轴承的异常声音故障判断
1、轴承若处于良好的连转状态会发出低低的呜呜或嗡嗡声音。若是发出尖锐的嘶嘶音，吱吱音及其它不规则的声音，经常表示轴承处于不良的连转状况。尖锐的吱吱噪音可能是由于不适当的润滑所造成的。不适当的轴承间隙也会造成金属声。
2、轴承外圈轨道上的凹痕会引起振动，并造成平顺清脆的声音。
3、若是有间歇性的噪音，则表示滚动件可能受损。此声音是发生在当受损表面被辗压过时，轴承内若有污染物常会引起嘶嘶音。严重的轴承损坏会产生不规则并且巨大的噪音。
4、若是由于安装时所造成的敲击伤痕也会产生噪音，此噪音会随着轴承转速的高低而不同。
大的金属噪音：
原因1：异常负荷，对策：修正配合，研究轴承游隙，调整与负荷，修正外壳挡肩位置。
原因2：安装不良，对策：轴、外壳的加工精度，改善安装精度、安装方法。原因3：润滑剂不足或不适合，对策：补充润滑剂，选择适当的润滑剂。原因4：旋转零件有接触，对策：修改曲路密封的接触部分。
规则噪声：
原因1：由于异物造成滚动面产生压痕、锈蚀或伤痕，对策：更换轴承，清洗有关零件，改善密封装置，使用干净的润滑剂。
原因2：（钢渗碳后）表面变形，对策：更换轴承，注意其使用。
原因3：滚道面剥离，对策：更换轴承。
不规则噪声：
原因1：游隙过大，对策：研究配合及轴承的游隙，修改预负荷量。
原因2：异物侵入，对策：研究更换轴承，清洗有关零件，改善密封装置，使用干净润滑剂。
原因3：球面伤、剥离，对策：更换轴承。
设备保障系统供稿 2015-2-4
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
电机轴承常见问题 (2012-06-15 20:52:37) 转载▼ 分类：业系轴承 标签： 杂谈 1.电机轴窜问题，导致轴承过热？ 第一，电机的轴窜问题：一般的电机，用得最多的是深沟球轴承和圆柱滚子轴承。安装时，一端做轴向定位，另一端做轴向浮动。你说的窜动，首先我觉得你应该查一下，你的轴向定位做得怎么样？定位是否可靠?如果可靠，对于深沟球轴承来说，它的轴向窜动量就应该是它的轴向游隙。一般不会太大,但是取决于你选的径向游隙。对于圆柱棍子轴承，对于N和NU系列的，不能作为定位轴承，如果你用他 们做定位，那一定窜动过大。 第二：你说的轴窜动轴承着了，我想，如果定位轴承承受了过大的轴向负荷，会 导致轴承烧毁。所以，选择定位轴承的时候要看看轴向负荷有多大。你选的轴承是否承受得了。如果是NJ系列的圆柱棍子轴承，这种轴向负荷完全是由滑动部分承受的，所以不行。对于深沟球轴承，它的轴向能力最多有径向的四分之一，对于不同的轴承各有不同。 2.如果用深沟球轴承，有没必要把一端轴承与轴固定死，然后轴承又固定在端盖上以限制轴窜动？现在很多都是轴可以来回窜动的，靠一个波纹垫片来垫，但是还是能够窜动轴系一般会要求轴向定位。所以会需要有一段作为定位端，一端作为游动端。你说的靠波形弹簧来垫，那个波形弹簧不是用于定位的，是用于加轴向预负
荷的。所以，对于交叉定位得电机，一定会存在这个由于弹簧垫圈引起的轴向窜动。如果你要控制，那就该做传统的一个定位端，一个非定位端。然后再非定为段加弹簧垫圈，就好了！ 4.小功率直流有刷电机中，一端采用滚珠轴承，另一端采用球形含油轴承，请问这样的结构如何选用滚珠轴承以及与轴、轴承室的配合的松紧。（轴径8mm，轴承厚8mm，两轴承档开档约90mm，电机噪声要求很高） 一般而言，j5\6用于内圈, H7用于外圈，但这不是绝对的，我只是大略的给你说。另外，控制电机噪声，从轴承而言，你已经需要选择特殊的游隙和润滑脂了（如果噪声要求很高的话）。游隙可以选小一点的，不要太小否则抱死。润滑脂选粘度低一些的。不知道你用的是不是进口轴承，如果是的话，我可以给你些他们的推荐。对于国产轴承，如果谈到噪声，他们恐怕没有什么特殊的解决方案，除非你提出来。 5. 轴承跑外圈的情况？ 分两种情况说：第一，你用的是铝轴承室，第二，一般的铸铁，或者别的铁质轴承室。 对于第一条，由于铝的膨胀系数比铁的大一倍，所以，你在安装的时候使用的正确配合，在温度升高以后就变松了，跑圈也就产生了。办法两个，第一，在安装的时候加紧配合，这个办法我不推荐，虽然可以解决，但是，安装的时候比较烦人，那么紧工人要叫的。第二、使用一个橡胶圈，在轴承室内开个槽，槽深是橡胶圈厚度的0.8倍，宽1.4倍。这样就好了。记住，我给的数据不能变，要不会有问题，
