机械故障诊断技术7滚动轴承故障诊断

滚动轴承故障诊断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音棒以提高灵敏度。

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。

随着对滚动轴承运动学、动力学的深化研究，对轴承振动信号中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，FFT级数的发展也使得利用频率域分析和检测轴承故障成为一种有效的途径。

也是目前滚动轴承监测诊断的基础。

从发展的历程看，滚动轴承故障检测诊断技术大致经历了以下阶段：1961年，W.F.Stokey完成了轴承圈自由共振频率公式的推导，并发表；1964年，O.G.Gustafsson研究了滚动轴承振动和缺陷、尺寸不均匀及磨损之间的关系，这与目前诊断滚动轴承故障的方法是基本一致的；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。

至此，有关滚动轴承监测诊断的理论体系已经基本完成；1976年，日本新日铁株式会社研制了MCV-021A机器检测仪，其方法是通过检测低频、中频和高频段轴承的信号特征来判断轴承的工作状态；1976～1983年之间，日本精工公司也积极在滚动轴承检测仪器方面做工作，相继推出了NB系列轴承检测仪，利用1～15kHz范围内的轴承振动信号的有效值（rms）和峰峰值（p－p）来诊断轴承的故障；1980年代至今，以改良频率分析的方法来精密诊断滚动轴承的故障、确定故障位置，一直是精密诊断采取的必备方法，其中包括细化谱分析、倒频谱分析、共振解调技术、包络分析技术等。

滚动轴承故障及其诊断方法
滚动轴承是一种很常见的机械元件，广泛用于工业和消费市场，用于
转动机械装置的旋转部件。

它们的主要功能是支撑和稳定轴，允许轴在指
定的位置和方向上旋转，以及在转动时减少摩擦和重复负载。

滚动轴承可
以在各种不同类型的机械设备中找到，例如汽车，风能发电机，摩托车，
电机，空调，电气箱等。

滚动轴承可以长期高效工作，但如果不适当地维护和维修它，可能会
导致故障。

常见的滚动轴承故障包括损坏，轴承旋转变慢，轴承外壳发热，内部损坏，轴键变形，低速磨擦，扭矩问题等。

解决这些问题的关键是找
出故障的根本原因，并根据现场条件采取正确的解决方案。

要有效诊断滚动轴承故障，可以采用以下方法。

1.检查外壳：检查轴承外壳表面，以及固定螺丝和轴承挡圈是否松动、弯曲或破损。

检查底座是否正确安装，轴是否紧固，以及轴承应用的负载
是否正确。

2.状态检查：检查轴承内部和外壳的温度，查看是否有油漆和碳垢，
并检查轴承内部有无异响和异常磁性。

3.拆卸检查：仔细检查轴承内部的轴承衬套、滚珠和圆柱滚道，查看
是否有损坏、磨损或异物。

滚动轴承的故障诊断一、滚动轴承的常见故障滚动轴承是转动设备中应用最为广泛的机械零件，同时也是最容易产生故障的零件。

据统计，在使用滚动轴承的转动设备中，大约有30%的机械故障都是由于滚动轴承而引起的。

滚动轴承的常见故障形式有以下几种。

1. 疲劳剥落（点蚀）滚动轴承工作时，滚动体和滚道之间为点接触或线接触，在交变载荷的作用下，表面间存在着极大的循环接触应力，容易在表面处形成疲劳源，由疲劳源生成微裂纹，微裂纹因材质硬度高、脆性大，难以向纵深发展，便成小颗粒状剥落，表面出现细小的麻点，这就是疲劳点蚀。

