倒频谱分析在滚动轴承故障监测中的运用

第29卷　第1期四川兵工学报 2008年2月

【产品开发与设计】

　3收稿日期:2007-

10-03

作者简介:陈侃(1983—),男,四川广安人,硕士研究生,主要从事机械故障诊断和人工智能模式识别研究.倒频谱分析在滚动轴承故障监测中的运用

陈　侃,傅　攀,谢　辉

(西南交通大学机械工程学院,成都　610031)

摘要:对原始滚动轴承的时域信号进行傅里叶变换,然后进行二次频谱变换即倒频谱分析.得出的结果能较好地反映出周期信号中的突变.通过对轴承内圈外圈的实验信号进行分析,结果表明,该信号分析方法能对轴承的大部分故障情况有效地监测.

关键词:倒频率谱分析;故障诊断;滚动轴承故障诊断;二次频谱分析;倒谱

中图分类号:TH113.1 文献标识码:A 文章编号:1006-0707(2008)01-0093-04

随着机械设备向重载、高速、高效方面发展,对机械设备的承载能力,传动精度,无故障工作时间,以及使用寿命,降低振动和噪声等方面的要求越来越高.机械故障诊断变得越来越重要,其中滚动轴承的运行状态监测和故障模式识别则是机械故障诊断技术中的重点.因为滚动轴承是机械设备中最常用也是最易损坏的零件之一.旋转机械中发生的故障有7%是因滚动轴承故障而引发的.滚动轴承是发动机的承力单元,除转速高、负荷大外,工况也极端恶劣.因此,亦属故障多发件.滚动轴承的故障诊断近年来受到越来越多的重视.与各种监测方法比较可知,振动法能够诊断大多数滚动轴承故障,而且可在运动中测得轴承信号.本研究测取的是滚动轴承的振动信号.将测取到的振动信号进行倒频率谱分析,以此来诊断滚动轴承的故障类型.但是测取到的信号对后期的分析到底有没有影响,有什么样的影响都值得我们去研究.

1　倒频谱理论

倒频谱(Cep stru m )分析也叫二次频谱分析,是现代信号处理科学的一项新技术,它在语音分

析、回声剔除、振动和噪声源识别、设备故障振动等方面均有成功的应用.由于它可以处理复杂频谱图上的周期结构,能分析具有同族谐频、异族谐频、多成分边频等复杂信号,找出功率谱不易发现的问题,所以在机械故障诊断领域常常被用于齿轮、轴承等设备的状态检测和故障诊断中.倒频谱包括功率倒频谱分析和复倒频谱分析2种.

倒频谱的数学描述为2类:一类是实倒频谱(Real Cep stru m ),简称“R —CEP ”;另一类是复倒频谱(Comp lex Cep stru m ),简称“C —CEP ”.

1)实倒频谱1倒频谱是对频谱作进一步的谱分析而得到的.如果时间序列的傅里叶正变换为X (f ),则功率谱为:

G x (f )=

|X (f )|2

(1)

通常,实倒频谱有如下几种定义形式:

①功率倒频谱.功率倒频谱可以表示为:

C xp (q )=|F |lg G x (f )‖

(2)式中:F 为傅里叶变换符号,式(2)是将对数功率谱作傅里叶变换,然后取其模的平方,所以功率倒频谱又称为“对数功率谱的功率谱”.

②幅值倒频谱.实际应用较多的是式(2)的

算术平方根定义形式,即:

C xa(q)=C xp(q)=|F|lg G x(f)‖(3)相对于式(2)而言,式(3)被称为幅值倒频谱.

③类似相关函数的倒频谱.注意到自相关函数是由自功率谱函数在线性坐标上的傅里叶逆变换得到的,即:

R x(τ)=1

F-1[G x(f)]

为了使倒频谱具有更加清晰的物理意义,采用一种类似自相关函数的形式,给出另一种新的定义,即:

x (q)=F-1|lg G

(f)|(4)

很显然,式(3)是式(2)的平方根、式(4)的模.由于对数功率谱是实偶函数,所以其傅里叶正逆变换得出的结果是一样的,包含的信息完全一致.

上述定义中的q称为倒频率,q具有时间的内涵,其实与自相关函数中的τ是一样的,一般多以毫秒计.倒频率对于用频率分量解释时间信号是有用的,因为高倒频率表明谱中的快速波动成分,而低倒频率则表明缓慢的波动.倒频率在功率谱的对数转换过程中给低幅值分量有较高的加权,可以帮助判别谱的周期性,精确地测量频率间隔.

2)复倒频谱.在实例频谱的分析中,都丢失了相位信息.复倒频谱是另一种倒频谱,它是从复谱得来的,因此不损失相位信息.与实倒频谱不同,获得复倒频谱的过程是可逆的,这在很多情况下符合工程要求.

设时间信号x(t)的傅里叶变换为X(f),即

X(f)=Re[X(f)+i li m[X(f)]](5)则复倒频谱C

(q)为:

(q)=F-1|ln X(f)|(6)由于x(t)是实函数,所以X(f)是共轭偶函数,它可以表示为:

X(f)=|A

(f)|e iφx(f)=X3(-f)=

|A x(f)|e iφx(f)(7)

ln X(f)也是共轭偶函数,因此复倒频谱名称上虽冠以复字,而实际上仍为τ的实值函数.由于在倒频谱的分析中主要应用的是实倒频谱,故本研究在对滚动轴承故障诊断的分析中采取的是实倒频谱的分析.

