轴承振动特征分析共72页文档
轴向轴承振动与稳定性分析
轴向轴承振动与稳定性分析轴向轴承是现代机械装置中非常重要的组件，其质量和性能对整个机械装置的工作效率和稳定性有着重要的影响。
因此，轴向轴承的振动与稳定性分析成为了工程师们必须掌握的一项技术。
首先，我们来讨论轴向轴承振动产生的原因。
轴承振动的主要原因包括以下几个方面：1. 轴承本身的制造和装配误差：轴承的制造和装配过程中难免存在一定的误差，如轴承外环的偏心度、圆度等参数不符合要求，都会导致轴承在旋转时产生振动。
2. 轴向力和径向力的不平衡：轴承工作时，由于机械装置的不平衡或者操作过程中的不同因素，轴向力和径向力会产生不平衡现象。
这些不平衡力对轴承的工作产生一定的影响，引起振动。
3. 润滑不良：轴承在工作时需要有足够的润滑剂，如果润滑不良，会增加轴承的摩擦系数，从而导致振动。
接下来，我们来讨论轴向轴承振动对机械装置稳定性的影响。
轴向轴承振动会引起以下几个方面的问题：1. 降低工作效率：轴向轴承振动会加大摩擦系数，降低轴承的工作效率，影响机械装置的整体运行效果。
2. 加剧磨损和疲劳：轴向轴承振动会导致轴承的磨损和疲劳程度增加，进而缩短轴承的使用寿命。
3. 传导振动：轴向轴承振动会通过机械装置的其他部件传导出去，引起整个机械装置的振动，影响工作环境。
为了解决轴向轴承振动问题，我们可以采取以下几种措施：1. 优化轴承制造和装配工艺：通过加强轴承的质量控制，减小制造和装配误差，降低轴承的振动产生。
2. 提高润滑效果：选择合适的润滑剂和润滑方式，保证轴承良好的工作状态，降低振动。
3. 平衡轴向力和径向力：通过调整机械装置的重心或者增加平衡设备，减小径向力和轴向力的不平衡程度，降低振动产生。
4. 定期检测和维护：定期检测轴向轴承的振动情况，及时发现问题并采取相应的维护措施，保证机械装置的稳定性和安全性。
综上所述，轴向轴承振动与稳定性分析是一项至关重要的技术，对于确保机械装置的工作效率和安全性具有重要的意义。
通过合理的分析和措施，我们可以降低轴承的振动，提高机械装置的稳定性和可靠性。
机器振动特征分析(2)轴承72页文档
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢பைடு நூலகம்！
偏心轴与轴承系统的振动特性分析
偏心轴与轴承系统的振动特性分析引言振动是机械系统中常见的现象，对于轴承系统来说，振动问题会直接影响其运行稳定性和寿命。
本文的主题是分析偏心轴与轴承系统的振动特性，探讨其原因和相关影响因素。
一、偏心轴产生的振动偏心轴是指轴承轴线与旋转中心轴线不重合的情况。
当偏心轴旋转时，在轴承内部会产生径向力的不平衡，从而引起振动。
偏心轴产生的振动主要包括径向振动和轴向振动两种。
1. 径向振动径向振动是指轴承系统在旋转时产生的以轴心为中心的圆周振动。
偏心轴会引起轴承系统的不平衡，使得轴承产生径向力，进而导致径向振动。
径向振动的幅值与偏心距离和转速有关，偏心距离越大、转速越高，其振动幅值越大。
2. 轴向振动轴向振动是指轴承系统在旋转时产生的以轴线为方向的线性振动。
偏心轴会导致轴承产生轴向力，进而引起轴向振动。
轴向振动与偏心距离、转速以及轴承系统的结构有关，当偏心距离较大时，轴向振动的幅值也会增加。
二、轴承系统的振动特性轴承系统的振动特性是指在特定条件下，轴承系统的振动表现以及与其相关的影响因素。
1. 振动频率振动频率是指轴承系统振动的频率，其与轴承系统的固有特性和旋转速度有关。
常见的振动频率包括轴承固有频率、共振频率等。
不同振动频率对轴承系统的运行稳定性和寿命有着不同的影响。
2. 振动幅值振动幅值是指轴承系统振动的振幅，通常使用轴向振动或径向振动的最大值来表示。
振动幅值的大小与偏心距离、转速和轴承系统的结构有关，过大的振动幅值会导致轴承系统的故障和损坏。
3. 振动形态振动形态是指轴承系统振动的波形和频谱。