严重时，表面成片状剥落，形成凹坑；若轴承继续运转，将形成大面积的剥落。

疲劳点蚀会造成运转中的冲击载荷，使设备的振动和噪声加剧。

然而，疲劳点蚀是滚动轴承正常的、不可避免的失效形式。

轴承寿命指的就是出现第一个疲劳剥落点之前运转的总转数，轴承的额定寿命就是指90%的轴承不发生疲劳点蚀的寿命。

2. 磨损润滑不良，外界尘粒等异物侵入，转配不当等原因，都会加剧滚动轴承表面之间的磨损。

磨损的程度严重时，轴承游隙增大，表面粗糙度增加，不仅降低了轴承的运转精度，而且也会设备的振动和噪声随之增大。

3. 胶合胶合是一个表面上的金属粘附到另一个表面上去的现象。

其产生的主要原因是缺油、缺脂下的润滑不足，以及重载、高速、高温，滚动体与滚道在接触处发生了局部高温下的金属熔焊现象。

通常，轻度的胶合又称为划痕，重度的胶合又称为烧轴承。

胶合为严重故障，发生后立即会导致振动和噪声急剧增大，多数情况下设备难以继续运转。

4. 断裂轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种故障形式，这主要是由于轴承材料有缺陷和热处理不当以及严重超负荷运行所引起的；此外，装配过盈量太大、轴承组合设计不当，以及缺油、断油下的润滑丧失也都会引起裂纹和断裂。

5. 锈蚀锈蚀是由于外界的水分带入轴承中；或者设备停用时，轴承温度在露点以下，空气中的水分凝结成水滴吸附在轴承表面上；以及设备在腐蚀性介质中工作，轴承密封不严，从而引起化学腐蚀。

滚动轴承故障诊断分析全解
滚动轴承是机械设备中的重要元件，也是故障率最高的构件。

其突发的故障可能会严重影响机械设备的正常运行，即使是轻微的故障，也会降低设备的使用寿命。

因此，对滚动轴承的故障进行及时诊断和维修，是确保轴承的正常运行的关键。

本文将对滚动轴承故障诊断进行全面阐述，以便于有助于轴承的可靠运行。

一般来讲，滚动轴承的故障可以归结为以下几类：
(1)疲劳损坏:由于长期的使用，滚动轴承中的滚动体和锥形齿轮等内部零件可能会因疲劳而损坏，最终导致轴承的故障;
(2)腐蚀破坏:由于设备运行时的温度、湿度及磨损较大，滚动轴承容易受到空气、油品及其他化学性腐蚀剂的作用，从而造成内部零件的磨损;
(3)水分侵入:滚动轴承组装后，如果存在漏油现象，则滚动轴承内部容易污染，从而导致滚动体及锥形齿轮等内部零件受损;
(4)润滑油工作性能不佳:润滑油在机械设备运行时，若由于品质或温度等原因，润滑油的性能不佳，轴承容易受到损坏;
(5)安装不良:滚动轴承安装后，若没有正确地调整轴的负荷和动转瞬间，将会对轴承组件产生振动和噪音，从而导致故障。

滚动轴承故障诊断初步1、故障原因滚动轴承的早期故障是滚子和滚道剥落、凹痕、破裂、腐蚀和杂物嵌入。

即主要故障形式：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合、保持架损坏。

产生主要原因包括搬运粗心、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适以及制造缺陷。

2、频谱和波形特征滚动轴承它是由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。

当滚动体和滚道接触处遇到一个局部缺陷时，就有一个冲击信号产生。

缺陷在不同的元件上，接触点经过缺陷的频率是不相同的，这个频率就称为滚动轴承的特征频率。

滚动轴承的故障特征频率的数值一般在几赫兹到几百赫兹之间，在频谱图中的1000Hz以内的低频区域轴承故障特征频率如下：1、滚动轴承故障特征频率（外圈静止）式中：Z——滚动体个数fr——转频（Hz）D——轴承节径（mm）d——滚动体直径（mm）α——接触角（1）滚动轴承内圈故障特征频率（2）滚动轴承外圈故障特征频率（3）滚动轴承滚动体特征频率（4）滚动轴承保持架特征频率2、滚动轴承故障特征频率的计算经验公式：二、滚动轴承故障诊断的要素滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，每个轴承部件对应一个轴承故障特征频率。