2　倒频谱分析在滚动轴承故障诊断中的应用

2.1　倒频谱在滚动轴承外圈故障诊断中的应用

在本次监测过程中,监测对象是6208型滚动轴承,其具体参数:

内径d为40(0/-0.04)mm;外径D为80 (0/-0.075)mm;宽度B为18(0/-0.4)mm;倒角r

m in

为1.1mm.根据以上参数算得该轴承故障特征频率.

以工况4为例来进行轴承外圈故障的倒频谱分析,图1为工况4下的滚动轴承外圈故障时

域波形,转速为1320r/m in.

图1　工况4下滚动轴承外圈故障时域

通常情况下,我们都会对这样的时域信号作频域变换,得到它的频率域图像

图2　工况4下滚动轴承外圈故障频谱

图3　工况4下滚动轴承外圈故障倒频谱

图2、图3分别为滚动轴承在工况4下振动信号相应的频谱图和倒频谱图.图3中在0.01095s处有一峰值,将此倒频率转换为相应

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的频率值为91.32Hz,这与轴承在工况4下的外圈故障特征频率f B0=90.7Hz 相对应,由此说明滚动轴承外圈出现了故障.即倒频谱分析法对监测轴承外圈故障有效.

图4、图5分别为工况2、工况3和工况5下的滚动轴承外圈故障动信号的倒频谱图.从图4中可以看到在工况2下0.01401s 处有一突峰值,将此倒频率转换为相应的频率值为71.38Hz,这与轴承在工况2下的外圈故障特征频率f B0=70.9Hz 相对应.工况3的倒谱图在0.01253s 处有一峰值,也将此倒频率转换为相应的频率值为79.8Hz,这与轴承在工况3下的外圈故障特征频率78.8Hz 相对应.在图5中可以看到工况5下在0.01013s 处有一峰值,转换成频率为98.7Hz,这与轴承在工况5下的外圈故障特征频率98.5Hz 相对应.由此说明倒频谱在滚动轴承外圈故障诊断中的分析行之有效

图4　工况2、工况3

下滚动轴承外圈故障倒频谱

图5　工况5下滚动轴承外圈故障倒频谱

2.2　倒谱分析应用与内圈故障监测

同样以工况4为例来进行滚动轴承内圈故障的倒频谱分析.图6为工况4下滚动轴承内圈故障振动信号的时域波形.图7、图8、图9分别为工图、倒频谱和包络谱

图6　工况4下滚动轴承内圈故障振动信号时域波形

在图7的频谱图中,我们可以看到在低频90Hz 附近有一峰值,这与轴承工况4下轴承外圈故障特征频率f B i =90.7Hz 相对应,故不能反映轴承实际故障的状态.

在图8的倒频谱图中,亦不能揭示轴承的故障状态

图7　工况4

下轴承内圈故障振动信号频谱

图8　工况4

下轴承内圈故障振动信号倒频谱

图9　工况4下轴承内圈故障振动信号包络谱

9陈　侃,等:倒频谱分析在滚动轴承故障监测中的运用

为了验证倒频谱在滚动轴承内圈故障分析中是否真的不能反映故障状态,做了大量的分析,图10、图11分别列出了其他工况下轴承内圈故障的图中在0.00868s 处有2个微弱的峰值,转换成对应的频率为115Hz,这与工况2下的滚动轴承内圈故障特征频率f B i =109.08Hz 有一定的偏差.在其他工况下倒频谱的特征频率均淹没于噪声之中,不能正确地对轴承内圈故障状态进行诊断.

故在对滚动轴承内圈故障进行诊断时倒频谱分析不可取,这与轴承内圈故障振动信号在传输过程中有着直接的关系.图9振动信号的包络谱图中在137.1Hz 及其倍频271.7Hz 处均有峰值出现,这与工况4下的滚动轴承内圈故障特征频率139.7Hz 相对应,能清楚地揭示轴承内圈故障状态.但在频率50Hz 处仍有部分突出的峰值,这与工况4下的滚珠故障特征频率相对应,也再一次说明了滚动轴承内圈振动信号传输途径的复杂性

图10　工况2、工况3

下轴承内圈故障振动信号的倒频谱

图11　工况5下轴承内圈故障振动信号的倒谱

3　结束语

1)倒频谱分析法能够准确地诊断出滚动轴承外圈故障状态,即倒频谱分析法对监测轴承的外圈故障有效.

2)倒频谱分析法对监测轴承的内圈故障无

效,不能反映出滚动轴承内圈故障的状态信息.

3)由于倒频谱图反映出来的是倒频率,从

图上直接读取信息不直观,需要进行转换才能够与相应的特征频率进行对比.

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[5]　高品贤.振动、冲击及噪声测试技术[M ].成都:西南

交通大学出版社,1992.