通过分析振动形态，可以判断轴承系统中是否存在缺陷和故障，进而采取相应的措施进行修复和改进。
三、影响偏心轴与轴承系统振动的因素1. 偏心距离偏心距离是指轴承轴线与旋转中心轴线之间的距离。
偏心距离越大，引起的不平衡力也越大，从而产生的振动幅值也会增加。
2. 转速转速是指轴承系统的旋转速度。
转速越高，偏心轴产生的不平衡力也越大，振动幅值会随之增加。
轴承振动特征分析
06 结论与建议
结论总结
轴承故障诊断的准确性得 到提高
通过分析振动信号，可以更准确地判断轴承 的运行状态，及时发现潜在的故障。
故障模式识别更加明确
振动特征分析有助于识别轴承的故障模式，如内圈 、外圈或滚动体的故障，为后续的故障原因分析和 修复提供依据。
定量评估轴承性能
通过分析振动信号的频谱、幅值等信息，可 以对轴承的性能进行定量评估，为轴承的维 护和更换提供决策依据。
原因
主要包括轴承座刚度不足、安装 不良、基础松动等。
振动特征分析方法
通过频谱分析、波形分析、轴心 轨迹分析等方法，对轴承座的振 动信号进行采集、处理和分析， 提取出轴承座的振动特征。
实例分析结果
轴承座的振动特征主要表现为低 频振动信号，其频率与轴承座的 结构和基础有关，通过分析这些 特征可以判断轴承座的工作状态 和故障类型。
轴承振动概述
轴承振动是指轴承在运转过程中产生的振动 现象，其产生的原因主要包括轴承内部元件 的相互作用、轴承座的不稳定以及外部激励 等。
轴承振动特征分析主要通过采集轴承的 振动信号，利用信号处理技术提取特征 ，进而对轴承的工作状态进行评估。
轴承振动通常采用振动烈度来描述， 其评价指标包括加速度、速度和位移 等。
02 轴承振动产生的原因
制造误差
材料不均匀
轴承材料内部存在不均匀性，导 致在运转过程中受力不均，引起 振动。
热处理不当
轴承的热处理工艺不佳，导致材 料内部存在残余应力，在运转过 程中产生振动。
装配误差
安装位置不准确
轴承在安装过程中位置不准确，导致运转过程中受力不均， 引起振动。
装配间隙不当
轴承的装配间隙过小或过大，都会影响轴承的正常运转，产 生振动。
机器振动特征分析(2)轴承
转速愈高，预期的寿命愈短。理论的轴承寿命随轴承承受的的负 载的三次方变化。如果设计者只考虑轴承的静载和如皮带拉伸等其他 部件静载，则轴承的理论计算寿命会大打折扣。
缩短滚动轴承寿命的因素
例：
重量为2000磅 908公斤 的转子，转速为6000 公斤) 6000转 在直径为3英尺（半径为18 18英 重量为2000磅(908公斤)的转子，转速为6000转/分，在直径为3英尺（半径为18英 2000 457. 毫米）处的转子上存在一个1盎司(28．35克 的不平衡质量。 寸 =457.2毫米）处的转子上存在一个1盎司(28． 35克 )的不平衡质量。此不平衡质量产 生的离心力计算： 生的离心力计算：
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
轴承故障原因及其解决
• 不对中
– 征兆是滚珠在滚道上产生的磨痕与滚道边缘不平行 – 如果不对中超过0.001in/in，会产生轴承和轴承座异常 温升，和保持架球磨损
滚动轴承故障频率计算例
典型的轴承故障发展过程
润滑分析 声发射检测
感官
振动分析
典型的轴承故障发展过程
轴承故障劣化发展不是按线性规律，而是按指数规律变化
灾难性破坏
X
累 积 的 损 伤
1 2 3 4
阶段≈轴承剩余寿命的10-20% 阶段≈轴承剩余寿命的5-10% 阶段≈轴承剩余寿命的1-5% 阶段≈一小时至轴承剩余寿命的1%
d=滚动体直径； D=滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径)； φ=径向方向接触角； n=滚动体数目； No=轴承外环角速度； No Ni=轴承内环角速度(=轴转速). Ni=
滚动轴承的振动信号特征分析报告
