滚动轴承故障及其诊断方法资料
滚动轴承故障及其诊断方法
滚动轴承故障及其诊断方法
滚动轴承是一种很常见的机械元件，广泛用于工业和消费市场，用于
转动机械装置的旋转部件。
它们的主要功能是支撑和稳定轴，允许轴在指
定的位置和方向上旋转，以及在转动时减少摩擦和重复负载。
滚动轴承可
以在各种不同类型的机械设备中找到，例如汽车，风能发电机，摩托车，
电机，空调，电气箱等。
滚动轴承可以长期高效工作，但如果不适当地维护和维修它，可能会
导致故障。
常见的滚动轴承故障包括损坏，轴承旋转变慢，轴承外壳发热，内部损坏，轴键变形，低速磨擦，扭矩问题等。
解决这些问题的关键是找
出故障的根本原因，并根据现场条件采取正确的解决方案。
要有效诊断滚动轴承故障，可以采用以下方法。
1.检查外壳：检查轴承外壳表面，以及固定螺丝和轴承挡圈是否松动、弯曲或破损。
检查底座是否正确安装，轴是否紧固，以及轴承应用的负载
是否正确。
2.状态检查：检查轴承内部和外壳的温度，查看是否有油漆和碳垢，
并检查轴承内部有无异响和异常磁性。
3.拆卸检查：仔细检查轴承内部的轴承衬套、滚珠和圆柱滚道，查看
是否有损坏、磨损或异物。
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。
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法
(6)座圈产生裂纹和保持架碎裂
轴承座圈产生裂纹的原因可能是 轴承配合过紧、轴承外圈或内圈 松动、轴承的包容件变形、安装 轴承的表面加工不良等。保持架 碎裂的原因是润滑不足、滚动体 破碎、座圈歪斜等。座圈滚道严 重磨损可能是座圈内落入异物、 润滑油不足或润滑油牌号不符合
要求引起的。
3．故障诊断
⑤保持架噪声。产生原因：滚动 体和保持架、保持架与引导面之 间的滑动摩擦，以及保持架与滚 动体发生相互撞击而发出的噪声。
特点：具有周期性；当采用滚动 体引导保持架时，这种运动的不 稳定性更加严重，深沟球轴承的 冲压保持架较薄，径向、轴向的 刚度较低，整体稳定性差，轴承 高速旋转时，因弯曲变形而产生
1．故障识别
运转中的检查项目有轴承的滚动 声、振动、温度等，主要识别方
法如下：
(1)噪声识别
这需要有丰富的经验，应尽量由 专人进行这项工作。用听音器或 听音棒贴在外壳上可清楚地听到 轴承的声音，也可采用测声器对 运转轴承的滚动声的大小及音质 进行检测，分辨出不同的故障。
轴承噪声主要有以下几种：
现振动。
表面疲劳剥落的初期是表面上出 现麻点，最后发展成片状的表层 脱落。轴承滚动体和内外圈滚道 面上均承受周期性脉动载荷的作 用，产生周期性变化的接触应力。 当应力循环次数达到一定数量后， 在滚动体或内外圈滚道工作面上 就产生疲劳剥落。如果轴承的负
荷过大，会使这种疲劳加剧。
另外，轴承安装不正、轴弯曲， 也会产生滚道剥落现象。轴承滚 道的疲劳剥落会降低轴的运转精
自激振动，发出“蜂鸣声”。
⑥夹杂物噪声。大约14%的轴承过 早损毁是污染所致，外部杂质进 入轴承工作面引起非周期性振动 和噪声。特点：随机性强，特别
是小型轴承对此很敏感。
轴承故障检测、诊断、分析技巧
为了尽可能长时间地以良好状态维持轴承本来的性能，必须保养、检测、检修、以求防事故于未然，确保运转的可靠性，提高生产性、经济性。
对长期运行中的设备来讲，平时的检测跟踪尤为重要，检测项目包括轴承的旋转音、振动、温度、润滑剂的状态等，根据检测结果，设备维护人员可以准确地判断设备的问题点，提早作出预防和解决方案。
一、异常旋转音分析诊断异常旋转音检测分析是采用听诊法对轴承工作状态进行监测的分析方法，常用工具是木柄长螺钉旋具，也可以使用外径为20mm左右的硬塑料管。
