轴承故障诊断PPT优秀课件
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轴承故障诊断 PPT
(1)
V1=2πf1*D/2
(2)
V2= 2πfr*(D-dcosα)/2 (3) (2),(3)代入(1)式：
2f1D=fr(D-dcosα)
(4)
当外圈有缺陷时：
fo=f1z= fr(1-d/Dcosα )z/2 当内圈有缺陷时：
fe=(fr-f1)z
= fr(1+d/Dcosα )z/2
•
BPFI=(N/2)z[1+(d/D)Cosα ］
• 以上符号：
– d=滚动体直径;
– D=滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径)
– α=径向方向接触角
– z=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.
滚动轴承故障频率计算(2)-经验公式
• 7.保持架损坏 由于装配或使用不当可能会引起保持架发生变形，增加 它与滚动体之间的摩擦，甚至使某些滚动体卡死不能滚 动，也有可能造成保持架与内外圈发生摩擦等。这一损 伤会进一步使振动、噪声与发热加剧，导致轴承损坏。
滚动轴承的故障监测
• 最原始的滚动轴承故障诊断方法是用听音棒接触轴承部 位，依靠听觉来判断轴承有无故障。后来采用各式测振 仪器并利用振动位移、速度或加速度的均方根值或峰值 来判断轴承有无故障（如恩态克、SKF、CSI等离线故 障诊断仪器）。
–（1）轴承外圈一阶径向固有振动，其频带在（1-8 ） kHz范围类。如离心泵、风机、轴承试验机这类简单机 械的滚动轴承故障诊断中，这是一种方便的诊断信息。
–（2）轴承其他元件的固有振动。其频带在（20-60） kHz范围内，能避开流体动力噪声，信噪比高。
–（3）加速度传感器的一节固有频率，合理利用加速度 传感器（安装）系统的一节谐振频率作为监测频带，常 在轴承故障信号提取中受到良好效果，其频率范围通常 选择在10kHz左右。
滚动轴承的状态检测与故障诊断ppt课件
3 2
43.0Hz
Fourier Spectrum(M b)- Input (Mgnitude)
Wrking:
Input:
Input:FFT
Anal
yzer
87.0H
130.0Hz
260.0Hz
0
40
80
120
160
200
24z]
经过包络处理之后，不平衡、松动、皮带轮偏斜、轴向窜动等频率都被滤 掉了，只用考虑轴承故障和泵进排液阀冲击。而进排液阀产生的冲击频率是泵 转频的1、3、6 …倍，包络谱中主要频率分量是43Hz、87Hz、130Hz、260Hz, 不是转频5.58Hz 的倍频分量，由此断定故障不是由泵进排液阀窜绕引起的。当 轴承跑内圆或轴承磨损使间隙增大时也会在包络谱上产生转频及其谐波分量。 经过比对，这些频率分量是滚动体故障频率14.7Hz 的3、6、9、18倍频，表明滚 动体出现故障，并且很严重。
命。
2)磨损
由于滚道和滚动体的相对运动和尘埃异物引起表面磨损，润滑不良会加剧磨 损，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，表现为振动水平及噪声的增大。
3)擦伤
由于轴承内外滚道和滚动体接触表面上的微观凸起或硬质颗粒使接触面 受力不均，在润滑不良、高速重载工况下，因局部摩擦产生的热量造成接触 面局部变形和摩擦焊合，严重时表面金属可能局部熔化，接触面上作用力将 局部摩擦焊接点从基体上撕裂。
随着轴承的运转，轴承滚动表面会产生轻微的缺陷，这些轻微缺陷引 起的振动会激起轴承部件的固有频率(fn)振动或轴承支承结构共振， 一般振 动频率在500Hz～2kHz。
第二阶段
边频爷
1仪
3)第三阶段：轴承缺陷频率及其倍频振动阶段
43.0Hz
Fourier Spectrum(M b)- Input (Mgnitude)
Wrking:
Input:
Input:FFT
Anal
yzer
87.0H
130.0Hz