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简析滚动轴承故障诊断方法及要点

简析滚动轴承故障诊断方法及要点滚动轴承是应用最为广泛的机械零件质疑，同时，它也是机器中最容易损坏的元件之一。许多旋转机械的故障都与滚动轴承的状态有关。据统计，在使用滚动轴承的旋转机械中，大约有30%的机械故障都是由于轴承而引起的。可见，轴承的好坏对机器工作状态影响极大。通常，由于轴承的缺陷会导致机器产生振动和噪声，甚至会引起机器的损坏。而在精密机械中（如精密机床主轴、陀螺等），对轴承的要求就更高，哪怕是在轴承上有微米级的缺陷，都会导致整个机器系统的精度遭到破坏。最早使用的轴承诊断方法是将听音棒接触轴承部位，依靠听觉来判断轴承有无故障。这种方法至今仍在使用，不过已经逐步使用电子听诊器来替代听棒以提高灵敏度。后来逐步采用各式测振仪器、仪表并利用位移、速度或加速度的均方根值或峰峰值来判断轴承有无故障。这可以减少对设备检修人员的经验的依赖，但仍然很难发现早期故障。滚动轴承在设备中的应用非常广泛，滚动轴承状态好坏直接关系到旋转设备的运行状态，尤其在连续性大生产企业，大量应用于大型旋转设备重要部位，因此，实际生产中作好滚动轴承状态监测与故障诊断是搞好设备维修与管理的重要环节。我们经过长期实践与摸索，积累了一些滚动轴承实际故障诊断的实用技巧。一、滚动轴承故障诊断的方式及要点：对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的实用方法是振动分析。实用中需注意选择测点的位置和采集方法。要想真实准确反映滚动轴承振动状态，必须注意采集的信号准确真实，因此要在离轴承最近的地方安排测点，在电机自由端一般有后风扇罩，其测点选择在风扇罩固定螺丝有较好监测效果。另外必须注意对振动信号进行多次采集和分析，综合进行比较。才能得到准确结论。二、滚动轴承正常运行的特点与实用诊断技巧：我们在长期生产状态监测中发现，滚动轴承在其使用过程中表现出很强的规律性，并且重复性非常好。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，幅值都较小，可能是由于制造过程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。运动一段时间后，振动和噪声维持一定水平，频谱非常单一，仅出现一、二倍频。极少出现三倍工频以上频谱，轴承状态非常稳定，进入稳定工作期。继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，但振动增大的变化较缓慢，此时，轴承峭度值开始突然达到一定数值。我们认为，此时轴承即表现为初期故障。

滚动轴承常见故障及原因分析

滚动轴承常见故障及原因分析 1.故障形式（1）轴承转动困难、发热；（2）轴承运转有异声；（3）轴承产生振动；（4）内座圈剥落、开裂；（5）外座圈剥落、开裂；（6）轴承滚道和滚动体产生压痕。 2.故障原因分析（1）装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承间隙是否合适，转动是否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm~0.25mm间隙，以防止外座两侧“瓦口”处出现“夹帮”现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过早损坏。（2）装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况： A.配合不当轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心机、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈，采用j5，js5，js6，k5，k6，m6配合，

轴承座孔与轴承外座圈采用j6，j7配合。旋转的座圈（大多数轴承的内座圈为旋转座圈，外座圈不为旋转座圈，少部分轴承则相反），通常采用过盈配合，能在负荷作用下避免座圈在轴径和轴承座孔的配合表面上发生滚动和滑动。滚动轴承常见故障原因分析但有时由于轴径和轴承座孔的尺寸测量不精确或配合面粗糙度未达到标准要求，造成过大的过盈配合，使轴承座圈受到很大挤压，从而导致轴承本身的径向间隙减少，使轴承转动困难、发热，磨损加剧或卡死，严重时会造成轴承内外座圈在按装时开裂。不旋转座圈常采用间隙或过盈不大的配合，这样不旋转座圈就有可能产生微小的爬动，而使座圈与滚动体的接触面不断更换，座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使轴承中滚动体发生轴向卡住的现象。但过大的间隙配合，会使不旋转座圈随滚动体一同转动，致使轴（或轴承座孔）与内座圈（或外座圈）发生严重磨损，而出现摩擦使轴承发热、振动。 B.装配方法不当轴承和轴径或轴承座孔的过盈较小时，多采用压入法装配。最简单的方法是利用铜棒和手锤，按一定的顺序对称地敲打轴承带过盈配合的座圈，使轴承顺利压入。另外，也可用软金属制的套管借手锤打入或压力机压入。若操作不当，则会使座圈变形开裂，或者手锤打在非过盈配合的座圈上，则会使滚道和滚动体产生压痕或轴承间接被破坏。 C.装配时温度控制不当滚动轴承在装配时，若其与轴径的过盈较大，一般采用热装法装配。

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 diagnosis In 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 pa