相对而言，使用电子听诊器进行监测，更有利于提高监测的可靠性。
轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快，无停滞现象，发生的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。
异常声响所反映的轴承故障如下：1、轴承发出均匀而连续的“咝咝”声，这种声音由滚动体在内外圈中旋转而产生，包含有与转速无关的不规则的金属振动声响。
一般表现为轴承内加脂量不足，应进行补充。
若设备停机时间过长，特别是在冬季的低温情况下，轴承运转中有时会发出“咝咝沙沙”的声音，这与轴承径向间隙变小、润滑脂工作针入度变小有关。
应适当调整轴承间隙，更换针入度大一点的新润滑脂。
2、轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性“嗬罗”声，这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。
声响的周期与轴承的转速成正比。
应对轴承进行更换。
3、轴承发出不规律、不均匀的“嚓嚓”声，这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。
声响强度较小，与转数没有联系。
应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
4、轴承发出连续而不规则的“沙沙”声，这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系。
声响强度较大时，应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。
二、振动信号分析诊断轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承及振动测量中反映出来。
所以，通过采用特殊的轴承振动测量器（频率分析器等）可测量出振动的大小，通过频率分布可推断出异常的具体情况。
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
fi
f Bi Z
1 (1 2
d Dm
) 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
频率为
fo
f Bo Z
1 (1 2
d Dm
)
f
r
Z
➢ (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。
滚动轴承的故障诊断
滚动轴承的故障诊断一、滚动轴承的常见故障滚动轴承是转动设备中应用最为广泛的机械零件，同时也是最容易产生故障的零件。
据统计，在使用滚动轴承的转动设备中，大约有30%的机械故障都是由于滚动轴承而引起的。
滚动轴承的常见故障形式有以下几种。
1. 疲劳剥落（点蚀）滚动轴承工作时，滚动体和滚道之间为点接触或线接触，在交变载荷的作用下，表面间存在着极大的循环接触应力，容易在表面处形成疲劳源，由疲劳源生成微裂纹，微裂纹因材质硬度高、脆性大，难以向纵深发展，便成小颗粒状剥落，表面出现细小的麻点，这就是疲劳点蚀。
严重时，表面成片状剥落，形成凹坑；若轴承继续运转，将形成大面积的剥落。
疲劳点蚀会造成运转中的冲击载荷，使设备的振动和噪声加剧。
然而，疲劳点蚀是滚动轴承正常的、不可避免的失效形式。
轴承寿命指的就是出现第一个疲劳剥落点之前运转的总转数，轴承的额定寿命就是指90%的轴承不发生疲劳点蚀的寿命。
2. 磨损润滑不良，外界尘粒等异物侵入，转配不当等原因，都会加剧滚动轴承表面之间的磨损。