滚动轴承的故障频率分布有一个明显的特点，往往在低频和高频两个频段内都有表现。

所以在频率分析时，可以选择在这两个频段进行分析。

根据滚动轴承的故障形式在频域中的表现形式，将整个频域分为三个频段，既高频段、中频段和低频段。

l 高频阶段指频率范围处于2000－5000Hz 的频段，主要是轴承固有频率，在轴承故障的早期，高频段反映比较敏感；中频阶段指频率范围处于800－1600Hz 的频段，一般是由于轴承润滑不良而引起碰磨产生的频率范围；l 低频阶段指频率范围处于0－800Hz 的频段，基本覆盖轴承故障特征频率及谐波；在高频段和低频段中所体现的频率是否为轴承故障频率，还要通过其他方法进行印证加以确认。

根据滚动轴承的故障特征频率在频域和时域中的表现，可将滚动轴承的诊断方法总结为三个频段；八个确认，简称三八诊断法。

基于时域和频域分析的滚动轴承故障诊断一、本文概述随着工业技术的不断发展，滚动轴承作为旋转机械中的关键部件，其运行状态直接影响到设备的性能与安全性。

然而，由于工作环境的恶劣、长时间运行以及维护不当等因素，滚动轴承常常会出现各种故障，如疲劳剥落、磨损、裂纹等。

这些故障不仅会降低设备的运行效率，还可能引发严重的安全事故。

因此，对滚动轴承进行故障诊断技术的研究具有重要意义。

本文旨在探讨基于时域和频域分析的滚动轴承故障诊断方法。

文章将简要介绍滚动轴承的工作原理及其常见故障类型，为后续的分析和诊断奠定基础。

然后，重点阐述时域分析和频域分析的基本原理及其在滚动轴承故障诊断中的应用。

时域分析主要关注轴承振动信号的时序特征，通过提取信号中的幅值、相位、频率等信息，揭示轴承的运行状态。

而频域分析则通过对信号进行频谱转换，分析轴承在不同频率下的振动特性，进一步识别潜在的故障特征。

通过结合时域和频域分析，本文旨在提供一种全面、有效的滚动轴承故障诊断方法。

这种方法不仅能够准确识别轴承的故障类型，还能对故障程度进行定量评估，为设备的维护和管理提供有力支持。

本文还将对现有的故障诊断方法进行比较和评价，探讨各种方法的优缺点及适用范围，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

二、滚动轴承故障类型及原因滚动轴承作为机械设备中的重要组成部分，其运行状态直接影响到整个设备的性能和稳定性。

因此，对滚动轴承的故障诊断至关重要。

滚动轴承的故障类型多种多样，主要包括疲劳剥落、磨损、腐蚀、裂纹和塑性变形等。

这些故障的产生往往与多种因素有关，如材料质量、制造工艺、运行环境、操作维护等。

疲劳剥落是滚动轴承最常见的故障类型之一，主要是由于轴承在循环应力作用下，材料表面发生疲劳破坏，形成剥落坑。

疲劳剥落的原因主要包括轴承材料的疲劳强度不足、循环应力过大、润滑不良等。

磨损是轴承在运行过程中，由于摩擦力的作用导致材料逐渐损失的现象。

磨损的原因主要包括润滑不良、异物侵入、材料耐磨性不足等。

滚动轴承的精确诊断振动故障诊断——滚动轴承的精确诊断近期将连续推出振动故障诊断相关的知识点及一些不同设备不同故障表现出的振动特征，希望对相关人员有所帮助，因想到哪写到哪，所以每条之间没有相关的顺序或关联，随着以后内容的增加，有兴趣的可自行归纳整理。

