故障診斷5滾動(dòng)軸承的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷

1、05.1、滾動(dòng)軸承失效的基本形式、滾動(dòng)軸承失效的基本形式認(rèn)識(shí)滾動(dòng)軸承認(rèn)識(shí)滾動(dòng)軸承1滾動(dòng)軸承應(yīng)力分析滾動(dòng)軸承應(yīng)力分析25.1.1 5.1.1 滾動(dòng)軸承的磨損失效滾動(dòng)軸承的磨損失效 滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的損壞形式有：磨損失效、疲勞失效、腐蝕失滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的損壞形式有：磨損失效、疲勞失效、腐蝕失效、斷裂失效、壓痕失效和膠合失效。效、斷裂失效、壓痕失效和膠合失效。35.1.2 5.1.2 滾動(dòng)軸承的疲勞失效滾動(dòng)軸承的疲勞失效 疲勞失效原因是疲勞應(yīng)力造成的，有時(shí)是由于潤(rùn)滑不良或強(qiáng)迫安裝所至。45.1.3 5.1.3 滾動(dòng)軸承的腐蝕失效滾動(dòng)軸承的腐蝕失效 腐蝕失效分化學(xué)腐蝕 ，電腐蝕 ，微振腐蝕 三類。55.1.

2、4 5.1.4 滾動(dòng)軸承的壓痕失效滾動(dòng)軸承的壓痕失效 壓痕失效主要是由于滾動(dòng)軸承受負(fù)荷后，在滾動(dòng)壓痕失效主要是由于滾動(dòng)軸承受負(fù)荷后，在滾動(dòng)體和滾道接觸處產(chǎn)生塑性變形。過(guò)量時(shí)在滾道表面形體和滾道接觸處產(chǎn)生塑性變形。過(guò)量時(shí)在滾道表面形成塑性變形凹坑。裝配不當(dāng)，或裝配敲擊也會(huì)造成壓成塑性變形凹坑。裝配不當(dāng)，或裝配敲擊也會(huì)造成壓痕失效。痕失效。65.1.5 5.1.5 滾動(dòng)軸承的斷裂失效滾動(dòng)軸承的斷裂失效 斷裂失效由于運(yùn)行時(shí)載荷過(guò)大、轉(zhuǎn)速過(guò)高、潤(rùn)滑不良或裝配不妥等而產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力 。膠合失效指滑動(dòng)接觸兩表面，一個(gè)表面上的金屬粘附到另一個(gè)表面上的現(xiàn)象稱為膠合 。75.2、滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷、滾動(dòng)軸承的

3、振動(dòng)診斷5.2.1 5.2.1 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理 1 1）軸承剛度變化引起的振動(dòng)）軸承剛度變化引起的振動(dòng)振動(dòng)特點(diǎn)振動(dòng)特點(diǎn) 隨著隨著滾動(dòng)體滾動(dòng)體位置不同位置不同，其承載狀態(tài)，其承載狀態(tài)也不斷變化，這將導(dǎo)致也不斷變化，這將導(dǎo)致內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體產(chǎn)內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體產(chǎn)生彈性變形而引起振動(dòng)生彈性變形而引起振動(dòng) 。 由于由于滾動(dòng)體直徑不一致滾動(dòng)體直徑不一致，因剛性不同而引起振動(dòng)。因剛性不同而引起振動(dòng)。 82 2）由滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件的）由滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件的缺陷或故障缺陷或故障引起的振動(dòng)引起的振動(dòng) 軸承滾動(dòng)表面的軸承滾動(dòng)表面的微觀特征或缺陷微觀特征或缺陷導(dǎo)致滾動(dòng)體滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)致滾