磨损的程度严重时，轴承游隙增大，表面粗糙度增加，不仅降低了轴承的运转精度，而且也会设备的振动和噪声随之增大。
3. 胶合胶合是一个表面上的金属粘附到另一个表面上去的现象。
其产生的主要原因是缺油、缺脂下的润滑不足，以及重载、高速、高温，滚动体与滚道在接触处发生了局部高温下的金属熔焊现象。
通常，轻度的胶合又称为划痕，重度的胶合又称为烧轴承。
胶合为严重故障，发生后立即会导致振动和噪声急剧增大，多数情况下设备难以继续运转。
4. 断裂轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种故障形式，这主要是由于轴承材料有缺陷和热处理不当以及严重超负荷运行所引起的；此外，装配过盈量太大、轴承组合设计不当，以及缺油、断油下的润滑丧失也都会引起裂纹和断裂。
5. 锈蚀锈蚀是由于外界的水分带入轴承中；或者设备停用时，轴承温度在露点以下，空气中的水分凝结成水滴吸附在轴承表面上；以及设备在腐蚀性介质中工作，轴承密封不严，从而引起化学腐蚀。
滚动轴承故障诊断分析全解
滚动轴承故障诊断分析全解
滚动轴承是机械设备中的重要元件，也是故障率最高的构件。
其突发的故障可能会严重影响机械设备的正常运行，即使是轻微的故障，也会降低设备的使用寿命。
因此，对滚动轴承的故障进行及时诊断和维修，是确保轴承的正常运行的关键。
本文将对滚动轴承故障诊断进行全面阐述，以便于有助于轴承的可靠运行。
一般来讲，滚动轴承的故障可以归结为以下几类：
(1)疲劳损坏:由于长期的使用，滚动轴承中的滚动体和锥形齿轮等内部零件可能会因疲劳而损坏，最终导致轴承的故障;
(2)腐蚀破坏:由于设备运行时的温度、湿度及磨损较大，滚动轴承容易受到空气、油品及其他化学性腐蚀剂的作用，从而造成内部零件的磨损;
(3)水分侵入:滚动轴承组装后，如果存在漏油现象，则滚动轴承内部容易污染，从而导致滚动体及锥形齿轮等内部零件受损;
(4)润滑油工作性能不佳:润滑油在机械设备运行时，若由于品质或温度等原因，润滑油的性能不佳，轴承容易受到损坏;
(5)安装不良:滚动轴承安装后，若没有正确地调整轴的负荷和动转瞬间，将会对轴承组件产生振动和噪音，从而导致故障。
滚动轴承故障诊断
滚动轴承故障诊断初步1、故障原因滚动轴承的早期故障是滚子和滚道剥落、凹痕、破裂、腐蚀和杂物嵌入。
即主要故障形式：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合、保持架损坏。
产生主要原因包括搬运粗心、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适以及制造缺陷。
2、频谱和波形特征滚动轴承它是由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。
当滚动体和滚道接触处遇到一个局部缺陷时，就有一个冲击信号产生。
缺陷在不同的元件上，接触点经过缺陷的频率是不相同的，这个频率就称为滚动轴承的特征频率。
滚动轴承的故障特征频率的数值一般在几赫兹到几百赫兹之间，在频谱图中的1000Hz以内的低频区域轴承故障特征频率如下：1、滚动轴承故障特征频率（外圈静止）式中：Z——滚动体个数fr——转频（Hz）D——轴承节径（mm）d——滚动体直径（mm）α——接触角（1）滚动轴承内圈故障特征频率（2）滚动轴承外圈故障特征频率（3）滚动轴承滚动体特征频率（4）滚动轴承保持架特征频率2、滚动轴承故障特征频率的计算经验公式：二、滚动轴承故障诊断的要素滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，每个轴承部件对应一个轴承故障特征频率。
滚动轴承的故障频率分布有一个明显的特点，往往在低频和高频两个频段内都有表现。