南昌航空大学实验报告课程名称：数字信号处理实验名称：滚动轴承的振动信号特征分析实验时间： 2013年5月14日班级： 100421学号： **********：***成绩：滚动轴承的振动信号特征分析一、实验目的利用《数字信号处理》课程中学习的序列运算、周期信号知识、DFT 知识，对给定的正常轴承数据、内圈故障轴承数据、外圈故障轴承数据、滚珠故障轴承数据进行时域特征或频域特征提取和分析，找出能区分四种状态（滚动轴承的外圈故障、内圈故障、滚珠故障和正常状态）的特征。
二、实验原理振动机理分析：机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。
幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。
频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。
通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而寻找振源，采取相应的措施。
相位：振动信号的相位信息十分重要，如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。
对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。
在振动测量时，应合理选择测量参数，如振动位移是研究强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正比，是研究动力强度和疲劳的重要依据；振动速度决定了噪声的高低，人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。
速度又与能量和功率有关，并决定动量的大小。
提取振动信号的幅域、时域、频域、时频域特征，根据特征进行故障有无、故障类型和故障程度三个层次的判断。
三、 实验内容Step1、使用importdata （）函数导入振动数据。
Step2、把大量数据分割成周期为单元的数据，分割方法为：设振动信号为{x k }(k =1,2,3,…,n )采样频率为f s ，传动轴的转动速率为V r 。
采样间隔为：1st f ∆= （1）旋转频率为：60rr V f =（2）传动轴的转动周期为：1r T f = （3）由式（1）和（3）可推出振动信号一个周期内采样点数N ：11s r r sf f TN t f f ===∆ （4） 由式（2）可得到传动轴的转动基频f r =29.95Hz ，再由式（3）可得到一个周期内采样点数N=400.67，取N =400。
滚动轴承的振动及其故阵特征
滚动轴承的振动及其故阵特征滚动轴承的振动及其故阵特征滚动抽承的时域波形特征(1)正常情况下，滚动轴承的振动时域波形从图中可以看出，其波形有两个特点:一是无冲击，二是变化慢。
(2)轴承元件发生异常时，就会产生冲击脉冲振动:冲击脉冲周期为基阶故障特征频率的倒数。
冲击脉冲宽度在As数量级，它将激起系统或结构的高频响应(固有振动)，响应水平取决于系统或结构的固有频率及阻尼的大小.轴承损伤引起的振动响应及其频率。
每组图中.上图为损伤引起的冲击脉冲，中间图形为冲击脉冲产生的振动，下图反映了损伤的特征频率.对于内环，由于轴承径向间隙的存在，很据损伤和滚动体发生冲击的位里，响应振粗会受到调制，其调制波的频率为轴的旋转频率fr和振动体的公转频率f二其中最主要的还是通过频率对固有频率的脉冲调制。
对于外环。
由于损伤处的位置与承载方向之间的位置关系是一定的，故无振幅调制现象.对于滚动体，它与内环情况相当。
其调制波的频率为fM.(3)轴承偏心引起的振动:当轴承内环严重磨搅或开裂时，轴的中心(即内环中心)便以外环中心为中心作振动。
(4)滚动体的非线性伴生振动:滚动轴承靠滚道与滚动体的弹性接触来承受载荷.因此具有“弹簧”的性质。