1.滚动轴承的振动频谱特征取决于轴承的结构、存在缺陷的部件、缺陷的严重程度、负载的方向，所以看似相同的故障，其频谱形式并不相同。

2.轴承故障为非同步频率。

从高频振动开始，当故障逐渐劣化后，延伸至低频振动。

3.轴承接触角的变化会导致轴承频率的变化。

因此，进行诊断时与计算频率可能存在一定的误差，在外圈静止且内圈旋转的情况下，如果接触角增大，则FTF、BPFO 和BSF增大，而BPFI减小。

4.当滚动轴承缺陷严重时，如，多个滚动体具有多个缺陷时，可能会以产生宽带或窄带噪声的频谱形式出现。

5.50、如果损伤发生在轴承外圈，那么滚子接触缺陷就会发生一次撞击。

幅值应该是一定的，因此也没有调制（边带）产生，如果是外圈旋转，则可能产生 1X 边带。

6.当一个或多个滚动体存在缺陷和严重松动时，FTF将充当调制频率。

需要说明的是无论FTF以什么样的形式出现、无论幅值大小，一旦出现，都说明故障的产生。

7.轴承保持架故障频率(FTF)通常不是以其基频出现；轴承保持架断裂时，可能出现滚动体旋转故障频率；当滚动体本身出现故障时，往往会产生不仅滚动体故障频率(BSF)，还有保持架故障频率。

8.滚动轴承外圈或内圈的疲劳剥落缺陷会产生BPFO或BPFI以及其谐波。

通常来说剥落面积就越大，其产生的谐波越多。

9.当滚珠或滚柱上的缺陷撞击滚道时，会产生滚珠旋转频率。

大多数情况下，产生的频率是BSF的两倍。

但在某些情况下并不会产生BSF或2XBSF，而是对FTF进行调制，并产生宽带噪声。

10.滚动轴承中如果间隙过大，可能导致在FTF处产生离散频率或在转速和谐波下对FTF进行调制11.对于低速设备，特别是低于100转／分转速的机器，频谱上很难看到轴承故障频率，这是因为当转速很低时，滚动体滚动通过轴承内外环上缺陷时发生的脉冲没有足够的能量。

《机械故障诊断技术》读书报告滚动轴承的诊断案例分析综述Rolling Bearing Fault Diagnosis ApproachBased on Case-Based Reasoning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:机制一班姓名:王天宇学号：1102135004指导教师：郑冬学年学期：2014—2015学年第一学期摘要：针对滚动轴承的故障诊断问题,提出了一种采用案例推理的诊断方法，为了解决检索相似案例时案例属性多、人工确定关键属性及其权重困难的问题，提出了一种复合特征选择算法，用领域粗糙集算法粗选属性，用遗传算法进一步精选属性和优化权重,并有效地解决了领域粗糙集算法中需要人工确定领域大小的问题，以滚动轴承运行时的振动信号为基本信息，建立了滚动轴承案例库，从案例库中检索与问题案例相似的历史案例,并根据这些历史案例来判断问题案例的故障类别，试验结果表明,故障诊断的正确率达到100%，故障位置诊断的正确率达到93.3％,且算法具有较好的稳定性.关键词:案例推理；滚动轴承；故障诊断Abstract：The case—based reasoning approach is introduced into rolling bearing fault diagnosis。

To solve the complexity of feature selection and weights optimization， a Filter Wrapper integrated features selection algorithm is proposed。

Neighborhood rough set algorithm is applied to select essential features from the feature candidate set，then genetic algorithm is applied to refine the essential features subset. This method solves the problem of determining the size of neighborhood manually in neighborhood rough set algorithm. Genetic algorithm is also used in feature weights optimization. With the run time vibration signal of rolling bearing as the basic information， a rolling bearing fault case database is constructed。