电机轴承常见故障 1. 电机轴窜问题，导致轴承过热？ 第一，电机的轴窜问题：一般的电机，用得最多的是深沟球轴承和圆柱滚子轴承。安装时，一端做轴向定位，另一端做轴向浮动。你说的窜动，首先我觉得你应该查一下，你的轴向定位做得怎么样？定位是否可靠。如果可靠，对于深沟球轴承来说，它的轴向窜动量就应该是它的轴向游隙。一般不会太大。但是取决于你选的径向游隙。对于圆柱棍子轴承，对于N和NU系列的，不能作为定位轴承，如果你用他们做定位，那一定窜动过大。 第二：你说的轴窜动轴承着了，我想，如果定位轴承承受了过大的轴向负荷，会导致轴承烧毁。所以，选择定位轴承的时候要看看轴向负荷有多大。你选的轴承是否承受得了。如果是NJ系列的圆柱棍子轴承，这种轴向负荷完全是由滑动部分承受的，所以不行。对于深沟球轴承，它的轴向能力最多有径向的四分之一，对于不同的轴承各有不同。 2. 如果用深沟球轴承，有没必要把一端轴承与轴固定死，然后轴承又固定在端盖上以限制轴窜动？现在很多都是轴可以来回窜动的，靠一个波纹垫片来垫，但是还是能够窜动 轴系一般会要求轴向定位。所以会需要有一段作为定位端，一端作为游动端。 你说得靠波形弹簧来垫，那个波形弹簧不是用于定位的，是用于加轴向预负荷的。所以，对于交叉定位得电机，一定会存在这个由于弹簧垫圈引起的轴向窜动。如果你要控制，那就该做传统的一个定位端，一个非定位端。然后再非定为段加弹簧垫圈，就好了！ 4. 小功率直流有刷电机中，一端采用滚珠轴承，另一端采用球形含油轴承，请问这样的结构如何选用滚珠轴承以及与轴、轴承室的配合的松紧。（轴径8mm，轴承厚8mm，两轴承档开档约90mm，电机噪声要求很高） 一般而言，j5\6用于内圈, H7用于外圈，但这不是绝对的，我只是大略的给你说。另外，控制电机噪声，从轴承而言，你已经需要选择特殊的游隙和润滑脂了（如果噪声要求很高的话）。游隙可以选小一点的，不要太小否则抱死。润滑脂选粘度低一些的。不知道你用的是不是进口轴承，如果是的话，我可以给你些他们的推荐。对于国产轴承，如果谈到噪声，他们恐怕没有什么特殊的解决方案，除非你提出来。 5. 轴承跑外圈的情况？ 分两种情况说：第一，你用的是铝轴承室，第二，一般的铸铁，或者别的铁质轴承室。 对于第一条，由于铝的膨胀系数比铁的大一倍，所以，你在安装的时候使用的正确配合，在温度升高以后就变松了，跑圈也就产生了。办法两个，第一，在安装的时候加紧配合，这个办法我不推荐，虽然可以解决，但是，安装的时候比较烦人，那么紧工人要叫的。第二、使用一个橡胶圈，在轴承室内开个槽，槽深是橡胶圈厚度的0.8倍，宽1.4倍。这样就好了。记住，我给的数据不能变，要不会有问题，有兴趣的话再细说。 第二条，铁质轴承室，建议你查查轴承室的配合，这个问题比上面的简单多了，多数是配合松了！ 6. 据有些轴承（NSK、SKF）资料上介绍：轴承外圈与轴承室的配合程度是轴承外圈能够在轴承室内蠕动，这样就会使轴承外圈得到均匀的磨损从而延长轴承的使用寿命，请问是否合理？ 你说的蠕动，是指轴向的蠕动，这种蠕动是为了吸收轴向膨胀。（绝不是周向蠕动，周向肯定是不好的，它破坏了轴承的滚动状态。）但是外圈受到均匀磨损的说法，我个人不是很认同。蠕动的目的不是为了磨损。磨损之后，轴承的相对位置和受载会变，不见得好。如果蠕动磨损是好的，就不用发明可以调整轴向伸长的轴承了。 7. 能谈谈震动电机用的轴承问题么？振动电机选用什么型号系列的好？安装时怎样更好的安装? 保养和维修要注意哪几个方面？
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