4、動(dòng)體滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生交變的激振力。這種故障引起的激振力產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)交變的激振力。這種故障引起的激振力產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的主要頻率成分為滾動(dòng)軸承的的主要頻率成分為滾動(dòng)軸承的故障故障特征頻率特征頻率。9A內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率60/NfiA保持架旋轉(zhuǎn)頻率保持架旋轉(zhuǎn)頻率icfDdf)cos1 (21D D為軸承的節(jié)圓直徑；為軸承的節(jié)圓直徑；d d為滾珠直徑；為滾珠直徑；為接觸角。為接觸角。A滾珠自轉(zhuǎn)頻率滾珠自轉(zhuǎn)頻率ibfDddDf2)cos(1cos21A保持架通過(guò)（內(nèi)圈）頻率保持架通過(guò)（內(nèi)圈）頻率1cos12ciidffD10A滾珠通過(guò)內(nèi)圈頻率滾珠通過(guò)內(nèi)圈頻率iBifDdnfcos12A滾珠通過(guò)

5、外圈頻率滾珠通過(guò)外圈頻率iBOfDdnfcos12BPFO - Ball Pass Frequency Outer RacefBOBPFI - Ball Pass Frequency Inner Race fBiBSF - Ball Spin Frequency fbFTF - Cage Frequency or Fundamental Train Frequency fc滾動(dòng)軸承故障頻率計(jì)算(1)保持架故障頻率： FTF=(1/2)NoFTF=(1/2)No1+1+（d/Dd/D）Cos +Ni Cos +Ni 1-1-（d/Dd/D）Cos Cos 滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)故障頻率： BSF=(1/2)

6、(D/d) |No-Ni| 1-(d/D)Cos BSF=(1/2)(D/d) |No-Ni| 1-(d/D)Cos 外環(huán)故障頻率： BPFO=(1/2)n |No-Ni| 1-(d/D)CosBPFO=(1/2)n |No-Ni| 1-(d/D)Cos 內(nèi)環(huán)故障頻率： BPFI=(1/2)n |Ni- No| 1+(d/D)CosBPFI=(1/2)n |Ni- No| 1+(d/D)Cos d d=滾動(dòng)體直徑； D D=滾動(dòng)軸承平均直徑(滾動(dòng)體中心處直徑)； =徑向方向接觸角； n n=滾動(dòng)體數(shù)目； NoNo=軸承外環(huán)角速度； Ni=Ni=軸承內(nèi)環(huán)角速度(=軸轉(zhuǎn)速).注：注：1.1.滾動(dòng)軸

7、承沒(méi)有滑動(dòng)；滾動(dòng)軸承沒(méi)有滑動(dòng)；2.2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒(méi)有變化；滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒(méi)有變化；3.3.軸承外環(huán)和軸承內(nèi)環(huán)都旋轉(zhuǎn)軸承外環(huán)和軸承內(nèi)環(huán)都旋轉(zhuǎn). .滾動(dòng)軸承故障頻率計(jì)算(2)保持架故障頻率： FTF=(N/2)1-（d/D）Cos 滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)故障頻率： BSF=(N/2)(D/d)1-(d/D)Cos 2 外環(huán)故障頻率： BPFO=(N/2)n1-(d/D)Cos 內(nèi)環(huán)故障頻率： BPFI=(N/2)n1+(d/D)Cos d d=滾動(dòng)體直徑； D D=滾動(dòng)軸承平均直徑(滾動(dòng)體中心處直徑)； =徑向方向接觸角； n n=滾動(dòng)體數(shù)目； N N=軸的轉(zhuǎn)速。注：注：1.1.滾動(dòng)軸承沒(méi)有滑動(dòng)；滾動(dòng)

8、軸承沒(méi)有滑動(dòng)；2.2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒(méi)有變化；滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒(méi)有變化；3.3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn)軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn). . 滾動(dòng)軸承故障頻率計(jì)算(3)外環(huán)故障頻率： BPFOr0.4Nn 內(nèi)環(huán)故障頻率： BPFIr0.6Nn 保持架故障頻率： FTFr0.4N n=滾動(dòng)體數(shù)目； N=軸的轉(zhuǎn)速。注：注：1.1.滾動(dòng)軸承沒(méi)有滑動(dòng)；滾動(dòng)軸承沒(méi)有滑動(dòng)；2.2.滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒(méi)有變化；滾動(dòng)軸承幾何尺寸沒(méi)有變化； 3. 3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn)軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn). .經(jīng)驗(yàn)公式143 3）滾動(dòng)軸承元件的固有頻率）滾動(dòng)軸承元件的固有頻率A鋼球的固有頻率鋼球的固有頻率2424.0ErfBr r為鋼球的半徑為鋼