滚动轴承故障诊断频谱分析滚动轴承在机械设备中扮演着重要的角色，但随着使用时间的增加，轴承可能会出现故障。

为了及时发现和诊断轴承故障，频谱分析是一种常用的方法。

本文将详细介绍滚动轴承故障的频谱分析原理、方法和应用。

频谱分析是一种将时域信号转换为频域信号的技术，通过分析频谱图可以获得轴承故障所产生的频率信息，从而诊断轴承故障类型和程度。

轴承故障通常会产生一些特征频率，如滚珠轴承故障产生的频率一般为滚动频率、内圈频率、外圈频率等。

通过对这些特征频率的分析，可以准确判断轴承故障的类型，如滚子瓦损坏、滚道脱落等。

频谱分析的方法主要有两种：时域频谱分析和频域频谱分析。

时域频谱分析是通过将时域信号进行快速傅里叶变换，将其转换为频域信号。

频域频谱分析是通过对信号进行谱分解，然后计算信号的能量谱密度，从而得到频域信号的频谱图。

这两种方法各有优劣，可以根据实际需要选择适合的方法。

滚动轴承故障的频谱分析主要包括以下几个步骤：信号采集、数据预处理、频谱分析和故障诊断。

信号采集是指通过传感器等设备将轴承运行时的振动信号采集下来，通常采集的信号有时间域振动信号、加速度信号和速度信号等。

数据预处理是对采集的信号进行滤波、降噪和修正等处理，目的是提高分析结果的准确性。

频谱分析是核心部分，可以通过FFT（快速傅里叶变换）等算法将时域信号转换为频域信号。

然后通过对频域信号进行谱分解，得到频谱图，可以观察到各种故障产生的特征频率。

故障诊断是根据频谱图的分析结果判断轴承故障的类型和程度，以及采取相应的维修措施。

频谱分析在滚动轴承故障诊断中有着广泛的应用。

它可以帮助工程师在轴承故障发生前及时发现问题，避免故障对设备造成更大的损坏。

此外，频谱分析还可以帮助工程师判断维修的紧急程度，提高设备的维修效率和可靠性。

总之，滚动轴承故障的频谱分析是一种有效的方法，可以帮助工程师及时发现和诊断轴承故障，并采取相应的维修措施。

通过合理使用频谱分析技术，可以提高设备的运行可靠性和寿命。

滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法滚动轴承是一种常见的机械传动部件，广泛应用于各种设备和机器中。

然而，由于长期的运转和使用，滚动轴承可能会出现各种故障。

及早诊断并解决这些故障，可以提高设备的工作效率和寿命。

下面将介绍一些常见的滚动轴承故障以及相应的故障程度诊断方法。

1.磨损故障：磨损是滚动轴承最常见的故障之一、它可能是由于振动、超负荷、不当润滑或外部杂质等因素引起的。

磨损故障的特点是滚道、轴承座和滚珠表面的磨损或变形。

在诊断方面，可以使用肉眼观察滚道和滚珠表面的磨损情况，并通过手感判断是否存在磨损故障。

2.疲劳故障：疲劳是滚动轴承的另一种常见故障。

它通常是由高载荷、频繁起停、轴向冲击或轴承内部结构缺陷等因素引起的。

疲劳故障的特点是滚珠或滚道出现裂纹或剥落。

在诊断方面，可以使用显微镜观察滚珠和滚道表面的裂纹或剥落情况，或者进行动态振动分析以检测是否存在疲劳故障。

3.温升故障：温升是滚动轴承的常见故障之一，通常是由于不当润滑、过高的润滑脂粘度、轴承过紧或过松、内部结构问题等因素引起的。

温升故障的特点是轴承运行时温度升高。

在诊断方面，可以使用红外热像仪测量轴承温度，或使用测温仪对轴承不同部位进行温度测量，以判断是否存在温升故障。

4.噪声故障：噪声是滚动轴承常见的故障之一，通常是由于轴承松动、滚珠损坏、滚子不对中、不正确的润滑或外部冲击等因素引起的。

噪声故障的特点是轴承运行时产生噪声。

在诊断方面，可以使用听诊器或声音分析仪对轴承的运行声音进行监测和分析，以判断是否存在噪声故障。

5.润滑故障：滚动轴承的润滑是保证轴承正常运行的重要因素，不当的润滑可能会导致轴承故障。

润滑故障的特点是润滑油脂污染、量不足或过多、润滑脂分解或硬化等。

在诊断方面，可以通过观察润滑油脂的颜色、质地和气味来判断是否存在润滑故障。

除了上述常见的滚动轴承故障，还有一些其他故障，如过载、轴向偏移、振动等。

对于这些故障，可以使用适当的仪器和设备，如振动测量仪、位移传感器等进行诊断和监测。