电机轴承故障处理及分析 一、保持器声“唏利唏利……” 原因分析：由保持器与滚动体振动、冲撞产生，不管润滑脂种类如何都可能产生，承受力矩、负荷或径向游隙大的时候更容易产生。 解决方法： 1、提高保持器精； 2、选用游隙小的轴承或对轴承施加预负荷； 3、降低力矩负荷，减少安装误差； 4、选用好的油脂。 二、连续蜂鸣声“嗡嗡……” 原因分析：马达无负荷运转是发出类似蜂鸣一样的声音，且马达发生轴向异常振动，开或关机时有“嗡”声音。 具体特点：多发润滑状态不好，冬天且两端用球轴承的马达多发，主要是轴调心性能不好时，轴向振动影响下产生的一种不稳定的振动。 解决方法： 1、用润滑性能好的油脂； 2、加预负荷，减少安装误差； 4、提高马达轴承座刚性； 5、加强轴承的调心性。 注：第五点起到根本改善的作用，采用02小沟曲率，01大沟曲率。 三、漆锈 原因分析：由于电机轴承机壳漆油后干，挥发出来的化学成分腐蚀轴承的端面、外沟及沟道，使沟道被腐蚀后发生的异常音。 具体特点：被腐蚀后轴承表面生锈比第一面更严重。 解决方法： 1、把转子、机壳、晾干或烘干后装配； 3、选用适应漆的型号； 4、改善电机轴承放置的环境温度； 5、用适应的油脂，脂油引起锈蚀少，硅油、矿油最易引起； 6、采用真空浸漆工艺。 四、杂质音 原因分析：由轴承或油脂的清洁度引起，发出一种不规则的异常音。 具体特点：声音偶有偶无，时大时小?有规则，在高速电机上多发。 解决方法： 1、选用好的油脂； 2、提高注脂前清洁度； 3、加强轴承的密封性能； 4、提高安装环境的清洁度。 五、高频、振动声“哒哒......” 具体特点：声音频率随轴承转速而变化，零件表面波纹度是引起噪音的主要原因。 解决方法： 1、改善轴承滚道表面加工质量，降低波纹度幅值； 2、减少碰伤；
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。
第二组实验 轴承故障数据： Test2.mat 数据打开后应采用 X105_DE_time 作为分析数据，其他可作为参考，转速 1797rpm 轴承型号： 6205-2RS JEM SKF, 深沟球轴承 采样频率： 12k Hz 1、确定轴承各项参数并计算各部件的故障特征频率通过以上原始数据可知次轴承的参数为： 轴承转速 r=1797r/min；滚珠个数 n=9；滚动体直径 d=7.938mm；轴承节径 D=39mm；：滚动体接触角α=0 由以上数据计算滚动轴承不同部件故障的特征频率为：外圈故障频率 f1=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cos α )=107.34Hz 内圈故障频率 f2=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cos α)=162.21Hz 滚动体故障频率 f3=r/60*1/2*D/d*[1-(d/D)^2* cos^2( α)]=70.53Hz 保持架外圈故障频率 f4=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cos α )=11.92Hz 2.对轴承故障数据进行时域波形分析 将轴承数据Test2.mat导入 MATLAB 中直接做 FFT 分析得到时域图如下：
并求得时域信号的各项特征： 1）有效值：0.2909； 3）峰值因子：5.2441；2）峰值： 1.5256；4）峭度： 5.2793；6）裕度因子：
3.包络谱分析 对信号做 EMD 模态分解，分解得到的每一个 IMF 信号分别和原信号做相关分析，找出相关系数较大的 IMF 分量并对此 IMF 分量进行 Hilbert 变换。 Empirical Mode Decomposition im 由图中可以看出经过 EMD 分解后得到的９个 IMF 分量和一个残余量。 IMF 分量分别和原信号做相关分析后得出相关系数如下： 由上表得：IMF1 的相关系数明显最大，所以选用 IMF1 做 Hilbert 包络谱分析。所得 Hilbert 包络谱图如下：