这个“弹簧”的刚性很大，当润滑状态不良时.就会出现非线性弹簧性质的振动.轴向非线性伴生振动频率为轴的旋转频率f,，分数谐波要f,I…及其高次谐波2f, 3f, 而径向非线性伴生振动是Zf，的各次谐波及f.的分数谐波成分。
(5)不同轴引起的振动:当两个轴承不对中，轴承装配不良等都会引起低频振动。
幅值城中的概率密度特征滚动轴承正常时和发生剥落损伤时轴承振动信号的幅值概率密度分布。
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。
显然，根据上述轴承的各种振动特征，不但有可能判别运转中的轴承是否已出现故降，而且可进一步判断故障的类型及故降发生的元件.滚动轴承故障诊断方法目前，用于滚动轴承监测和诊断的方法很多，本节卞要讨论利用振动信号对其进行监侧的方法。
滑动轴承、滚动轴承振动故障症状特征分析与解决处理方法(图文并茂详解)
滑动轴承、滚动轴承振动故障症状特征分析与解决处理方法（图文并茂详解）一、滚动轴承症状特征：（一）、滚动轴承故障发展的第一阶段症状特征：1、超声波频率范围(>250K赫兹) 内的最早的指示；2、利用振动加速度包络技术（振动尖峰能量gSE）可最好地评定频谱。
（二）、滚动轴承故障发展的第二阶段症状特征：1、轻微的故障激起滚动轴承部件的自振频率振动。
2、故障频率出现在500-2000赫兹范围内。
3、在滚动轴承故障发展第二阶段的末端，在自振频率的左右两侧出现边带频率。
（三）、滚动轴承故障发展的第三阶段症状特征：1、出现滚动轴承故障频率及其谐波频率。
2、随着磨损严重出现故障频率的许多谐波频率，边带数也增多。
3、在此阶段，磨损可以用肉眼看见，并环绕轴承的圆周方向扩展。
（四）、滚动轴承故障发展的第四阶段症状特征：1、离散的滚动轴承故障频率消失，被噪声地平形式的宽带随机振动取代之。
2、朝此阶段末端发展，甚至影响1X转速频率的幅值。
3、事实上，高频噪声地平的幅值和总量幅值可能反而减小。
二、滑动轴承症状特征：（一）、油膜振荡不稳定性症状特征：1、如果机器在2X转子临界转速下运转，可能出现油膜振荡。
2、当转子升速到转子第二阶临界转速时，油膜涡动接近转子临界转速，过大的振动将使油膜不能支承轴。
3、油膜振荡频率将锁定在转子的临界转速。
4、转速升高，油膜涡动频率也不升高。
（二）、油膜涡动不稳定性症状特征：1、通常出现在旋转转速的42-48%频率范围内。
2、有时，振动幅值非常大油膜涡动是固有不稳定的，因为它增大离心力，所以增大涡动力。
（三）、滑动轴承磨损/间隙故障症状特征：1、滑动轴承磨损故障后阶段将产生幅值很大的旋转转速频率的谐波频率振动。
2、当存在过大的滑动轴承间隙时，很小的不平衡或不对中将导致很大幅值的振动。
滚动轴承振动信号特性分析
滚动轴承振动信号特性分析滚动轴承在工程实践中得到了充分的应用，但是滚动轴承却十分容易损坏。
滚动轴承的运行状态通常也会直接影响到整个机械设备的性能。
滚动轴承损坏尤其是突然损坏不仅会导致机械设备的故障失效，甚至造成更为严重或许是灾难性的事故。
对滚动轴承进行特征信号分析对其故障进行诊断可以有效地避免事故发生。
关键词：滚动轴承;信号;分析为了有效地提取滚动轴承故障信号特性，提出了一种基于共振解调技术和谱峭度法相结合的方法，并且将其应用到实际的滚动轴承的数据中进行分析处理。
发现能准确的找出其故障部位并得到其故障频率。
一、轴承结构和故障机理滚动轴承是一类广泛应用的精细的机械构件。
滚动轴承的作用是将运转的轴承座和轴相互的滑动类型的摩擦转换为滚动类型的摩擦。
其一般包括四个部分：滚动体，外圈，内圈和保持架。
内圈能和轴进行配合共同旋转。
外圈则是与轴承座进行配合并且起着支撑的作用。
滚动体均匀分布在内外圈之间，对轴承的运转性能和使用寿命有着重要的影响。
保持架起着让滚子分布均匀的功能，引领滚子旋转而且具有润滑功能以及避免滚子掉落。