所以在频率分析时，可以选择在这两个频段进行分析。
根据滚动轴承的故障形式在频域中的表现形式，将整个频域分为三个频段，既高频段、中频段和低频段。
l 高频阶段指频率范围处于2000－5000Hz 的频段，主要是轴承固有频率，在轴承故障的早期，高频段反映比较敏感；中频阶段指频率范围处于800－1600Hz 的频段，一般是由于轴承润滑不良而引起碰磨产生的频率范围；l 低频阶段指频率范围处于0－800Hz 的频段，基本覆盖轴承故障特征频率及谐波；在高频段和低频段中所体现的频率是否为轴承故障频率，还要通过其他方法进行印证加以确认。
根据滚动轴承的故障特征频率在频域和时域中的表现，可将滚动轴承的诊断方法总结为三个频段；八个确认，简称三八诊断法。
铁路货车滚动轴承故障诊断方法研究
铁路货车滚动轴承故障诊断方法研究铁路货车作为重要的铁路运输工具，其安全运行对于货运行业的发展至关重要。
而滚动轴承作为货车的重要部件之一，其状态对货车运行的安全性和经济性有着重要的影响。
对铁路货车滚动轴承的故障诊断方法进行研究，对于提高货车的安全性和可靠性具有重要的意义。
本文将介绍铁路货车滚动轴承故障诊断方法的研究。
2. 滚动轴承的故障诊断方法滚动轴承的故障诊断方法主要包括振动诊断、声音诊断、温度诊断、润滑油诊断等多种方法。
这些方法可以单独使用，也可以相互综合使用，以提高故障诊断的准确性和可靠性。
2.1 振动诊断振动诊断是一种常用的滚动轴承故障诊断方法，通过对轴承振动信号的分析，可以判断轴承的运行状态。
振动诊断主要包括轴承振动加速度、速度和位移的测量和分析。
通过对振动信号的频谱分析、波形分析等手段，可以判断轴承的故障类型和严重程度。
2.2 声音诊断声音诊断是一种通过对轴承工作时产生的声音进行分析，来判断轴承状态的方法。
轴承在工作时会产生一定的声音，当轴承出现故障时，其工作时产生的声音会发生变化。
通过对轴承工作时的声音进行分析，可以判断轴承的故障类型和严重程度。
2.4 润滑油诊断润滑油诊断是一种通过对轴承润滑油的监测和分析，来判断轴承状态的方法。
轴承故障时会产生金属颗粒和磨损粉末，这些颗粒和粉末会污染润滑油。
通过对轴承润滑油中的金属颗粒和磨损粉末进行分析，可以判断轴承的故障类型和严重程度。
3.1 综合诊断方法的优势综合诊断方法可以克服单一故障诊断方法的局限性，对轴承的故障进行全面、准确的诊断。
通过多个参数的综合分析，可以提高故障诊断的准确性和可靠性，为轴承的维护和保养提供科学依据。
3.2 综合诊断方法的实现综合诊断方法的实现需要通过先进的监测设备和分析技术。
目前，市场上已经有多种先进的轴承故障监测设备，可以对振动、声音、温度和润滑油等多个参数进行监测和分析，实现轴承的综合诊断。
4. 结论铁路货车滚动轴承的故障诊断对于提高货车的运行安全性和经济性具有重要的意义。
第五章_滚动轴承的故障监测和诊断
图
滚动体损伤振动情况
４、轴承偏心 当滚动轴承的内圈出现严重磨损等情况时，轴承会出现偏心 现象，当轴旋转时，轴心（内圈中心）便会绕外圈中心摆动， 如图4示，此时的振动频率为nfr（n＝1, 2,…）。
图
滚动轴承偏心振动特征
实例
• 6210轴承的监测与诊断 • 一台单级并流是鼓风机，其结构如图。该机组自 86 年 1 月30日起，测点③的振动加速度逐渐增加至正常值10倍，为 查明原因，对测点③的振动信号进行频谱分析。
第二节 滚动轴承的失效形式
滚动轴承常见的失效形式：
滚动轴承尺寸的选择2
疲劳点蚀或剥落
磨 损
胶 合
断 裂
保持架损坏
烧 伤
第三节 滚动轴承的振动
与轴承的结构有关的振动 ——无论轴承正常与否，都会产生振动
与轴承滚动表面状况有关的振动两种类型
——反映了轴承的损坏状况
一、滚动轴承的振动机理 1、承载状态下滚动轴承的振动
