滚动轴承的状态检测与故障诊断 PPT.ppt

2.滚动轴承的失效过程 轴承失效通常划分为四个阶段： 1）第一阶段：轴承的超声频率振动阶段 轴承最早期的故障是表现在250kHz～350kHz范围的超声频率的振动异常，随着故障的发展，异常频率逐渐下降移到20kHz～60kHz。 2）第二阶段：轴承的固有频率振动阶段 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。 3）第三阶段：轴承缺陷频率及其倍频振动阶段 随着轴承微小缺陷的进一步扩展，轴承缺陷频率及其倍频开始出现，随着轴承磨损的进一步发展，更多缺陷频率的倍频开始出现，围绕这些倍频以及轴承部件固有频率的边频带数量也逐步上升。 4）第四阶段：轴承随机宽带振动阶段 轴承已经接近完全失效，轴承的寿命已经接近尾声，甚至工频也受其影响而上升并产生许多工频的倍频，而原先离散的轴承缺陷频率和固有频率开始“消失”，取而代之是随机的宽带高频“噪声振动”。 3.轴承故障频率计算 内环滚动，外环固定，这是滚动轴承最常见的安装方式。其故障频率分别为： 内 环： 外 环： 滚动体： 保持架： 式中： n——滚动体数目 d——滚动体直径 D——轴承节径，即外环内径与内环外径的平均值 θ——接触角，对于推力轴承，接触角θ为90°。 有时难以测量轴承的几何尺寸，在知道滚动体数目的情况下，可以用以下公式估算轴承的故障频率： 内 环： 外 环： 滚动体： 保持架： 对于滚动体数目在6～12个的轴承，误差较小。 4.滚动轴承的振动特征分析方法 4.1特征参数法 在滚动轴承状态监测和故障诊断的振动特征分析中,特征参数法占有重要位置。特征参数法的优点在于仅有少数指标用于解释轴承的状态, 结果分析简单和方便。此外, 采用特征参数法评定轴承状态时不需要轴承以前的历史记录, 这是此技术另一项具有吸引力的特征。在滚动轴承诊断中常用的特征参数包括有效值、峰值等各种时域特征参数和重心频率等各种频域参数。 但时域和频域参数各有其适用范围,主要用于简易诊断, 单独使用某一种指标往往不能得到准确的结果。因此, 在实际应用中应综合使用, 以便获得较好的效果。 4.2频谱分析法 利用特征参数可以对轴承进行简易诊断，发现故障后,就应进一步通过振动信号的频率分析, 以判明故障的类别和原因。 滚动轴承的振动其频率成分十分丰富, 既含有低频成分,又含有高频成分。每一种特定的故障都对应特定的频率成分, 需要通过适当的信号处理方法将特定的频率成分分离出来, 从而指出特定故障的存在。 轴承信号的频谱分析是最有用的诊断与故障检测方法, 但这种方法需要知道关于轴承几何结构和运行状态的细节, 其次频谱分析法用于提取在低频和中频带中的轴承故障特征频率及其谐波, 但由于部分轴承故障特征频率接近由机器的其它部件激发的频率, 从而很难识别。 4.3包络法 包络法的优点是它能区分同时发生在同一个轴承中的数种故障特征的特征, 这大大提高了故障识别的确定性。 当轴承某一元件表面出现局部损伤时，在受载运行过程中要撞击与它接触的表面而产生冲击脉冲力。由于冲击脉冲力的频带很宽,包含轴承组件、轴承座、 机器结构及传感器的固有频率, 所以必然激起测振系统的共振。因此，测得的振动加速度信号包含着多个载波共振频率, 以及调制于其上的故障特征频率和其谐波成分。 滚动轴承的状态检测与故障诊断 滚动轴承的状态检测与故障诊断 一、概述 二、诊断技术和方法 三、故障诊断实例 四、结语 一、概述 1.基本概念 滚动轴承是旋转机械中的重要零件，它具有摩擦阻力小，启动灵敏，效率高，润滑简便和易于互换等优点，所以在各机械部门中应用最为广泛。 2.诊断的目的和意义 1）滚动轴承的运行状态是否正常往往直接影响到整台机器的性能，如精度、可靠性、寿命等。统计表明，旋转类机械大约有30%的机械故障都是滚动轴承引起的，采用故障诊断技术后，事故发生率可降低75%，维修费用可减少25%～50%。 2）状态故障诊断技术可了解轴承的性能状态并及早发现潜在故障。对可能出现的故障提出预测、估计、判断,可以有效提高机械设备的运行管理水平及维修效能，具有显著的经济效益。 二、诊断技术和方法 1.滚动轴承的失效形式 2.滚动轴承的失效过程 3. 故障频率计算 4.振动特征的分析方法 1.滚动轴承的失效形式 1）