数 十倍于冲击频率）共振波形进行包络、 检波、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的共振 解调波形。
• 可用多种参数，如波峰因素、峭度、歪 度等。
•
26
27
五、接触电阻法
• 实例1） 某变速箱输出轴后轴承（型号 50309）滚动体外圈上有点蚀
• 测试时频域信号 •
28
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实例：
• 1、某变速箱输出轴后轴承（型号为 50309）滚动体外圈有点蚀，
• 测试时发现： 时域信号出现调制峰群
30
31
轴承的故障诊断
1
绪言
• 轴承的故障诊断与状态监测是机械设备 故障诊断技术的重要内容。
• 旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占 30%。
• 轴承的运行质量除轴承元件本身的加工 质量外，轴承的安装及装配质量影响很 大。
2
滚动轴承的失效形式
• 疲劳点蚀 : 因受滚动压应力 • 磨损: 因受压力又有与内外座圈的相对滑
有多少，频率不变。
10
四. 裂纹的扩展
• 裂纹的产生及在受载工作中继续扩展， 不但会引起振动，而且能量不会以声发 射形式释放出来。
11
五 轴承各种振动在频谱中的位置
Ⅰ— 各种故障频率范围 Ⅱ— 共振频率范围 Ⅲ— 声发射范围
12
轴承监测与故障诊断方法
• 1. 振动测试 • 2. 噪声测试 • 3. 温度测定 • 4. 油液分析（磨屑分析） • 5. 轴承间隙测定 • 6. 油膜电阻测定
19
20
共振解调波的优点：
• 1）剔除了低频振动干扰 • 2）含有未知的故障信息（即S/N↑） • 对于共振解调波后续处理方法不同，可
分为SPM及IFD法
21
2. SPM法
• 它是应用共振解调波的幅值来进行诊断。共振 解调波通过峰值检波、平均、保持、测得冲击 量值SV。
• 再用一经验公式获得均一化冲击量值 DBN=20log＊2000＊SV／n＊Dº.6
22
23
• 0dB • 20 dB • 35dB
正常状态 显示在绿框 不好状态 显示在黄框 坏的状态 显示在红框
24
3. IFD法
• 该法既应用共振解调波的幅值又利用它 的频率信息，即对共振解调波进行FFT后 做频谱分析，寻找上节中提到的轴承各 元件故障对应的频率。
25
四、振动的简易诊断法
• 可用简易的测振仪来获得轴承工况的信 息。
13
振动（噪声）频谱分析法
14
经时域多段平均处理后
• 50HZ——轴频 • 36.1HZ——保持架通过频率 • 200.91HZ——外圈通过频率 • 380HZ——滚动体通过频率
15
倒频谱分析法 正常滚动轴承的倒频谱分析图
16
有故障滚动轴承频谱图
17
有故障滚动轴承的倒频谱分析图特征值 • q1—9.470MS（105.60HZ）——滚珠故障
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滑动轴承故障及其诊断
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源自文库
一.滑动轴承的故障
• 1. 润滑不良 • 2. 间隙不当（间隙过大，间隙过小） • 3. 轴瓦碰摩
47
二.润滑不良引起的振动
• 1. 半速涡动 ωj=ω/ 2 ω—轴角频率 ωj—轴径中心O’ 绕轴承中心旋转角频率，方向同。
• 1. 产生高频和分频成分，但不是线性， 幅值不稳定
• 2. 与纯间隙不当的振动，频谱更丰富 （包括高、低频）
• 3. 碰摩愈重，1/2分频越突出
• 1. 钢球的谐振频率FBR
• fbr=0.848/2r*(E/2ρ)1/2
E—弹性模量 N/m2 P—滚动元件材料密度 kg/m3 R—滚动元件半径 m
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• 2. 轴承座圈谐振频率FRR
Frr=K* (K2 –1)*a-2 ( EI／M) -2
a—回转轴线到中性轴半径 m K—共振阶数 I—座圈绕中性轴的惯性矩 m4 M—座圈的单位长度的质量 kg/m
输入轴转速为1484rpm时：
• 2258.3Hz为外圈共振频率 • 调制频率：
34.47Hz外圈故障 23.06Hz滚珠故障
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33
2 同一减速机另一次测振时结果中间 轴轴承（型号50308）
• 1）、2258.3Hz为外圈共振频率 • 2）、34.32Hz为外圈故障通过频率 • 3）、53.1Hz为内圈故障通过频率
一般ωj ≤ ω/ 2 • 2. 油膜振荡
当转子转速升高到第一临界转速两倍时，而 ωj= ω/2= ωr，此时会产生激 烈振动，振幅突然升高。
ωr —谐振角频率 • 3.油液不结会引起运转不稳
指轴与轴瓦间不能形成稳定油膜来支撑转子运转。
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三. 滑动轴承轴瓦间隙不当引起的振动。
• 1. 间隙过小——不能形成稳定的油膜层，有 小的高频的振动，间有低频振动。
• * 可以通过瓦温与回油温度即可判别。
• 2. 间隙过大——主振频率为轴频Fo（与不平 衡及平行不对中故障类似）径向振动大。
• 3. * 不同处：A）单一方向定向振动（松动是 上下的）
•
B）振动随负荷增大而增大
•
C）降低油温回有好转
•
D）频谱图上会出现高信频率成分
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四. 滑动轴承轴瓦碰摩引起振动
动 • 腐蚀: 润滑油中的水分几其它化学物质产
生锈蚀 • 裂纹: 由于磨削或淬火时作用而产生 • 磨粒磨损: 由于磨屑作用而磨损