260.0Hz
0
40
80
120
160
200
24z]
经过包络处理之后，不平衡、松动、皮带轮偏斜、轴向窜动等频率都被滤 掉了，只用考虑轴承故障和泵进排液阀冲击。而进排液阀产生的冲击频率是泵 转频的1、3、6 …倍，包络谱中主要频率分量是43Hz、87Hz、130Hz、260Hz, 不是转频5.58Hz 的倍频分量，由此断定故障不是由泵进排液阀窜绕引起的。当 轴承跑内圆或轴承磨损使间隙增大时也会在包络谱上产生转频及其谐波分量。 经过比对，这些频率分量是滚动体故障频率14.7Hz 的3、6、9、18倍频，表明滚 动体出现故障，并且很严重。
命。
2)磨损
由于滚道和滚动体的相对运动和尘埃异物引起表面磨损，润滑不良会加剧磨 损，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，表现为振动水平及噪声的增大。
3)擦伤
由于轴承内外滚道和滚动体接触表面上的微观凸起或硬质颗粒使接触面 受力不均，在润滑不良、高速重载工况下，因局部摩擦产生的热量造成接触 面局部变形和摩擦焊合，严重时表面金属可能局部熔化，接触面上作用力将 局部摩擦焊接点从基体上撕裂。
随着轴承的运转，轴承滚动表面会产生轻微的缺陷，这些轻微缺陷引 起的振动会激起轴承部件的固有频率(fn)振动或轴承支承结构共振， 一般振 动频率在500Hz～2kHz。
第二阶段
边频爷
1仪
3)第三阶段：轴承缺陷频率及其倍频振动阶段
滚动轴承的故障诊断PPT演示课件
诊断
磨屑
好 有 无 好 好 好 有 好 有 有 不可
方法
轴承间隙
无 无 无 好 好 有 无 无 无 无 不可
油膜电阻
无 无 无 好 好 好 好 有 无 无 可
滚动轴承故障诊断
15
各种诊断方法的灵敏度
故
障
信
号 强 度
振
动
缺 陷 故 障 界
分 析 灵 敏 度
限
噪 声
灵 敏 度
测 温 分 析
分
缺
析
陷
灵
灾
轴承内部有锈蚀
滚动轴承故障诊断
7
轴承失效形式—点蚀
▪ 现象： 滚道面或滚动体表面 上有小坑和片状剥落
▪ 原因： 载荷过大 润滑不良 预载过大 间隙过小
滚动轴承故障诊断
8
轴承失效形式—压痕
▪ 现象： 滚道面上有滚动体的压痕
▪ 原因： 装配不当 静载荷过大 冲击载荷过大 异物侵入
滚动轴承故障诊断
9
轴承失效形式—烧伤、胶合
定义
Sf
xrm s x
Cf
xm ax xrm s
If
xm ax x
CL f
xm a x xr
Kv xr4ms
敏感性
差 一般 较好 好 好
稳定性
好 一般 一般 一般 差
表中：x －平均幅值， xr－方根幅值， －峭度
滚动轴承故障诊断
25
峰值指标用于轴承诊断
峰值指标Cf不受振动信号绝对大小的影响，适用于检测 滚动面剥落与裂纹等故障，但不适于检测磨损。
▪ 现象： 滚道面变色、软化、 熔合
▪ 原因： 转速过高 润滑不良 装配不当
滚动轴承故障诊断
18种常见轴承损坏原因分析ppt课件
运转检查与故障处理
(3) 轴承的温度 轴承的温度,一般由轴承室外面的温度就可推测出来,如果利用油孔能直接测量轴承外环温度,则更为合适。 通常,轴承的温度随着运转开始慢慢上升1-2小时后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量、散热量、转速及负载而不同。如果润滑、安装不合适,则轴承温度会急骤上升,会出现异常高温。这时必须停止运转,采取必要的防范措施。
轴承的检查
(1)内外环、滚动体、保持架其中任何一个有裂纹和出现碎片的 (2)内外环、滚动体其中任何一个有剥离的。 (3)滚道面、挡边、滚动体有显著卡伤的。 (4)保持架的磨损显著或钢钉松动厉害的。 (5)滚道面、滚动体生锈和有伤痕的。 (6)滚动面、滚动体上有显著压痕和打痕的。 (7)内环内径面或外环外径上有蠕变的。 (8)过热变色厉害的。 (9)润滑脂密封轴承的密封板和屏蔽板破损严重的。
容许转速以上
ISO VG32，46，68 （轴承油、涡轮机油）
——
80~110℃
容许转速50%以下