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
摘要：滚动轴承是旋转机械中使用最多，最为关键，同时也是机械设备中最易损坏的机械零件之一。滚动轴承质量的好坏对机械设备运行质量影响很大，许多旋转机械设备的运行状况与滚动轴承的质量有很大的关系。滚动轴承作为旋转机械设备中使用频率较高，同时也是机械设备中较为薄弱的环节，因此对滚动轴承进行故障诊断具有重大意义。 引言：故障诊断技术是一门研究设备运行状况信息，查找故障源，研究故障发展趋势，确定相应决策，与生产实际紧密相结合的实用技术。故障诊断技术是20世纪中后迅速发展起来的一门新型技术。国外对滚动轴承故障诊断技术的研究开始于20世纪60年代。美国是世界上最早研究滚动轴承故障诊断技术的国家，于1967年对滚动轴承故障进行研究，经过几十年的发展，先后研制了基于时域分析，频域分析，和时频分析的滚动轴承故障诊断技术。 目前国外已经研制出先进的滚动轴承故障诊断仪器，并且已经应用于工业生产中，对预防机械事故，减少损失起到了至关重要的作用。国内对故障诊断技术的研究起步较晚，20世纪80年代我过开始研究滚动轴承故障诊断技术，经过多年的研究，先后出现了基于振动信号的滚动轴承故障诊断，基于声音信号的滚动轴承诊断方法，基于温度的滚动轴承诊断方法，基于油膜电阻的滚动轴承诊断方法和基于光钎的滚动轴承诊断方法。从实用性方面来看，基于振动信号的滚动轴承诊断方法具有实用性强，效果好，测试和信号处理简单等优点而被广泛采用。在滚动轴承故障诊断中，比较常用的振动诊断方法有特征参数法，频谱分析法，包络分析法，共振解调技术。其中共振解调技术是目前公认最有效的方法。 振动检测能检测轴承的剥落、裂纹、磨损、烧伤且适于早期检测和在线检测。因而，振动诊断法得到一致认可。包络检测是轴承故障振动诊断的一种有效方法,实际中已广泛使用。当轴承出现局部损伤类故障后，振动信号中包含了以故障特征频率为周期的周期性冲击成分，虽然这些冲击成分是周期出现的，但单个冲击信号却具有非平稳信号的特性。Fourier变换在频域上是完全局部化的，但由于其基函数在时域上的全局性使它没有任何的时间分辨率，因此不适合非平稳信号的分析。短时Fourier 变换虽然在时域和频域上都具有一定的分辨率而由于其基函数只能对信号进行等带宽的分解。因此基函数一旦确定，其时域和频域分辨率也就不能变化，从而不能自适应地确定信号在不同频段的分辨率。小波变
电动机知识 电动机轴承异响故障分析及应对措施 1.电动机轴承声音异常 一台给水泵高压（6kV）电动机YKK400-2，功率450kW，转速2975r/min.轴伸端用深沟柱NU3E222型轴承，非负荷端用深沟球6222型轴承。运行中轴伸端声音尖锐刺耳，不像是电磁噪声，也不像轴承缺油干磨的声音，噪声持续约2min，然后间歇2min.用测振仪（VA-80A）测出轴承的振动幅值为0.021mm，声响异常时，测得振动速度值为53.6m/s，有时甚至达到97m/s，远远超过标准值28 m/s，且电流波动较大。 由于轴伸端采用间隙配合，无法调整轴承的轴向定位尺寸。在检修过程中发现内油盖有不均匀的磨损痕迹，轴承有两个深沟柱损伤。测量轴承、端盖和内外挡油小盖的定位尺寸，并经过计算，轴承的允许间隙为0.7mm，当电动机的轴承温度达到100℃，轴承的膨胀值约0.9mm，不能满足电动机正常运行要求。多次更换深沟柱轴承后，电动机噪声不仅没有消失，而且异响周期变为4min. 2.故障分析与处理 根据轴承的特点分析：由于电动机原来采用NU型深沟柱轴承，允许电动机轴向窜动。轴承内圈两侧有挡边，外圈无挡边，因此允许轴相对轴承双向位移，可以承受轴热膨胀引起的伸长。同时轴承的间隙相对深沟球轴承来说偏大，但轴承的受力为线形，比深沟球轴承的点受力好。轴承运动轨迹不是一个圆形而是一个椭圆，这是由干深沟柱（或深沟球）和滚道之间存在间隙，运行时受力的不同，使得运动轨迹成椭圆形。轴承的受力主要是在下部，对于深沟柱轴承其受力点为一条直线，高速运转中，由于轴承的间隙，受力点改变，受力运动轨迹变