滚动轴承故障诊断频谱分析讲解学习

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。

倒频谱

倒频谱倒频谱分析是一种二次分析技术，是对功率谱的对数值进行傅立叶逆变换的结果。其计算公式为：该分析方法受传感器的测点位置及传输途径的影响小，能将原来频谱图上成族的边频带谱线简化为单根谱线，以便提取、分析原频谱图上肉眼难以识别的周期性信号。但是进行多段平均的功率谱取对数后，功率谱中与调制边频带无关的噪声和其他信号也都得到较大的权系数而放大，降低了信噪比。本书分7章介绍了振动信号现代分析的理论方法与技术应用。第1章在介绍振动信号的基本概念、方法后，给出了振动信号的时频分析方法。第2章介绍了近十几年来发展和应用的小波分析方法及其工程实现技术。第3章介绍了谐波小波分析的理论方法与应用技术。第4章介绍了振动信号的Hilbert—Huan9变换分析方法，及其与其他方法相结合的发展和应用。第5章给出了振动信号分形分析方法及其与其他方法相结合的研究。第6章介绍了微弱振动信号的混沌识别方法。第7章介绍了振动信号的盲源分离技术与方法。每一章都给出了若干振动信号分析的应用实例。本书可作为具有一定振动分析基础的大学毕业生、研究生和工程技术人员的学习参考书，也可以作为航空航天类、大机械类、力学类、动力工程类专业研究生“机械振动学”课程的后续专业课教学参考书。目录第1章振动信号的时频分析方法 1.1幅值域分析法 1.2振动信号的时差域分析方法1.2.1信号预处理 1.2.2相关分析 1.3傅里叶变换 1.3.1连续傅里叶变换1.3.2离散傅里叶变换 1.4振动信号的频域分析方法 1.4.1频谱与频谱分析1.4.2经典谱估计方法 1.4.3倒频谱分析 1.4.4加窗与细化分析 1.5多相干分析技术 1.5.1相干函数 1.5.2频段上非独立输入信号的优先级排序1.5.3多相干分析 1.6时频分析 1.6.1时频分析的基本概念 1.6.2信号的时频表示和相平板 1.6.3时频分析的窗函数 1.7短时傅里叶变换 1.7.1短时傅里叶变换的概念 1.7.2离散短时傅里叶变换 1.7.3短时傅里叶变换在振动信号分析中的应用参考文献第2章振动信号的小波分析方法 2.1小波分析的基本概念 2.1.1小波与小波函数 2.1.2从傅里叶变换到小波变换 2.2二进离散小波变换 2.2.1二进小波变换 2.2.2二进小波的构造 2.2.3数字信号的二进小波变换 2.3多分辨分析与正交小波 2.3.1多分辨分析 2.3.2正交小波基 2.3.3Mallat塔形算法 2.3.4多分辨分析的工程实现技术 2.4二进小波变换在振动信号分析中的应用 2.4.1离散数字信号的二进小波变换过程2.4.2信号的频带分离 2.4.3奇异信号检测 2.4.4带噪转子信号的小波消噪2.4.5行驶车辆实际振动信号的小波分析……第3章振动信号的谐波小波分析第4章振动信号分析的Hilbert-Huang变换方法第5章振动信号分析的分形方法第6章微弱振动信号的混沌识别第7章振动信号的盲源分离参考文献

滚动轴承常见故障原因分析

增刊西　山　科　技　Supp lem en t 2001年8月　X ishan Science&T echno logy A ug.2001　技术经验滚动轴承常见故障原因分析王　建　国① (华化制药集团公司) 摘　要　介绍了滚动轴承的故障形式,分析了产生的原因,并提出了相应的解决方法。关键词　滚动轴承　故障　原因滚动轴承一般由外座圈、内座圈、滚动体和保持架等四部分组成。滚动轴承属于标准件,其类型很多,用量很大,凡是运转设备几乎都有不同类型和不同精度的滚动轴承。在生产实际中,由于各种原因,滚动轴承常出现故障,影响设备的正常运行,现对滚动轴承在运行中的常见故障作一分析,并简要介绍消除故障的方法。 1　故障形式 1)轴承转动困难、发热;2)轴承运转有异声;3)轴承产生振动;4)内座圈剥落、开裂;5)外座圈剥落、开裂;6)轴承滚道和滚动体产生压痕。 2　故障原因分析 2.1　检查不细致轴承在装配前,要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架,是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹;检查轴承间隙是否合适,转动是否轻快自如,有无突然卡住的现象;同时检查轴颈和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座,要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间,应留出0.1mm～0.25mm间隙,以防止外座两侧的“瓦口”处出现“夹帮”现象。若装配前检查不细致,会导致装配后的轴承运转情况不良,出现由于原始间隙太小导致的转动困难、发热;由于“夹帮”现象导致的间隙减小,磨损加快,使轴承过早损坏。 2.2　装配不当装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式。装配不当有以下几种情况: 1)配合不当。轴承内孔与轴的配合采用基孔制,轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心机、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈,采用j5、js5、js6、k5、k6、m6配合,轴承座孔与轴承外座圈采用J6、J7配合。旋转的座圈(大多数轴承的内座圈为旋转座圈,外座圈为不旋转座圈,少部分轴承则相反),通常采用过盈配合,能在负荷作用下避免座圈在轴颈或轴承座孔的配合表面上发生滚动或滑动。但有时由于轴颈和轴承座孔的尺寸测量不精确或配合面粗糙度未达到标准要求,造成过大的过盈配合,使轴承座圈受到很大剂压,从而导致轴承本身的径向间隙减少,使轴承转动困难、发热,磨损加剧或卡死,严重时会造成轴承内外座圈在安装时开裂。不旋转座圈常采用间隙或过盈不大的配合,这样不旋转座圈就有可能产生微小的爬动,而使座圈与滚动体的接触面不断更换,座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使轴承中滚动体发生轴向卡住的现象。但过大的间隙配合,会使不旋转座圈随滚动体一同转动,致使轴(或轴承座孔)与内座圈(或外座圈) ①作者简介:王建国　男　1963年出生　1984年毕业于太原工学院　工程师　太原　030021