ISO VG 320，460（轴承油）
ISபைடு நூலகம் VG 460，680（轴承油、涡轮机油）
容许转速 50~100%
ISO VG150，200（轴承油）
ISO VG220，320（轴承油）
容许转速以上
ISO VG68，100（轴承油、涡轮机油）
内圈旋转 径向载荷
内圈旋转 力矩载荷 （非直线性）
内圈旋转 径向载荷
内圈旋转 轴向载荷
内圈旋转 径向载荷及力矩载荷 （非直线性）
(i) (j) (k) (l) (m)
轴承的使用
运转检查 轴承安装结束以后,应马上进行运转检查,以确定安装是否正常。
轴承的诊断管理
轴承常规检查方法介绍PPT课件
声音检查
总结词
通过听轴承运转时的声音，判断轴承是否有异响或运转不顺畅的现象。
详细描述
声音检查是通过听觉来判断轴承工作状态的一种方法。在轴承运转时，倾听其发出的声音，可以判断是否存在异 响或运转不顺畅的现象。如果轴承内部有损伤或磨损，通常会发出异常的声音。这种方法需要经验丰富的技术人 员进行操作和判断。
3. 润滑不良：润滑油不足或不适 合，会导致轴承运转过程中的摩 擦力增大，加速损伤。
04
轴承维护和保养建议
定期检查
定期检查轴承的工作状态
检查轴承座
检查轴承的外观、磨损情况、润滑情 况等，确保轴承正常工作。
检查轴承座的外观、安装情况、密封 情况等，确保轴承座的完好和正确安 装。
定期测量轴承间隙
轴承间隙是影响轴承寿命的重要因素， 定期测量并调整轴承间隙，保证轴承 的正常运转。
轴承检查的重要性
01
02
03
04
预防性维护
通过定期检查，可以及时发现 潜在的问题，避免设备故障和
生产中断。
提高设备可靠性
有效的轴承检查能显著提高设 备的整体护和检查可以确保轴 承在最佳状态下运行，从而延
长其使用寿命。
降低维修成本
早期发现并解决问题可以避免 重大维修和更换成本。
不同类型的轴承有不同的工作特性和适用范 围，选择合适的轴承能够保证设备的正常运 转。
确保轴承的安装正确
按照轴承的安装说明正确安装轴承，避免因 安装不当造成轴承损坏或设备故障。
其他维护建议
保持轴承清洁
避免杂物和异物进入轴承内部，影响 轴承的正常运转。
注意轴承的工作环境
控制轴承的工作温度、湿度和压力等 环境因素，保证轴承的正常工作状态。
轴承失效分析PPT课件
解决方案
优化减速机设计，减少瞬间冲击力 对轴承的影响；加强轴承热处理工 艺控制，提高材料韧性。
06 结论
轴承失效分析的意义和价值
轴承失效分析对于保障机械设备的安全稳定运行具有重要意义，通过分析轴承失 效的原因和机理，可以预防类似失效的再次发生，提高机械设备的使用寿命和可 靠性。
轴承失效分析的价值不仅体现在预防和减少机械故障上，还可以促进相关领域的 技术进步和产业升级，为新材料的研发和应用提供技术支持。
磨损失效
总结词
磨损失效是由于轴承在运转过程中，滚动体和套圈之间存在摩擦，导致轴承表面 磨损。
详细描述
磨损失效通常表现为轴承表面出现擦伤、剥落、胶合等现象，这可能是由于润滑 不良、异物进入、转速过高或负荷过大等因素引起的。磨损失效会影响轴承的旋 转精度和稳定性，严重时会导致轴承卡死或运转困难。
塑性形失效
断裂失效
总结词
断裂失效是由于轴承在受到过大的冲击载荷或应力集中时，其材料发生脆性断裂。
详细描述
断裂失效通常发生在轴承的滚动体、套圈或保持架上，由于过大的冲击载荷或应力集中，如材料缺陷 、热处理不良、装配不当等因素，使得轴承材料发生脆性断裂。断裂失效是一种突发性的失效方式， 对轴承和机械系统造成严重破坏。
轴承失效分析的重要性
随着工业的发展，机械设备向着高精度、高效率、高可靠性 的方向发展，轴承作为关键零部件，其失效分析对于保障设 备正常运行、提高生产效率和降低维修成本具有重要意义。
通过轴承失效分析，可以发现潜在的问题和故障隐患，预防 设备突发故障，减少生产损失。同时，失效分析还可以为轴 承设计和制造提供反馈，促进轴承性能的改进和优化。
05 案例分析
案例一：某机械设备的轴承失效分析
轴承失效分析PPT课件
轴承寿命周期
运转启动, 稳定阶段, 疲劳阶段.