9、球的半徑(m)(m)；為材料密度為材料密度(kg/m(kg/m3 3) )；E E為為彈彈性模量（性模量（N/m2)N/m2)。A軸承套圈在圈平面內(nèi)的固有頻率軸承套圈在圈平面內(nèi)的固有頻率MEIannnfn22212)1(n n為固有頻率階數(shù)為固有頻率階數(shù)；a a 為回轉(zhuǎn)軸線到中心軸的半徑（為回轉(zhuǎn)軸線到中心軸的半徑（m m）；）； M M 為為套圈單位長(zhǎng)度內(nèi)的質(zhì)量套圈單位長(zhǎng)度內(nèi)的質(zhì)量(kg/m)(kg/m)；I I為為套圈截面繞中套圈截面繞中心軸的慣性矩心軸的慣性矩。一般軸承元件的固一般軸承元件的固有頻率在有頻率在2060 kHz 2060 kHz 的頻率范圍內(nèi)的頻率范圍內(nèi) 154 4）與滾動(dòng)軸

10、承安裝有關(guān)的振動(dòng)）與滾動(dòng)軸承安裝有關(guān)的振動(dòng)A滾動(dòng)軸承緊固過(guò)緊或過(guò)松，在滾動(dòng)體通過(guò)特定位置滾動(dòng)軸承緊固過(guò)緊或過(guò)松，在滾動(dòng)體通過(guò)特定位置時(shí)，即引起振動(dòng)。其頻率與滾動(dòng)體通過(guò)頻率相同：時(shí)，即引起振動(dòng)。其頻率與滾動(dòng)體通過(guò)頻率相同：165 5）滾動(dòng)軸承故障所產(chǎn)生的振動(dòng)）滾動(dòng)軸承故障所產(chǎn)生的振動(dòng)滾動(dòng)軸承代表故障有：表面皺裂、表面剝落、軸承燒損等。滾動(dòng)軸承代表故障有：表面皺裂、表面剝落、軸承燒損等。 燒損燒損175.2.2 5.2.2 滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的拾取滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的拾取 測(cè)定部位：測(cè)定部位：基本思路：選基本思路：選擇在離軸承最近、最能反映軸擇在離軸承最近、最能反映軸承振動(dòng)的位置上。承振動(dòng)的位置上。測(cè)

11、定參數(shù)：測(cè)定參數(shù)：如果是在較寬如果是在較寬的頻帶上檢測(cè)振動(dòng)級(jí)，則對(duì)于的頻帶上檢測(cè)振動(dòng)級(jí)，則對(duì)于要求低頻振動(dòng)小的軸承檢測(cè)振要求低頻振動(dòng)小的軸承檢測(cè)振動(dòng)速度，而對(duì)要求高頻振動(dòng)小動(dòng)速度，而對(duì)要求高頻振動(dòng)小的軸承檢測(cè)振動(dòng)加速度信號(hào)。的軸承檢測(cè)振動(dòng)加速度信號(hào)。測(cè)定周期測(cè)定周期：對(duì)于定期檢測(cè)，為早期發(fā)現(xiàn)軸承故障，：對(duì)于定期檢測(cè)，為早期發(fā)現(xiàn)軸承故障，以免故障繼續(xù)發(fā)展到嚴(yán)重的程度，檢測(cè)的周期應(yīng)可能以免故障繼續(xù)發(fā)展到嚴(yán)重的程度，檢測(cè)的周期應(yīng)可能短一些。短一些。測(cè) 點(diǎn) 位 置 的 選 取給測(cè)點(diǎn)位置作記號(hào)設(shè)備表面的處理三個(gè)方向設(shè)點(diǎn)測(cè)盡量靠近軸承195.2.3 5.2.3 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)故障識(shí)別滾動(dòng)軸承的振動(dòng)故障識(shí)別