滚动轴承故障诊断与分析..

滚动轴承故障诊断与分析Examination and analysis of serious break fault down in rolling bearing 学院：机械与汽车工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2010020101 姓名：学号：指导老师：王林鸿

摘要:滚动轴承是旋转机械中应用最广的机器零件，也是最易损坏的元件之一, 旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关，轴承的工作好坏对机器的工作状态有很大的影响，其缺陷会产生设备的振动或噪声，甚至造成设备损坏。因此, 对滚动轴承故障的诊断分析, 在生产实际中尤为重要。关键词：滚动轴承故障诊断振动 Abstract: Rolling bearing is the most widely used in rotating machinery of the machine parts, is also one of the most easily damaged components. Many of the rotating machinery fault associated with rolling bearings, bearing the work of good or bad has great influence to the working state of the machine, its defect can produce equipment of vibration or noise, and even cause equipment damage. Therefore, the diagnosis of rolling bearing fault analysis, is especially important in the practical production. Key words: rolling bearing fault diagnosis vibration 引言：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，由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。如何准确判断出它的末期故障是非常重要的，可减少不必要的停机修理，延长设备的使用寿命，避免事故停机。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。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。总之，滚动轴承的故障原因是十分复杂的，因而对作为运转机械最重要件之一的轴承，进行状态检测和故障诊断具有重要的实际意义，这也是机械故障诊断领域的重点。一滚动轴承故障诊断分析方法 1滚动轴承故障诊断传统的分析方法 1.1振动信号分析诊断振动信号分析方法包括简易诊断法、冲击脉冲法（SPM法）、共振解调法（IFD 法）。振动诊断是检测诊断的重要工具之一。（1）常用的简易诊断法有：振幅值诊断法，反应的是某时刻振幅的最大值，适用于表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断；波峰因素诊断法，表示的

倒谱分析

倒谱分析（1）.倒频谱的数学描述倒频谱函数CF(q)(power cepstrum)其数学表达式为：（2.6） CF(q)又叫功率倒频谱，或叫对数功率谱的功率谱。工程上常用的是式(2.6)的开方形式，即：（2.7） C0(q)称为幅值倒频谱，有时简称倒频谱。倒频谱变量q的物理意义为了使其定义更加明确，还可以定义：（2.8）即倒频谱定义为信号的双边功率谱对数加权，再取其傅里叶逆变换，联系一下信号的自相关函数：看出，这种定义方法与自相关函数很相近，变量q与τ在量纲上完全相同。为了反映出相位信息，分离后能恢复原信号，又提出一种复倒频谱的运算方法。若信号x(t)的傅里叶变换为X(f): （2.9） x(t)的倒频谱记为：（2.10）显而易见，它保留了相位的信息。

倒频谱与相关函数不同的只差对数加权，目的是使再变换以后的信号能量集中，扩大动态分析的频谱范围和提高再变换的精度。还可以解卷积(褶积)成分，易于对原信号的分离和识别。（2).倒频谱的应用分离信息通道对信号的影响图2.26对数功率谱关系图。在机械状态监测和故障诊断中，所测得的信号，往往是由故障源经系统路径的传输而得到的响应，也就是说它不是原故障点的信号，如欲得到该源信号，必须删除传递通道的影响。如在噪声测量时，所测得之信号，不仅有源信号而且又有不同方向反射回来的回声信号的混入，要提取源信号，也必须删除回声的干扰信号。若系统的输入为x(t)，输出为y(t)，脉冲响应函数是h(t)，两者的时域关系为： y(t)=x(t)*h(t) 频域为： Y(f)=X(f)*H(f)或Sy(f)=Sx(f)*|H(f)|2 对上式两边取对数，则有：（2.11）式(2.72)关系如图(2.26)所示，源信号为具有明显周期特征的信号，经过系统特性logGk(f)的影响修正，合成而得输出信号logGy(f)。

滚动轴承常见故障及其原因分析(正式版)

文件编号：TP-AR-L9607 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本）编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 滚动轴承常见故障及其原因分析(正式版)

滚动轴承常见故障及其原因分析(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1.故障形式（1）轴承转动困难、发热；（2）轴承运转有异声；（3）轴承产生振动；（4）内座圈剥落、开裂；（5）外座圈剥落、开裂；（6）轴承滚道和滚动体产生压痕。 2.故障原因分析（1）装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，是