图 IFD法的信号变换过程
二、滚动轴承的精密诊断
１、轴承内滚道损伤 轴承内滚道产生损伤时，如：剥落、裂纹、点蚀等（如图所 示），若滚动轴无径向间隙时，会产生频率为nfi（n＝1，2,…） 的冲击振动。
图
内滚道损伤振动特征
通常滚动轴承都有径向间隙，且为单边载荷，根据点蚀部 分与滚动体发生冲击接触的位置的不同，振动的振幅大小会发 生周期性的变化，即发生振幅调制。若以轴旋转频率fr,进行振 幅调制，这时的振动频率为nfi士fr（n＝1，2…）。
２.轴承外滚道损伤
当轴承外滚道产生损伤时，如剥落、裂纹、点蚀等（如图2 所示），在滚动体通过时也会产生冲击振动。由于点蚀的位置 与载荷方向的相对位置关系是一定的，所以，这时不存在振幅 调制的情况，振动频率为nfo ( n＝1，2,…），振动波形如图 所示。
滚动轴承的精确诊断
滚动轴承的精确诊断振动故障诊断——滚动轴承的精确诊断近期将连续推出振动故障诊断相关的知识点及一些不同设备不同故障表现出的振动特征，希望对相关人员有所帮助，因想到哪写到哪，所以每条之间没有相关的顺序或关联，随着以后内容的增加，有兴趣的可自行归纳整理。
1.滚动轴承的振动频谱特征取决于轴承的结构、存在缺陷的部件、缺陷的严重程度、负载的方向，所以看似相同的故障，其频谱形式并不相同。
2.轴承故障为非同步频率。
从高频振动开始，当故障逐渐劣化后，延伸至低频振动。
3.轴承接触角的变化会导致轴承频率的变化。
因此，进行诊断时与计算频率可能存在一定的误差，在外圈静止且内圈旋转的情况下，如果接触角增大，则FTF、BPFO 和BSF增大，而BPFI减小。
4.当滚动轴承缺陷严重时，如，多个滚动体具有多个缺陷时，可能会以产生宽带或窄带噪声的频谱形式出现。
5.50、如果损伤发生在轴承外圈，那么滚子接触缺陷就会发生一次撞击。
幅值应该是一定的，因此也没有调制（边带）产生，如果是外圈旋转，则可能产生 1X 边带。
6.当一个或多个滚动体存在缺陷和严重松动时，FTF将充当调制频率。
需要说明的是无论FTF以什么样的形式出现、无论幅值大小，一旦出现，都说明故障的产生。
7.轴承保持架故障频率(FTF)通常不是以其基频出现；轴承保持架断裂时，可能出现滚动体旋转故障频率；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。
8.滚动轴承外圈或内圈的疲劳剥落缺陷会产生BPFO或BPFI以及其谐波。
通常来说剥落面积就越大，其产生的谐波越多。
9.当滚珠或滚柱上的缺陷撞击滚道时，会产生滚珠旋转频率。
大多数情况下，产生的频率是BSF的两倍。
但在某些情况下并不会产生BSF或2XBSF，而是对FTF进行调制，并产生宽带噪声。
10.滚动轴承中如果间隙过大，可能导致在FTF处产生离散频率或在转速和谐波下对FTF进行调制11.对于低速设备，特别是低于100转／分转速的机器，频谱上很难看到轴承故障频率，这是因为当转速很低时，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的能量。
滚动轴承故障诊断文献综述
滚动轴承故障诊断文献综述滚动轴承故障诊断文献综述[ 2008-4-2 14:38:00 | By: mp2 ]推荐文献综述——滚动轴承故障诊断1.前言滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种通用机械零件，它是机器最易损坏的零件之一。
据统计。
旋转机械的故障有30,是由轴承引起的。
可见轴承的好坏对机器的工作状况影响很大。
轴承故障诊断就是要通过对能够反映轴承工作状态的信号的测取，分析与处理，来识别轴承的状态。
包括以下几个环节:信[1]号测取;特征提取;状态识别:故障诊断;决策干预。