成抛物曲线形。 给水泵电动机运行时主要受轴向力作用，且拖动的负载平稳，深沟柱轴承允许的径向窜动必要性减弱，因此将前轴承更换为深沟球轴承，轴承的间隙仍为C3，约0.04mm，可以满足运行要求。同时考虑轴承的膨胀，在挡油环小盖处加一块厚度约0.8mm垫片，克服来自于给水泵和轴承温度升高引起的窜动。 轴承滚动体及滚道的微观表曲是粗糙不平的，运动中会发生一定的冲击，但这种冲击产生的脉冲是高频的，因而使用测振仪测量电动机运行的高频干扰的参数值比标准的大。深沟柱轴承与滚道的接触较多，产生的高频冲击就大，而深沟球轴承与滚道的接触是点，产生的高频冲击相对较小，因而本例的电动机可以使用深沟球轴承代替深沟柱轴承，解决设备出现的异响。 将深沟柱轴承更换为深沟球轴承后，轴承异响消失。运行一段时间噪声没有再出现，测电动机的振动幅值为0.013mm，加速度值为2.8m/s2，带负荷性能稳定，电流也没有较大波动。·基于UC3637的直流电动机PWM控制电路图_ ·多台电动机逐一星形三角形起动电路_电 ·变频器的暂停减速功能 ·变频器过压类故障的分析 ·变频器启动前的直流制动功能 ·变频器与电动机的距离 ·变频调速控制方式的选择 ·变频器常见故障原因及处理方法 ·变频器为什么要求可靠接地？ ·变频器怎样利用多功能输出控制端？ ·NDJ-79旋转粘度计仪器的工作原理
振 动 与 冲 击 第27卷第3期 J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCK Vo.l 27No .32008 声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述 基金项目:863计划(2006AA04Z438)资助;河北省自然科学基金(E2007000649)资助 收稿日期: 2007-06-25 修改稿收到日期:2007-07-12 第一作者郝如江男,博士生,副教授,1971年生 郝如江1,2 , 卢文秀1 , 褚福磊 1 (1.清华大学精密仪器与机械学系,北京 100084;2.石家庄铁道学院计算机与信息工程分院,石家庄 050043) 摘 要:声发射是材料受力变形产生弹性波的现象,故障滚动轴承在运转过程中会产生声发射。从几个方面综合 阐述了国内外轴承故障声发射检测技术的研究和发展现状,即轴承故障声发射信号的产生机理,故障声发射信号的传播衰减特性,声发射信号的参数分析法和波形分析法对故障特征的描述,轴承故障声发射源的定位问题,根据信号特征进行 故障模式识别以及声发射检测和振动检测的比较问题。通过分析总结出滚动轴承声发射检测技术下一步的研究方向,并指出滚动轴承故障的声发射检测是振动检测的有力补充工具,特别是在轴承低转速和故障早期的检测中更能发挥作用。 关键词:声发射;滚动轴承;故障诊断 中图分类号:TH 113,TG 115 文献标识码:A 滚动轴承是各种旋转机械中最常用的通用零部件之一,也是旋转机械易损件之一。据统计,旋转机械的故障有30%是轴承故障引起的,它的好坏对机器的工 作状况影响极大[1] 。滚动轴承主要损伤形式有:疲劳、 胶合、磨损、烧伤、腐蚀、破损、压痕等[2] 。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声,甚至会引起设备的损坏。因此,对重要用途的轴承进行工况检测与故障诊断是非常必要的。 滚动轴承故障的检测诊断技术有很多种,如振动信号检测、润滑油液分析检测、温度检测、声发射检测等。在各种诊断方法中,基于振动信号的诊断技术应用最为广泛,该技术分为简易诊断法和精密诊断法两种。简易诊断利用振动信号波形的各种参数,如幅值、波形因数、波峰因数、概率密度、峭度系数等,以及各种解调技术对轴承进行初步判断以确认是否出现故障;精密诊断则利用各种现代信号处理方法判断在简易诊断中被认为是出现了故障的轴承的故障类别及原因。振动信号检测并非在任何场合都很适用,例如在汽轮机、航空器变速箱及液体火箭发动机等鲁棒性较低的系统中,轴承的早期微弱故障就会导致灾难性的后果,但是早期故障的振动信号很微弱,又容易被周围相对幅度较大的低频环境噪声所淹没,从而无法有效检测出故障的存在[3] 。