否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承间隙是否合适，转动是否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm～0.25mm间隙，以防止外座两侧“瓦口”处出现“夹帮”现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过早损坏。（2）装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况： A.配合不当轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心机、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈，采用j5，js5，js6，k5，

滚动轴承故障诊断与分析

滚动轴承故障诊断与分析 Examination and analysis of serious break fault down in rolling bearing

学院：机械与汽车工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2010020101 姓名：学号：指导老师：王林鸿 :摘要,滚动轴承是旋转机械中应用最广的机器零件，也是最易损坏的元件之一轴承的工作好坏对机器的工作状态有很旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关，对滚动甚至造成设备损坏。因此, 大的影响，其缺陷会产生设备的振动或噪声，轴承故障的诊断分析, 在生产实际中尤为重要。关键词：振动滚动轴承故障诊断 Rolling bearing is the most widely used in rotating Abstract:easily machinery of the machine parts, is also one of the most damaged components. Many of the rotating machinery fault associated with rolling bearings, bearing the work of good or bad has great influence to the working state of the machine, even and of vibration or noise, produce its defect can equipment cause equipment damage. Therefore, the diagnosis of rolling bearing fault analysis, is especially important in the practical production. Key words: rolling bearing fault diagnosis vibration 引言：％30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

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。运行一段时间后，振动幅值和噪声维持一定水平，频谱非常单一，仅出现一、二倍频。极少出现三倍工频以上频谱(图2)，轴承状态非常稳定，进入稳定工作期。继续运行一段时

滚动轴承常见故障及其原因分析正式版

Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 滚动轴承常见故障及其原因分析正式版

滚动轴承常见故障及其原因分析正式版下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1.故障形式（1）轴承转动困难、发热；（2）轴承运转有异声；（3）轴承产生振动；（4）内座圈剥落、开裂；（5）外座圈剥落、开裂；（6）轴承滚道和滚动体产生压痕。 2.故障原因分析（1）装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承间隙是否合适，转动

是否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm～0.25mm间隙，以防止外座两侧“瓦口”处出现“夹帮”现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过早损坏。（2）装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况： A.配合不当轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心

滚动轴承故障诊断技术

目录摘要 (3) 第1章绪论 (4) 1.1滚动轴承故障诊断技术的发展现状 (4) 1.2滚动轴承故障诊断技术的发展趋势 (6) 1.3滚动轴承诊断基础 (7) 1.3.1滚动轴承的常见故障形式 (7) 1.3.2滚动轴承的诊断方法 (8) 1.4本课题的研究意义和内容 (9) 第2章滚动轴承振动机理 (11) 2.1滚动轴承的基本参数 (11) 2.1.1滚动轴承的典型结构 (7) 2.1.2滚动轴承的特征频率 (11) 2.1.3滚动轴承的固有频率 (13) 2.2滚动轴承故障诊断常用参数 (14) 2.2.1时间领域有量纲特征参数 (14) 2.2.2时间领域的无量纲特征参数 (15) 2.2.3频率领域的无量纲特征参数 (16) 第3章滚动轴承故障诊断实验系统及实验方案 (17) 3.1滚动轴承故障诊断实验系统 (17) 3.1.1滚动轴承故障实验机械平台 (18) 3.1.2设备的组成: (19) 3.1.3设备的主要参数: (19) 3.1.4实验平台信号采集及故障诊断系统 (21) 3.2实验方案 (23) 3.2.1轴承的故障状态 (23) 3.2.2实验步骤 (23) 第4章实验的操作过程及数据的提取 (25) 4.1装拆轴承 (25)

4.1.1实验前期准备 (25) 4.1.2试机 (25) 4.1.3拆卸并安装轴承 (25) 4.2信号的采集过程 (27) 4.2.1前期准备 (27) 4.2.2数据采集过程 (28) 4.3数据信号的处理过程 (30) 第5章结论 (35) 致谢 (36) 参考文献 (37)

旋转机械故障诊断特征参数的提取摘要：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用的特征参数。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，本文所提出的方法不仅仅适用滚动轴承故障的诊断，还可推广适用旋转机械其它故障的诊断。关键词:滚动轴承；故障诊断；特征参数；分辨指数；识别率 The Extraction on Fault Diagnosis Symptom Parameters of Rotating Machinery ABSTRACT：In the thesis ,the fault types,diagnostic methods and vibration principle of rolling bearing are discussed.the thesis sets up a series of academic models of faulty rolling bearings and lists some symptom parameters which often used in fault diagnosis of rolling bearings . the study of vibration principle of rolling bearings can help us to know the essence and feature of rolling bearings.In this paper, the parameters of the extraction, theoretical analysis, and process are described in detail, the paper by the way not only to the Rolling fault diagnosis, but also promote the application of other rotating machinery fault diagnosis. Keywords:Rolling Bearing; Fault Diagnosis; Symptom Parameter; Distinction Index; Distinction Rate