滚动轴承故障诊断传统的分析方法有冲击脉冲法，共振解调法，倒频谱分析技术。
在现代分析方法中，小波分析是最近几年才出现井得以应用和发展的一种时—频信号分析方法。
它具有时域和频域的局部化和可变时频窗的特点(用它分析非平稳信号比传统的傅里叶分析更为最著。
由于滚动轴承的故障信号中禽有非稳态成分，所以刚小波分析来处理其振动信号(可望获得更为有效的诊断特征信息[2]。
滚动轴承故障的智能诊断技术就是把神经网络、专家系统、模糊理论等技术与滚动轴承的特征参数有机地结合起来进行综合分析的故障诊断技术。
2.故障信号诊断方法2.1冲击脉冲法(spm)SPM技术(Shock Pulse Method)，是在滚动轴承运转中，当滚动体接触到内外道面的缺陷区时，会产生低频冲击作用，所产生的冲击脉冲信号，会激起SPM 传感器的共振，共振波形一般为20kHz,60kHz，包含了低频冲击和随机干扰的幅值调制波，经过窄带滤波器和脉冲形成电路后，得到包含有高频和低频的脉冲序列。
SPM 方法是根据这一反映冲击力大小的脉冲序列来判断轴承状态的。
此种方法目前被公认为对诊断滚动轴承局部损伤故障工程实用性最强的。
此方法虽然克服了选择滤波中心频率和带宽的困难，但这种固定中心频率和带宽的方法也有其局限性，因为，一些研究结果表明，滚动轴承局部损伤故障所激起的结构共振频率并不是固定不变的，在故障的不同阶段可能激起不同结构的共振响应,而不同部位的故障(内、外圈、滚子)也会激起不同频率结构的共振响应。
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法滚动轴承是一种常见的机械传动部件，广泛应用于各种设备和机器中。
然而，由于长期的运转和使用，滚动轴承可能会出现各种故障。
及早诊断并解决这些故障，可以提高设备的工作效率和寿命。
下面将介绍一些常见的滚动轴承故障以及相应的故障程度诊断方法。
1.磨损故障：磨损是滚动轴承最常见的故障之一、它可能是由于振动、超负荷、不当润滑或外部杂质等因素引起的。
磨损故障的特点是滚道、轴承座和滚珠表面的磨损或变形。
在诊断方面，可以使用肉眼观察滚道和滚珠表面的磨损情况，并通过手感判断是否存在磨损故障。
2.疲劳故障：疲劳是滚动轴承的另一种常见故障。
它通常是由高载荷、频繁起停、轴向冲击或轴承内部结构缺陷等因素引起的。
疲劳故障的特点是滚珠或滚道出现裂纹或剥落。
在诊断方面，可以使用显微镜观察滚珠和滚道表面的裂纹或剥落情况，或者进行动态振动分析以检测是否存在疲劳故障。
3.温升故障：温升是滚动轴承的常见故障之一，通常是由于不当润滑、过高的润滑脂粘度、轴承过紧或过松、内部结构问题等因素引起的。
温升故障的特点是轴承运行时温度升高。
在诊断方面，可以使用红外热像仪测量轴承温度，或使用测温仪对轴承不同部位进行温度测量，以判断是否存在温升故障。
4.噪声故障：噪声是滚动轴承常见的故障之一，通常是由于轴承松动、滚珠损坏、滚子不对中、不正确的润滑或外部冲击等因素引起的。
噪声故障的特点是轴承运行时产生噪声。
在诊断方面，可以使用听诊器或声音分析仪对轴承的运行声音进行监测和分析，以判断是否存在噪声故障。
5.润滑故障：滚动轴承的润滑是保证轴承正常运行的重要因素，不当的润滑可能会导致轴承故障。
润滑故障的特点是润滑油脂污染、量不足或过多、润滑脂分解或硬化等。
在诊断方面，可以通过观察润滑油脂的颜色、质地和气味来判断是否存在润滑故障。
除了上述常见的滚动轴承故障，还有一些其他故障，如过载、轴向偏移、振动等。
对于这些故障，可以使用适当的仪器和设备，如振动测量仪、位移传感器等进行诊断和监测。
滚动轴承的故障机理与诊断
温度诊断法
总结词
通过测量轴承的温度变化，判断轴承的工作状态是否正常。