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滚动轴承的振动
一 、随机振动 • 由于滚动元件的不圆度及表面的粗糙度
引起； • 又由于轴承工作，使不圆度及 表面粗
糙度增大。
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• 二 滚动轴承各元件的谐振 受机器的各种振动的激励而引起
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三 滚动体具有缺陷后的振动
1. 内圈有剥落fi=fo/2(1+dcosβ/D) Z 2. 外圈有剥落 fo= fo/2(1+dcosβ/D) Z 3. 滚动体剥落 fb= Dfo/d[1-(d/D)²cos²β] 4. 保持架有故障 fc=fo/2(1- dcosβ)m
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• Fo—轴承转频率 • Z—滚珠个数 • d—滚珠直径（参阅左图） • D—轴承滚道节径 • β—接触角 • m—断裂数 • *注：不论元件上剥落坑
频率 • q2—37.90MS（26.39HZ）——内圈故障
频率
18
三、SPM（SHOCK PULSE METHOD）和IFD （INCIPIENT FAILURE DETECTION）法
• 原理：对故障所引起的低频（通常是数 KHZ以内）的冲击脉冲激起了高频（数 十倍于冲击频率）共振波形进行包络、 检波、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的共振 解调波形。
• 可用多种参数，如波峰因素、峭度、歪 度等。
•
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五、接触电阻法
• 实例1） 某变速箱输出轴后轴承（型号 50309）滚动体外圈上有点蚀
• 测试时频域信号 •
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实例：
• 1、某变速箱输出轴后轴承（型号为 50309）滚动体外圈有点蚀，
• 测试时发现： 时域信号出现调制峰群
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轴承的故障诊断
1
绪言
• 轴承的故障诊断与状态监测是机械设备 故障诊断技术的重要内容。
• 旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占 30%。
• 轴承的运行质量除轴承元件本身的加工 质量外，轴承的安装及装配质量影响很 大。
2
滚动轴承的失效形式
• 疲劳点蚀 : 因受滚动压应力 • 磨损: 因受压力又有与内外座圈的相对滑
有多少，频率不变。
10
四. 裂纹的扩展
• 裂纹的产生及在受载工作中继续扩展， 不但会引起振动，而且能量不会以声发 射形式释放出来。
11
五 轴承各种振动在频谱中的位置
Ⅰ— 各种故障频率范围 Ⅱ— 共振频率范围 Ⅲ— 声发射范围
12
轴承监测与故障诊断方法
• 1. 振动测试 • 2. 噪声测试 • 3. 温度测定 • 4. 油液分析（磨屑分析） • 5. 轴承间隙测定 • 6. 油膜电阻测定
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20
共振解调波的优点：
• 1）剔除了低频振动干扰 • 2）含有未知的故障信息（即S/N↑） • 对于共振解调波后续处理方法不同，可
分为SPM及IFD法
21
2. SPM法
• 它是应用共振解调波的幅值来进行诊断。共振 解调波通过峰值检波、平均、保持、测得冲击 量值SV。
• 再用一经验公式获得均一化冲击量值 DBN=20log＊2000＊SV／n＊Dº.6
22
23
• 0dB • 20 dB • 35dB
正常状态 显示在绿框 不好状态 显示在黄框 坏的状态 显示在红框
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3. IFD法
• 该法既应用共振解调波的幅值又利用它 的频率信息，即对共振解调波进行FFT后 做频谱分析，寻找上节中提到的轴承各 元件故障对应的频率。
25
四、振动的简易诊断法
• 可用简易的测振仪来获得轴承工况的信 息。
13
振动（噪声）频谱分析法
14
经时域多段平均处理后
• 50HZ——轴频 • 36.1HZ——保持架通过频率 • 200.91HZ——外圈通过频率 • 380HZ——滚动体通过频率
15
倒频谱分析法 正常滚动轴承的倒频谱分析图
16
有故障滚动轴承频谱图
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有故障滚动轴承的倒频谱分析图特征值 • q1—9.470MS（105.60HZ）——滚珠故障
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滑动轴承故障及其诊断
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源自文库
一.滑动轴承的故障
• 1. 润滑不良 • 2. 间隙不当（间隙过大，间隙过小） • 3. 轴瓦碰摩
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二.润滑不良引起的振动
• 1. 半速涡动 ωj=ω/ 2 ω—轴角频率 ωj—轴径中心O’ 绕轴承中心旋转角频率，方向同。
• 1. 产生高频和分频成分，但不是线性， 幅值不稳定
• 2. 与纯间隙不当的振动，频谱更丰富 （包括高、低频）
• 3. 碰摩愈重，1/2分频越突出