总体说来轴承工作时的振动通常分为以下两种：与轴承工作面的裂痕、波纹相关和与轴承弹性相关的振动。
其中与轴承表面裂痕、波纹相关振动能够反映其损伤的情况。
工作面若有损坏，当滚子在损坏面运转的时侯，某种交变的激振力将会出现。
因为轴承滚动表面损伤形状并不规则。
由此，产生的振动也会是一种随机振动并包含了多种频率成分。
通常来说，轴运转的速率以及轴承面损坏样式是激振力的频率的首要性因素。
而激振系统传递相关的因素由轴承和外壳来决定。
总而言之，轴运转的速率、外壳和轴承的振动传递因数以及轴承面损坏样式等一起确定了因轴承异常而产生的振动频率。
一般而言，轴承具有越高的振动频率则表明轴有越严重的损伤或者有越高的旋转速度，另外滚动轴承的固有振动频率会随着滚动轴承尺寸的增大而有所降低。
因而，所有异常的轴承产生振动时都不会是一个特定的频率。
调心滚子轴承的温度和振动分析及解决方案
调心滚子轴承的温度和振动分析及解决方案引言：调心滚子轴承是一种广泛应用于各类机械设备中的重要组件，它们的稳定运行对于保障机械设备的正常工作具有重要意义。
然而，调心滚子轴承在运行过程中常常会面临温度升高和振动增加的问题，这不仅对滚子轴承本身的寿命和性能产生不利影响，也会进一步影响到整个机械系统的正常运行。
因此，本文将对调心滚子轴承的温度和振动进行深入分析，并提出相应的解决方案，以期为相关研究和实践提供有益的参考。
一、调心滚子轴承的温度分析1. 温度升高的原因调心滚子轴承在运行过程中，由于摩擦和热量的产生，会导致温度的升高。
主要原因包括轴承润滑不良、过大载荷、轴承内外圈相对转动速度不匹配等。
这些因素可能导致摩擦面温度升高，进而影响到整个轴承的工作温度。
2. 温度升高的影响（1）降低润滑效果：温度升高会降低润滑脂的黏度，导致润滑效果降低，从而增加摩擦和磨损。
（2）影响轴承材料性能：高温会使轴承材料的硬度降低，因而减少了承受能力和寿命。
（3）导致轴承失效：若温度过高，会导致润滑脂炭化、氧化，轴承损坏甚至失效。
3. 解决方案（1）优化润滑脂选择：选用高温抗磨损的润滑脂，并根据运行条件进行适当的加量。
（2）改善冷却方式：可以采用轴流风扇或利用外部冷却装置来提高轴承的散热能力。
（3）减小摩擦：合理选择轴承的清洁和精度，采用高精度制造和合理的安装方法，减少摩擦和热量的产生。
二、调心滚子轴承的振动分析1. 振动增加的原因调心滚子轴承的振动增加可能由多个因素造成。
包括轴承和轴之间的配合不良、设计与制造不合理、内圈轨道和滚子之间的失配等。
2. 振动增加的影响（1）加剧磨损：振动增加会导致摩擦加剧，从而增加磨损的程度，缩短轴承寿命。
（2）引起噪音：振动会产生噪音，影响设备的工作环境。
（3）导致失效：长期高强度振动会导致调心滚子轴承失效，甚至引发机械故障。
3. 解决方案（1）优化轴承安装：确保调心滚子轴承和轴的配合尺寸及间隙符合要求，避免制造和安装上的失误。
分析轴承
FTFr≌0.4N
经验公式
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.
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)
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％
轴承故障特征频率的特点
13.振动传感器置于尽可能靠近轴承的承载区，尤其是轴承仅支承径向负载时。 14.不合适的轴承负载和安装问题
若轴承负载不合适或安装不恰当，例如，安装新轴承时，如果轴承与轴承 座过盈配合过紧，使轴承“咔入”轴承座中，导致轴承内部间隙发生变化，使 滚动体强制被压向轴承的内外环。出现这种情况，轴承在起动时立即产生轴承 外环和内环的故障频率。
滚动轴承故障频率计算(2)
保持架故障频率： FTF=(N/2)［1-（d/D）Cos φ ]
滚动体旋转故障频率： BSF=(N/2)(D/d){1-[(d/D)Cos φ ］²}