由于声发射是故障结构本身发出的高频应力波 信号,不易受周围环境噪声的干扰[4] ,因此声发射检测方法在滚动轴承的故障诊断中得到了应用。 1 滚动轴承故障声发射检测机理 111 声发射检测技术原理 材料受到外力或内力作用产生变形或者裂纹扩展 时,以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射[5] 。用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测技术,它是20世纪60年代发展起来的一种动态无损检测新技术,其利用物质内部微粒(包括原子、分子及粒子群)由于相对运动而以弹性波的形式释放应变能的现象来识别和了解物质或结构内部状态。 声发射信号包括突发型和连续型两种。突发型声发射信号由区别于背景噪声的脉冲组成,且在时间上可以分开;连续型声发射信号的单个脉冲不可分辨。实际上,连续型声发射信号也是由大量小的突发型信号组成的,只不过太密集而不能分辨而已。目前对于声发射信号的分析方法主要包括参数分析法和波形分析法。112 滚动轴承故障声发射源问题 滚动轴承在运行不良的情况下,突发型和连续型的声发射信号都有可能产生。轴承各组成部分(内圈、外圈、滚动体以及保持架)接触面间的相对运动、碰摩所产生的赫兹接触应力,以及由于失效、过载等产生的诸如表面裂纹、磨损、压痕、切槽、咬合、润滑不良造成的的表面粗糙、润滑污染颗粒造成的表面硬边以及通过轴承的电流造成的点蚀等故障,都会产生突发型的声发射信号。 连续型声发射信号主要来源于润滑不良(如润滑油膜的失效、润滑脂中污染物的浸入)导致轴承表面产生氧化磨损而产生的全局性故障、过高的温度以及轴承局部故障的多发等,这些因素造成短时间内的大量突发声发射事件,从而产生了连续型声发射信号。 滚动轴承在运行过程中,其故障(不管是表面损伤、裂纹还是磨损故障)会引起接触面的弹性冲击而产生声发射信号,该信号蕴涵了丰富的碰摩信息,因此可利用声发射来监测和诊断滚动轴承故障。与振动方法不同的是,声发射信号的频率范围一般在20kH z 以上,而振动信号频率比较低,因此它不受机械振动和噪声
电动机滚动轴承的判断及拆装 在电动机的故障中，轴承的故障是经常发生的。轴承损坏时，电动机的转子将与磁极铁心相擦（扫膛），进而发热破环绕组绝缘。所以必须注意轴承的保养，一有故障应及时排除。 电动机使用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两种。 滑动轴承多用于大型和部分中型电动机中，而滚动轴承装配结构简单，它比滑动轴承轻便，运行中不需要经常维护，耗用润滑油脂也不多，广泛用于转速小于1500r/min，功率在500kw以下的中、小型电机。 轴承故障的检修和更换是电动机机械故障检修的重要环节，直接影响到电动机检修的整体质量。 一、电动机选用滚动轴承的依据 电动机转轴采用双支承结构，每个支承多由一个轴承组成。选用滚动轴承的主要依据，是电动机所承受的负荷及所受负荷的方向。电动机的非负荷端由于承受较轻的负荷，多采用球轴承，负荷端承受较重的负荷多采用滚子轴承。承受纯径向负荷的电动机，可选用向心球轴承或向心圆柱滚柱轴承或推力球轴承或圆锥滚子轴承。 二、电动机滚动轴承故障的判断 1、电动机滚动轴承的检查 电动机运行中的检查在电动机运行中，可以用螺丝刀抵在电动机的轴承外盖上，耳朵贴手柄上倾听声响，如有“格拉”、“格擦”异声，就说明有故障。也可用轴承检查仪进行检查。 滚动轴承发热的检查用温度计测量轴承温度，环境温度应控制在35℃以下，滚动轴承的允许温度控制60℃以下。 轴承拆卸后的检查轴承拆下后，先清除废油，用汽油或煤油洗净油污，用布擦干或用压缩空气吹干，再进行检查。完好的轴承，加工平面清洁，没有划痕、裂纹或锈迹；内外轴承环没有裂缝；用手滚动轻快、灵活、均匀，没有阻滞、卡住或过松现象；用塞尺检查轴承磨损情况。 2、电动机滚动轴承故障 轴承的故障主要表现为过热和声音异常两种。