12、 滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)及其故障頻率特征滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)及其故障頻率特征 20u（1 1）內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率：）內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率：u（2 2）一個(gè)滾動(dòng)體（或保持架）通過(guò)內(nèi)圈上一點(diǎn)的頻率：）一個(gè)滾動(dòng)體（或保持架）通過(guò)內(nèi)圈上一點(diǎn)的頻率：u（3 3）Z Z個(gè)滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈上一點(diǎn)的頻率個(gè)滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈上一點(diǎn)的頻率BPFIBPFI： u（4 4）一個(gè)滾動(dòng)體（或保持架）通過(guò)外圈上的一點(diǎn)的頻率：）一個(gè)滾動(dòng)體（或保持架）通過(guò)外圈上的一點(diǎn)的頻率： u（5 5）Z Z個(gè)滾動(dòng)體通過(guò)外圈上一點(diǎn)的頻率個(gè)滾動(dòng)體通過(guò)外圈上一點(diǎn)的頻率BPFOBPFO： u（6 6）滾動(dòng)體故障特征頻率）滾動(dòng)體故障特征頻率BSFBSF： u（7 7）保持架

13、的旋轉(zhuǎn)頻率）保持架的旋轉(zhuǎn)頻率FTFFTF（即滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率）：（即滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率）： 以上各特征頻率是利用振動(dòng)診斷滾動(dòng)軸承的的基礎(chǔ)。以上各特征頻率是利用振動(dòng)診斷滾動(dòng)軸承的的基礎(chǔ)。滾動(dòng)軸承的故障頻率特征滾動(dòng)軸承的故障頻率特征 BPFO - Ball Pass Frequency Outer RaceBPFI - Ball Pass Frequency Inner RaceBSF - Ball Spin FrequencyFTF - Cage Frequency or Fundamental Train Frequency211 1）概率密度方法）概率密度方法方法要點(diǎn)：方法要點(diǎn)：基本無(wú)故障的滾

14、動(dòng)軸承的振幅概率密度基本無(wú)故障的滾動(dòng)軸承的振幅概率密度曲線圖形呈曲線圖形呈高斯分布高斯分布；而正弦信號(hào)則呈鞍形，據(jù)此不難；而正弦信號(hào)則呈鞍形，據(jù)此不難分析出圖中四種不同狀態(tài)軸承的工作狀況。分析出圖中四種不同狀態(tài)軸承的工作狀況。圖圖a a 接近接近高斯分布高斯分布；圖；圖 b b 方差值較大，但無(wú)鞍形，方差值較大，但無(wú)鞍形，可以說(shuō)無(wú)明顯故障；圖可以說(shuō)無(wú)明顯故障；圖 c c 特點(diǎn)是數(shù)據(jù)集中成分較特點(diǎn)是數(shù)據(jù)集中成分較大，在均值左右出現(xiàn)較明顯的鞍形，低值分散顯大，大，在均值左右出現(xiàn)較明顯的鞍形，低值分散顯大，存在劃傷現(xiàn)象；圖存在劃傷現(xiàn)象；圖 d d 圖形方差值很大，數(shù)據(jù)非常圖形方差值很大，數(shù)據(jù)非常分散

15、，這是疲勞的明顯特征。分散，這是疲勞的明顯特征。222 2）有效值和峰值判別法）有效值和峰值判別法有效值有效值(vrms)反映了振動(dòng)能量的大小，當(dāng)軸承產(chǎn)生異常反映了振動(dòng)能量的大小，當(dāng)軸承產(chǎn)生異常后，其振幅必然增大。因而用有效值作為異常軸承的判后，其振幅必然增大。因而用有效值作為異常軸承的判斷指標(biāo)。但這對(duì)具有瞬變沖擊振動(dòng)的異常是不適用的。斷指標(biāo)。但這對(duì)具有瞬變沖擊振動(dòng)的異常是不適用的。因?yàn)闆_擊波峰的振幅大，但持續(xù)時(shí)間短，用有效值來(lái)表因?yàn)闆_擊波峰的振幅大，但持續(xù)時(shí)間短，用有效值來(lái)表示，其特征不明顯，對(duì)于這種形態(tài)的異常，用峰值比有示，其特征不明顯，對(duì)于這種形態(tài)的異常，用峰值比有效值更適用。適于中晚期