滚动轴承的正确使用

滚动轴承的正确使用汽车上有几十种轴承是滚动轴承，大大小小几乎包括了所有常见的轴承类型，滚动轴承的故撞和损伤也较为常见。由于滚动轴承一般都是装在机构内部，所以不便直观检查，只能根据故障现象先作概略判断，然后再拆卸检查。滚动轴承的正确使用是减少轴承故障、延长轴承寿命的可靠保证，其内容包括正确的安装和合理的润滑。下面分别介绍滚动轴承的使用要求和常见故障、损伤。一、滚动轴承的正确使用 1.轴承的拆装轴承安装前应清洗干净。安装时，应使用专用工具将辅承平直均匀地压入，不要用手锤敲击，特别禁止直接在轴承上敲击。当轴承座圈与座孔配合松动时，应当修复座孔或更换轴承，不要采用在轴承配合表面上打麻点或垫铜皮的方法勉强使用。轴承拆卸时应使用合适的拉器将轴承拉出，不要用凿子、手锤等敲击轴承。 2.轴承的润滑滚动轴承常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两种。当轴的圆周速度小于4-5m/s时，或汽车上不能使用润滑油润滑的部位，都采用润滑脂润滑。润滑脂润滑的优点是密封结构简单，润滑脂不易流失，受温度影响不大，加一次润滑脂可以使用较长的时间。使用润滑脂要注意两个问题，一是要按汽车说明书的要求，选用合适

牌号的润滑脂。例如，汽车水泵轴承就不宜选用纳基润滑脂，因其耐水性较差。二是加入轴承中的润滑脂要适量，一般只充填轴承空腔的1/2-l/3为宜，过多不但无用，还会增加轴承的运转阻力，使之升温发热。特别要注意的是汽车轮毂轴承，要提倡“空毂润滑”，即只在轴承上涂一层适量的润滑脂即可，否则，不但浪费和散热不良，还会使润滑脂受热外溢，可能影响制动性能。润滑油润滑的优点是摩擦阻力小，并能散热，主要用于高速和工作环境温度较高的轴承。润滑油的牌号要按汽车说明书的要求选用，并接汽车保养周期及时更换，放出旧油后要对机构进行清洗后再加新油，加油应加到规定的标线，或与加油口平齐(视汽车具体结构、要求而定)，不可多加。二、滚动轴承常见故障滚动轴承的故障现象一般表现为两种，一是轴承安装部位温度过高，二是轴承运转中有噪音。 1.轴承温度过高在机构运转时，安装轴承的部位允许有一定的温度，当用手抚摸机构外壳时，应以不感觉烫手为正常，反之则表明轴承温度过高。轴承温度过高的原因有：润滑油质量不符合要求或变质，润滑油粘度过高；机构装配过紧(间隙不足)；轴承装配过紧；轴承座圈在轴上或壳内转动；负荷过大；轴承保持架或滚动体碎裂等。

频谱分析

2.1频谱分析原理时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简单波形外，很难明确提示信号的频率组成和各频率分量大小，而频谱分析能很好的解决此问题。由于从频域能获得的主要是频率信息，所以本节主要介绍频率(周期)的估计与频谱图的生成。 2.2.1DFT与FFT 对于给定的时域信号y，可以通过Fourier变换得到频域信息Y。Y可按下式计算式中，N为样本容量，Δt = 1/Fs为采样间隔。采样信号的频谱是一个连续的频谱，不可能计算出所有的点的值，故采用离散Fourier变换(DFT)，即式中，Δf = Fs/N。但上式的计算效率很低，因为有大量的指数(等价于三角函数)运算，故实际中多采用快速Fourier变换(FFT)。其原理即是将重复的三角函数算计的中间结果保存起来，以减少重复三角函数计算带来的时间浪费。由于三角函数计算的重复量相当大，故FFT能极大地提高运算效率。 2.2.2 频率、周期的估计对于Y(kΔf)，如果当kΔf = 时，Y(kΔf)取最大值，则为频率的估计值，由于采样间隔的误差，也存在误差，其误差最大为Δf / 2。周期T=1/f。从原理上可以看出，如果在标准信号中混有噪声，用上述方法仍能够精确地估计出原标准信号的频率和周期，这个将在下一章做出验证 2.2.3 频谱图为了直观地表示信号的频率特性，工程上常常将Fourier变换的结果用图形的方式表示，即频谱图。以频率f为横坐标，|Y(f)|为纵坐标，可以得到幅值谱；

以频率f为横坐标，arg Y(f)为纵坐标，可以得到相位谱；以频率f为横坐标，Re Y(f)为纵坐标，可以得到实频谱；以频率f为横坐标，Im Y(f)为纵坐标，可以得到虚频谱。根据采样定理，只有频率不超过Fs/2的信号才能被正确采集，即Fourier 变换的结果中频率大于Fs/2的部分是不正确的部分，故不在频谱图中显示。即横坐标f ∈[0, Fs/2] 2.5．运行实例与误差分析为了分析软件的性能并比较时域分析与频域分析各自的优势，本章给出了两种分析方法的频率估计的比较，分析软件的在时域和频域的计算精度问题。2.5.1标准正弦信号的频率估计用信号发生器生成标准正弦信号，然后分别进行时域分析与频域分析，得到的结果如图 4所示。从图中可以看出，时域分析的结果为f = 400.3702Hz，频域分析的结果为f = 417.959Hz，而标准信号的频率为400Hz，从而对于标准信号时域分析的精度远高于频域分析的精度。 2.5.2 带噪声的正弦信号的频率估计先成生幅值100的标准正弦信号，再将幅值50的白噪声信号与其混迭，对最终得到的信号进行时域分析与频域分析，结果如图 5所示，可以看出，时域分析的结果为f = 158.9498Hz，频域分析的结果为f = 200.391Hz，而标准信号的频率为200Hz，从而对于带噪声的正弦信号频域分析的精度远高于时域分析的精度。 2.5.3 结果分析与结论