轴承预期寿命
轴承的预期寿命的计算是建立在以下四点的基 础之上：
●始终给轴承施加适量的良好润滑 ●轴承安装时无损坏 ●与轴承相关的零件尺寸正确 ●轴承内部无缺陷
轴承失效
轴承中只有极小一部分提前失效，主要原因有： - 润滑不良 -轴或轴承座有缺陷 - 污染严重 - 安装有误 - 运送拿取太粗暴 - 疲劳过度 图中所示为安装错误造成轴承表面剥落。 安装力 通过球作用到滚道上，形成凹陷，造成表面剥落。
小箭头代表轴承中每个滚动 体所支持的那部分负荷
受力痕迹
情形 4
单向轴与径向负荷的组合 内圈旋转，外圈固定
大箭头代表应用负荷
小箭头代表轴承中每个滚动 体所支持的那部分负荷
受力痕迹
情形 5
外圈歪斜 不对称径向负荷 内圈旋转，外圈固定
大箭头代表应用负荷
小箭头代表轴承中每个滚动 体所支持的那部分负荷
受力痕迹
电腐蚀 - 电流泄漏
塑性变形 – 过载
塑性变形 – 凹痕（碎片）
外来较软的微粒
外来硬化钢制微粒 外来坚硬矿物微粒
塑性变形 - 凹痕（操作不当）
可能发生在制造，运输，振动或安装过程中
裂痕 – 敲打
敲打
过多的干涉配合
裂痕 – 疲劳断裂
腐蚀 – 湿气腐蚀
微动腐蚀
腐蚀 – 摩擦腐蚀
False brinelling
在轴承套圈与轴或轴承座孔之间有相对 在滚动体与滚道之间微动造成的 运动时才发生这种现象. (由太松的配合 或形状不佳的轴承座导致的)
电腐蚀 – 过高电压
电流通过轴承座圈和滚动部件，破坏接触表面和润滑剂。 这个 过程和电弧焊接相似，局部温度急剧升高，并导致损伤。在图中，左 边的一个球表面钝暗，因为被电流通过，形成许多细微电弧坑。 图的 右边是一个无损伤的球，可做对比。
运转启动, 稳定阶段, 疲劳阶段.
轴承预期寿命
轴承的预期寿命的计算是建立在以下四点的基 础之上：
●始终给轴承施加适量的良好润滑 ●轴承安装时无损坏 ●与轴承相关的零件尺寸正确 ●轴承内部无缺陷
轴承失效
轴承中只有极小一部分提前失效，主要原因有： - 润滑不良 -轴或轴承座有缺陷 - 污染严重 - 安装有误 - 运送拿取太粗暴 - 疲劳过度 图中所示为安装错误造成轴承表面剥落。 安装力 通过球作用到滚道上，形成凹陷，造成表面剥落。
小箭头代表轴承中每个滚动 体所支持的那部分负荷
受力痕迹
情形 4
单向轴与径向负荷的组合 内圈旋转，外圈固定
大箭头代表应用负荷
小箭头代表轴承中每个滚动 体所支持的那部分负荷
受力痕迹
情形 5
外圈歪斜 不对称径向负荷 内圈旋转，外圈固定
大箭头代表应用负荷
小箭头代表轴承中每个滚动 体所支持的那部分负荷
受力痕迹
电腐蚀 - 电流泄漏
塑性变形 – 过载
塑性变形 – 凹痕（碎片）
外来较软的微粒
外来硬化钢制微粒 外来坚硬矿物微粒
塑性变形 - 凹痕（操作不当）
可能发生在制造，运输，振动或安装过程中
裂痕 – 敲打
敲打
过多的干涉配合
裂痕 – 疲劳断裂
腐蚀 – 湿气腐蚀
微动腐蚀
腐蚀 – 摩擦腐蚀
False brinelling
在轴承套圈与轴或轴承座孔之间有相对 在滚动体与滚道之间微动造成的 运动时才发生这种现象. (由太松的配合 或形状不佳的轴承座导致的)
电腐蚀 – 过高电压
电流通过轴承座圈和滚动部件，破坏接触表面和润滑剂。 这个 过程和电弧焊接相似，局部温度急剧升高，并导致损伤。在图中，左 边的一个球表面钝暗，因为被电流通过，形成许多细微电弧坑。 图的 右边是一个无损伤的球，可做对比。
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。
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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
34
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45
滑动轴承故障及其诊断
46
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。
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
• * 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
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。
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
• 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
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。
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
• 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
29
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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31
频率 • q2—37.90MS（26.39HZ）——内圈故障
频率
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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。
有多少，频率不变。
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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。
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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
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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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• 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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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
振动（噪声）频谱分析法
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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
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倒频谱分析法 正常滚动轴承的倒频谱分析图
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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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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。
轴承的故障诊断
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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。
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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
• * 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
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。
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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
• 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
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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
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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
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• 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。
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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。
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。
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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
• 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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频率 • q2—37.90MS（26.39HZ）——内圈故障
频率
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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。
有多少，频率不变。
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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。
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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
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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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• 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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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