16、故障，如磨損，而不適合于早效值更適用。適于中晚期故障，如磨損，而不適合于早期故障檢測(cè)期故障檢測(cè)峰值峰值(xp, vp, ap)反映的是某時(shí)刻振幅的最大值，因而它反映的是某時(shí)刻振幅的最大值，因而它適用于象表面點(diǎn)蝕之類的具有瞬時(shí)沖擊的故障診斷。另適用于象表面點(diǎn)蝕之類的具有瞬時(shí)沖擊的故障診斷。另外，對(duì)于轉(zhuǎn)速較低的情況（如外，對(duì)于轉(zhuǎn)速較低的情況（如300r/min以下），也常采以下），也常采用峰值進(jìn)行診斷。適于早期故障如點(diǎn)蝕、裂紋等的檢測(cè)。用峰值進(jìn)行診斷。適于早期故障如點(diǎn)蝕、裂紋等的檢測(cè)。233 3）波峰系數(shù)法）波峰系數(shù)法( (峰值系數(shù)峰值系數(shù)) )所謂波峰系數(shù)所謂波峰系數(shù) Cf xp/xrms，是指

17、峰值與有效值或均方根值之比。，是指峰值與有效值或均方根值之比。特點(diǎn)，特點(diǎn)，是由于它的值不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速、傳輸通道、及載荷是由于它的值不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速、傳輸通道、及載荷的影響，也不受傳感器、放大器一、二次靈敏度變化的影響。的影響，也不受傳感器、放大器一、二次靈敏度變化的影響。對(duì)對(duì) Cf 值隨時(shí)間變化趨勢(shì)的監(jiān)測(cè)，可以有效地對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)值隨時(shí)間變化趨勢(shì)的監(jiān)測(cè)，可以有效地對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，并能反映故障的發(fā)展變化趨勢(shì)。行早期預(yù)報(bào)，并能反映故障的發(fā)展變化趨勢(shì)。 第一階段：第一階段：C Cf f 5 5，軸承正常；，軸承正常； 第二階段：第二階段：C Cf f =5=5 1010，軸承輕微

18、損傷；，軸承輕微損傷； 第三階段：第三階段：Cf =10Cf =1020 20 ，軸承嚴(yán)重?fù)p傷；，軸承嚴(yán)重?fù)p傷； 第四階段：第四階段：C Cf f減小，軸承損傷加劇；減小，軸承損傷加?。?第五階段：第五階段：C Cf f恢復(fù)到初始值時(shí)，必須更換軸承?；謴?fù)到初始值時(shí)，必須更換軸承。4 4）峭度系數(shù)）峭度系數(shù) 峭度（Kurtosis）是無(wú)量綱參數(shù)，反映了振動(dòng)信號(hào)的分布特性，對(duì)軸承、齒輪局部故障的度量特有效。峭度可用歸一化的四階中心矩表示為 無(wú)故障軸承，峭度系數(shù)3； 如果出現(xiàn)故障，峭度值的變化規(guī)律同于波峰因數(shù)的變化，可以達(dá)到十幾甚至幾十。 注：為了取得較好的效果，常將與速度有效值與速度有效值（振動(dòng)烈

19、度）（振動(dòng)烈度）V Vrmsrms同時(shí)應(yīng)用，以兼顧敏感性和穩(wěn)定性。 411Nnxx nE xN255 5）頻譜分析法）頻譜分析法 基頻識(shí)別 圖a是一個(gè)軸承外環(huán)有劃傷的軸承振動(dòng)加速度信號(hào)的頻譜圖，明顯可看出其頻譜中有較大的周期成分，其基頻為184.2Hz，而圖b則是與其相同的完好軸承的頻譜圖。通過(guò)比較可以看出，當(dāng)出現(xiàn)故障后的譜圖上有明顯較高的高次諧波成分。在此例中出現(xiàn)了184.2Hz的5倍頻成分。且在736.9Hz上出現(xiàn)了諧波共振現(xiàn)象。26諧振頻率諧振頻率，根據(jù)諧頻的間距來(lái)判別，在分辨率較高的，根據(jù)諧頻的間距來(lái)判別，在分辨率較高的功率譜圖時(shí)常見(jiàn)到均勻棒線或尖峰，仔細(xì)測(cè)量其間距大功率譜圖時(shí)常見(jiàn)到均