滚动轴承常见故障及其原因分析参考文本

滚动轴承常见故障及其原因分析参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

滚动轴承常见故障及其原因分析参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1.故障形式（1）轴承转动困难、发热；（2）轴承运转有异声；（3）轴承产生振动；（4）内座圈剥落、开裂；（5）外座圈剥落、开裂；（6）轴承滚道和滚动体产生压痕。 2.故障原因分析（1）装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承间隙是否合适，转动是否轻

快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm～0.25mm间隙，以防止外座两侧“瓦口”处出现“夹帮”现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过早损坏。（2）装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况： A.配合不当轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心机、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈，采用j5，js5，js6，k5，k6，m6配合，轴承座孔与轴承外座圈采用j6，j7配合。旋转的座圈（大多数轴承的内座圈为旋转座圈，外座圈不为旋转座圈，少部分轴承

信号分析方法

3.3齿轮及齿轮箱振动信号的分析方法齿轮及齿轮箱中轴、齿轮和滚动轴承正常运行时，一般其振动信号是平稳信号，信号频率成分有各轴的转动频率和齿轮的啮合频率等，当发生故障，其振动信号频率成分或幅值发生变化，一般有以下三种特征：（1）信号是稳态的，但对应特征频率的幅值发生明显变化，振动能量有较大的变化。这类故障是以齿轮均匀磨损为代表的。（2）信号是周期平稳信号，出现了有规律的冲击或调制现象。这类故障一般是齿轮或滚动轴承已经发生轻度或较严重的故障。（3）信号中出现无规律的冲击或调制现象，这类故障一般是齿轮或滚动轴承已经发生严重的故障。但是并不是说出现调制现象就一定有故障，所以就需要利用振动信号在频域和时域内进行诊断，来达到诊断故障的目的。而振动信号是齿轮故障特征信息的主要载体，目前能够通过各种振动信号传感器、放大器及其它测量仪器很方便地测量出齿轮箱的振动信号，通过各种分析和处理方法提取其故障特征信息。特征分析的结果是否正确、可靠，特征量的选择是否合理，在很大程度上决定了故障诊断的正确性。下面就介绍一些常用的齿轮振动信号常规的分析方法。 3.3.1时域统计特征时域统计指标根据量纲和无量纲分为两个部分，一部分是常用的有量纲特征值，包括最大值、最小值、峰值、均值、均方值和方差；另一部分称为无量纲的特征分析值，包括方根幅值、平均幅值、均方幅值、峭度、波形指标、峰值指标、脉冲指标和裕度指标。在齿轮箱的状态检测和故障诊断中，要特别注意这两部分指标的综合运用，有量纲特征值一般随着齿轮箱的不同而改变，不同种类和大小的齿轮箱测量得到的有量纲特征值是没有对比性的，有时甚至同种类和大小的齿轮箱在不同工况下测量得到的有量纲特征值也不能直接进行对比。而不同种类和大小的齿轮箱测量得到的无量纲的特征分析值在一定的情况下是可以进行对比的。对于有限长度的离散时间序列1210,,,,-n x x x x ，其有量纲的统计特征值为：最大值 }max{max i x x = 最小值 }min{min i x x = 峰峰值 min max x x x p p -=- 均值 ∑-==10 1 n i i x N x

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。拧紧紧固螺钉，防止齿轮碰撞； 4、松开齿轮箱输入轴联轴器的螺钉，并按箭头方向推动联轴器的一半，使其完全与另一半脱开。拧紧联轴器螺钉； 5、取轴承模块MD711X一块，套在齿轮轴上； 6、将压紧垫片置于轴承的内环侧面，用紧固螺钉将其压紧，从而固定轴承模块，防止轴承内环在轴承上转动； 7、将加载螺栓通过固定承载板拧在轴承模块下方的M8螺孔内，并适当的加载。注意加载的力度，过大的加载将使故障轴承模块发热以至于使轴承“咬死”，同时也会使故障信息失真，故障轴承的频率分量不清晰； 8、将传感器安装在轴承模块上方的英制螺孔内，连接到数据采集器/频谱分析仪进行数据采集、分析； 9、启动试验台； 10、测量各测点的时域波形、频谱，并存储于分析仪中； 11、用软件将测量结果传输至计算机，并显示、打印（要求用线性坐标），标出各频谱图中主要频率峰值的频率、幅值。五、实验结果及分析实验过程滚动轴承的转速n=900r/min，则频率为f=15Hz 1、在实验室滚动轴承标号为7111，测出的是滚动轴承外环的故障特征频率，由频谱图可以知外环频率为f1，=47.05Hz。