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
滚动轴承故障诊断 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，由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。 最初的轴承故障诊断是利用听棒，靠听觉来判断。这种方法至今仍在沿用，其中的一部分已改进为电子听诊器，例如用电子听诊器来检查、判断轴承的疲劳损伤。训练有素的人员凭经验能诊断出刚刚发生的疲劳剥落，有时甚至能辨别出损伤的位置，但毕竟影响因素较多，可靠性较差。 继听棒、电子听诊器之后，在滚动轴承的状态监测与故障诊断工作中又引入了各种测振仪，用振动位移、速度和加速度的均方根值或峰值来判断轴承有无故障，这样减少了监测人员对经验的依赖性，提高了监测诊断的准确性，但仍很难在故障初期及时做出诊断。 1966年，全球主要滚动轴承生产商之一，瑞典SKF公司在多年对轴承故障机理研究的基础上发明了用冲击脉冲仪（Shock Pulse Meter）检测轴承损伤，将滚动轴承的故障诊断水平提高了一个档次。之后，几十家公司相继安装了大批传感器用于长期监测轴承的运转情况，在航空飞机上也安装了类似的检测仪器。 1976年，日本新日铁株式会社研制了MCV系列机器检测仪（Machine Checker），可分别在低频、中频和高频段检测轴承的异常信号。同时推出的还有油膜检查仪，利用超声波或高频电流对轴承的润滑状态进行监测，探测油膜是否破裂，发生金属间直接接触。1976-1983年，日本精工公司（NSK）相继研制出了NB 系列轴承监测仪，利用1~15kHz范围内的轴承振动信号测量其RMS值和峰值来检测轴承故障。由于滤除了低频干扰，灵敏度有所提高，其中有些型号的仪器仪表还具有报警、自动停机功能。 随着对滚动轴承的运动学、动力学的深入研究，对于轴承振动信号中的频率成分和轴承零件的几何尺寸及缺陷类型的关系有了比较清楚的了解，加之快速傅里叶变换技术的发展，开创了用频域分析方法来检测和诊断轴承故障的新领域。其中最具代表性的有对钢球共振频率的研究，对轴承圈自由共振频率的研究，对滚动轴承振动和缺陷、尺寸不均匀及磨损之间关系的研究。1969年，H. L. Balderston根据滚动轴承的运动分析得出了滚动轴承的滚动体在内外滚道上的通过频率和滚动体及保持架的旋转频率的计算公式，以上研究奠定了这方面的理论基础。目前已有多种信号分析仪可供滚动轴承的故障诊断，美国恩泰克公司根据滚动轴承振动时域波形的冲击情况推出的“波尖能量”法及相应仪器，对滚动轴承的故障诊断非常有效。还有多种信号分析处理技术用于滚动轴承的状态监测与故障诊断，如频率细化技术、倒频谱、包络线分析等。在信号预处理上也采用了各种滤波技术，如相干滤波、自适应滤波等，提高了诊断灵敏度。 除了利用振动信号对轴承运行状态进行诊断监测外，还发展了其他一些技术，如光纤维监测技术、油污染分析法（光谱测定法、磁性磁屑探测法和铁谱分析法等）、声发射法、电阻法等 简易诊断法确定轴承已经发生故障之后，进一步判定故障的类别和发生部位，以便采取相应对策。 滚动轴承的精密诊断与旋转机械、往复机械等精密诊断一样，主要采用频谱分析法。由于滚动轴承的振动频率成分十分丰富，既含有低频成分，又含有高频成分，而且每一种特定的故障都对应特定的频率成分。进行频谱分析之前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，然后对其进行绝对值处理，最后进行频率分析，以找出信号的特征频率，确定故障的部位和类别。 一、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1所示），若滚动轴无径向间隙时，会产生频率为nZfi（n＝1，2,…）的冲击振动。
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