详细描述
温度诊断法是一种间接的滚动轴承故障诊断方法。通过在轴承座或轴承端盖上安装温度传感器，监测轴承的工作 温度，可以判断轴承的工作状态是否正常。如果温度过高或温差过大，可能表明轴承存在故障，如润滑不良、摩 擦过大等。
04
滚动轴承故障诊断实例
实例一：振动诊断法的应用
01
总结词
振动诊断法是通过监测滚动轴 承的振动信号来判断其运行状
态的方法。
02
详细描述
振动诊断法具有非破坏性、实 时性等优点，通过分析振动信 号的频率、幅值和波形等信息 ，可以识别滚动轴承的故障类 型和位置，以及评估故障的严
重程度。
03
总结词
振动诊断法需要使用专业的振 动测量仪器，如振动分析仪或 频谱分析仪，对滚动轴承进行
促进智能化发展
随着工业4.0和智能制造的推进，对设备的监测和故障诊断要求越来越高。滚动轴承的故 障机理与诊断研究有助于推动设备智能化的发展，提高生产效率和产品质量。
对未来研究的建议
01
加强跨学科合作
滚动轴承的故障机理与诊断涉及多个学科领域，如机械工程、材料科学
、信号处理等。建议加强跨学科合作，综合运用各学科的理论和方法，
其在实践中的可行性和效果。
THANKS
声学诊断法
要点一
总结词
通过测量轴承的声学信号，分析其频率和幅值等信息，判 断轴承的故障类型和程度。
要点二
详细描述
声在 轴承座或轴承端盖上安装声学传感器，采集轴承的声学信 号，然后分析这些信号的频率和幅值等信息，可以判断轴 承是否存在故障以及故障的类型和程度。常见的故障类型 包括轴承内圈、外圈和滚动体的故障等。声学诊断法的优 点是可以在线监测轴承的工作状态，但受环境噪声影响较 大。
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2.2 滚动轴承的特征频率
滚动轴承的几何参数主要有： ➢ 轴承节径D： 轴承滚动体中心所在的圆的直径 ➢ 滚动体直径d： 滚动体的平均直径 ➢ 内圈滚道半径rl： 内圈滚道的平均半径 ➢ 外圈滚道半径r2： 外圈滚道的平均半径 ➢ 接触角a： 滚动体受力方向与内外滚道垂直线的夹角 ➢ 滚动体个数Z：滚珠或滚珠的数目
图(a)
图(b)
➢ (1) 外环固定，内环随轴线转动时，单个滚动体（或保持架）
相对于外环的旋转频率：
➢ 由图(a)可知，内环滚道的切线速度为
Vi Di fr fr (Dm d)
➢ 式中，fr为轴的旋转频率，d为滚动体的直径，Di为内环滚道的直径， Dm为轴承滚道节径，即内外滚道的平均值。
➢ 因为滚动体滚而不滑，所以滚动体与内环滚道接触点A的
轻微剥落
严重பைடு நூலகம்
1滚动轴承异常的基本形式 (2).磨损
是滚动轴承另一种常见的异常形式。轴承滚道、 滚动体、保持架、座孔或安装轴承的轴颈，由于机械 原因及杂质异物的侵入引起表面磨损。
磨粒的存在是轴承磨损的基本原因，润滑不良会 使磨损加剧。
磨损导致轴承游隙增大，表面粗糙，增大振动和 噪声。
1滚动轴承异常的基本形式 (3).塑性变形
➢ (2) 内环固定，外环随轴线转动时，单个滚动体（或保持
架）相对于内环的旋转频率：若外环的的旋转频率仍为fr ， 则保持架相对内环的切向速度从图(b)可知为
1
VB 2 VA 2 (Dm d ) fr
➢ 单个滚动体（或保持架）相对于内环的旋转频率为
速度为
VA Vi
➢ 又因外环固定，所以滚动体与接触点C的速度为
VC 0
➢ 而滚动体中心B的速度（即保持架的速度）为
VB
1 2 VA
2
(Dm
d)
fr
➢ 单个滚动体（或保持架）相对于外环的旋转频率为
f Bo
VB lm
2
(Dm
d)
fr
Dm
1 2
(1
d Dm
)
fr
lm为滚道节圆周长
图(a)
图(b)