20、勻棒線或尖峰，仔細(xì)測(cè)量其間距大小可以判斷什么部位發(fā)生故障。小可以判斷什么部位發(fā)生故障。邊頻識(shí)別邊頻識(shí)別，頻率調(diào)制的情況總是存在的，在某故障頻，頻率調(diào)制的情況總是存在的，在某故障頻率附近總是圍繞一族頻率，習(xí)慣稱它為邊頻。率附近總是圍繞一族頻率，習(xí)慣稱它為邊頻。)2(2sin)2(2sin2)(2sin)(2sin2)2sin()2(sin2cos)2sin()(1tfftffmAtfftffmAtfAtftfmAtfAtXscsccscscccccknsccc)2sin()(1 )(tftmSAtXcc0),2cos()(tftSs理論依據(jù)：典型的軸承故障發(fā)展過(guò)程軸承故障劣化發(fā)展不是按線性規(guī)律，

21、而是按指數(shù)規(guī)律變化 通常約百分之八十至九十的軸承壽命12341X234階段軸承剩余壽命的10-20%階段軸承剩余壽命的5-10%階段軸承剩余壽命的1-5%階段一小時(shí)至軸承剩余壽命的1%災(zāi)難性破壞累積的損傷時(shí)間軸承故障發(fā)展的四個(gè)階段I. 初始階段1. 噪聲正常2. 溫度正常3. 可以用超聲，振動(dòng)尖峰能量，聲發(fā)射測(cè)量出來(lái)，軸承外環(huán)有缺陷4. 振動(dòng)總量比較小，無(wú)離散的軸承故障頻率尖峰5. 剩余壽命大于10II. 第二階段1. 噪聲略增大2. 溫度正常3. 超聲，聲發(fā)射，振動(dòng)尖峰能量有大的增加，軸承外環(huán)有缺陷，4. 振動(dòng)總量略增大(振動(dòng)加速度總量和振動(dòng)速度總量)5. 對(duì)數(shù)刻度頻譜上可清楚看到軸承故障頻

22、率，線性刻度頻譜上難得看到，噪聲地平明顯提高6. 剩余壽命5 軸承故障發(fā)展的四個(gè)階段III. 第三階段1. 可聽(tīng)到噪聲2. 溫度略升高3. 非常高的超聲，聲發(fā)射，振動(dòng)尖峰能量，軸承外環(huán)有故障4. 振動(dòng)加速度總量和振動(dòng)速度總量有大的增加5. 在線性刻度的頻譜上清楚地看出軸承故障頻率及其諧波和邊帶6. 振動(dòng)頻譜噪聲地平明顯提高7. 剩余壽命小于1IV第四階段1. 噪聲的強(qiáng)度改變2. 溫度明顯升高3. 超聲，聲發(fā)射，振動(dòng)尖峰能量迅速增大，隨后逐漸減小，軸承外環(huán)處在損壞之前故障狀態(tài)4. 振動(dòng)速度總量和振動(dòng)位移總量明顯增大，振動(dòng)加速度總量減小5. 較低的軸承故障頻率占優(yōu)勢(shì)的振動(dòng)尖峰，頻譜中噪聲地平非常高

23、6. 剩余壽命小于0.2Stage 1Stage 2Stage 3Stage 4no apparent change on typical velocity spectrumdefects harmonic frequencies appeardefects fundamental frequencies also appearand may exhibit sidebandsdefects harmonic frequencies develop multiplesidebands (haystack), fundamental freqs. growand also develop sid