以及轴承套圈在座孔中或轴颈 上微小相对运动造成的微振腐蚀 (是微动磨损与腐蚀协同作用的结果)
1滚动轴承异常的基本形式
(5).断裂
过高的载荷会可能引起轴承零件断裂。 磨削、热处理和装配不当都会引起残余应力， 工作时热应力过大也会引起轴承零件断裂。 另外，装配方法、装配工艺不当，也可能造成 轴承套圈挡边和滚子倒角处掉块。
1 滚动轴承异常的基本形式
(6).胶合
所谓胶合是指一个零部件表面上的金属粘 附到另一个零件部件表面上的现象。
在润滑不良、高速重载情况下工作时，由 于摩擦发热，轴承零件可以在极短时间内达到 很高的温度，导致表面烧伤及胶合。
1 滚动轴承异常的基本形式
(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。
由于滚动表面的损伤形状是不规则的，所以 激振力产生的振动，将是由多种频率成分组成的 随机振动。
2 滚动轴承的振动类型及其故障特征
从轴承滚动表面状况产生振动的机理可以看出， ➢ 轴承滚动表面损伤的形态和轴的转速，决定了激振力
的频率。 ➢ 轴承和外壳，决定了振动系统的传递性。
振动系统的最终振动频率，由上述二者决定。即， 轴承异常所引起的振动频率，由轴的旋转速度、损伤 部分的形态与外壳振动系统的传递特性所决定。
安装
轴承损坏
内环缺陷
1 滚动轴承异常的基本形式
滚动轴承在运转过程中可能会由于各种原 因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和 异物侵入、腐蚀和过载等都可能会导致轴承过 早损坏。
即使在安装、润滑和使用维护都正常的情 况下，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳 剥落和磨损而不能正常工作。
滚动轴承的主要故障形式与原因如下：
轴承因受到过大的冲击载荷、静载荷、落入硬质异物等 在滚道表面上形成凹痕或划痕。
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
通常，轴的转速越高，损伤越严重，其振动的 频率就越高；轴承的尺寸越小，其固有振动频率越 高。
2.1 滚动轴承的固有振动频率
➢ 滚动轴承在工作时，滚动体与内环或外环之间 可能产生冲击而引起轴承各元件的固有振动。
各轴承元件的固有频率与轴承的外形、材料和质量有 关
与轴的转速无关。
➢ 轴承元件的固有频率值，受安装状态的影响。 一般情况下，滚动轴承的固有频率通常可达数 千赫到数十千赫。
这一损伤会进一步使振动、噪声与发热加 剧，导致轴承损坏。
2 滚动轴承的振动类型及其故障特征
在工作过程中，滚动轴承的振动通常分为两类： 与轴承的弹性有关的振动，其二为与轴承滚动表面 的状况（波纹、伤痕等）有关的振动
✓ 前者与异常状态无关，后者反映了轴承的损伤情况。
滚动轴承在运转时，滚动体在内、外圈之间 滚动。如果滚动表面损伤，滚动体在损伤表面转 动时，便产生一种交变的激振力。
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
1滚动轴承异常的基本形式 (1).疲劳剥落
这是滚动轴承常见的一种异常形式。在滚动轴承中，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，
这种疲劳剥落现象造成运转时的冲击载荷，使得振动和噪 声加剧。
滚动轴承故障诊断
概述
旋转机械是设备状态监测与故障诊断工作 的重点，而旋转机械的故障有相当大比例与滚 动轴承有关。
滚动轴承是机器的易损件之一，据不完全 统计，旋转机械的故障约有30％是因滚动轴承 引起的
轴承
结构：由内环、外环、滚动体和保持架组成 滚动体类型有球、圆柱滚子、 滚针、圆锥滚子和球面滚子等