24、ebandsdefects “fund.”frequency rangedefects “harmonic”frequency range軸承故障四個(gè)階段的頻譜31圖 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)頻譜傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇軸承故障信號(hào)分布的頻段軸承故障信號(hào)分布的頻段傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇，如圖所示，這是一個(gè)航空軸承通過(guò)故障實(shí)驗(yàn)得到的頻譜圖。軸承的故障信號(hào)分布在3 3個(gè)頻段個(gè)頻段，即圖中陰影陰影部分。32a). 低頻段低頻段：在8kHz以下，滾動(dòng)軸承中與結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)關(guān)系相聯(lián)系的故障信號(hào)在這個(gè)頻率段，少數(shù)高速滾動(dòng)軸承的信號(hào)頻段能延展到B點(diǎn)以外。因?yàn)檩S軸的故障信號(hào)、齒輪齒輪的故障信號(hào)也在

25、這個(gè)頻段，因而這也是絕大部分在線故障監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的頻段。b).高頻段高頻段：位于區(qū)，這個(gè)頻段的信號(hào)是軸承故障所激發(fā)的軸承自振頻率軸承自振頻率的振動(dòng)。c). 超高頻段超高頻段：位于區(qū)，它們是軸承內(nèi)微裂紋擴(kuò)張所產(chǎn)生的聲發(fā)射超聲波信號(hào)。傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇33單列深溝球軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)型號(hào)型號(hào)節(jié)徑節(jié)徑D (mm) 滾動(dòng)體直徑滾動(dòng)體直徑d (mm) 滾動(dòng)體數(shù)目滾動(dòng)體數(shù)目Z (個(gè)個(gè)) 接觸角接觸角 (角度角度)630757.513.49480型號(hào)型號(hào)fr (Hz)fb (Hz)fi (Hz)fo (Hz)fc (Hz)63075010224715319理論計(jì)算的故障特征頻

26、率試驗(yàn)載荷試驗(yàn)載荷(kN)12.744試驗(yàn)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)轉(zhuǎn)速(rpm)3000采樣頻率采樣頻率(kHz)25.6振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(點(diǎn)點(diǎn))20480實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)條條件件34內(nèi)內(nèi)環(huán)環(huán)故故障障02004006008001000120000.010.020.03Frequency (Hz)Magnitude/Vfrfcfi+frfifi-fr00.10.20.30.40.50.60.70.8-0.500.5Time (s)Amplitude/V35單列深溝球軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)理論計(jì)算的故障特征頻率試驗(yàn)載荷試驗(yàn)載荷(kN)5試驗(yàn)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)轉(zhuǎn)速(rpm)720采樣頻率采樣頻率(kHz)8192振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)

27、度振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(點(diǎn)點(diǎn))20480實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)條條件件參數(shù)參數(shù)型號(hào)型號(hào)節(jié)徑節(jié)徑 (mm)滾動(dòng)體直徑滾動(dòng)體直徑 (mm)滾動(dòng)體數(shù)目滾動(dòng)體數(shù)目 (個(gè)個(gè))接觸角接觸角 (角度角度)GB620328.56.74780DdZrfcfpofp ifpbfrfcfpofp ifpbf型號(hào)型號(hào)fr (Hz)fb (Hz)fi (Hz)fo (Hz)fc (Hz)62031247.859.436.64.636外外環(huán)環(huán)故故障障100020003000400050006000-505Amplitde(Pa)Sample points020406080100120140160180200012345X: 37.28Y: 4.668Frequency(Hz)Amplitude(Pa)X: 74.57Y: 3.959X: 111.9Y: 3.11537軸承型號(hào)軸承型號(hào)內(nèi)徑內(nèi)徑外徑外徑滾動(dòng)體直徑滾動(dòng)體直徑滾動(dòng)體滾動(dòng)體個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)接觸角接觸角SKF620525mm52mm8mm900采樣頻率采樣頻率分析數(shù)據(jù)長(zhǎng)度分析數(shù)據(jù)長(zhǎng)度外徑外徑電機(jī)轉(zhuǎn)頻率電機(jī)轉(zhuǎn)頻率內(nèi)圈故障特征內(nèi)圈故障特征頻率頻率12000Hz2048samples52mmfr=29.17H