chap5-滚动轴承故障诊断ppt课件.pptx

2022-6-6机电设备故障诊断1第5章 滚动轴承故障诊断1r/min时： 疲劳剥落（点蚀） 磨损或擦伤 锈蚀和电蚀 断裂 轴承转速n1r/min时： 疲劳剥落（点蚀） 磨损或擦伤 锈蚀和点蚀 断裂 轴承转速n1r/min时： 疲劳剥落（点蚀） 磨损或擦伤 锈蚀和电蚀 断裂 轴承转速n1r/min时： 疲劳剥落（点蚀） 磨损或擦伤 锈蚀和电蚀 断裂 轴承转速n1r/min时： 疲劳剥落（点蚀） 磨损或擦伤 锈蚀和电蚀 断裂 轴承转速n20kHz）,因此特别要注意高频成分的变化利用冲击脉冲法诊断轴承故障时，滤波器带通频率“窗口”一般要大大超过轴的转频，以避开转速谐波频率和滚动体的通过频率利用低频信号接收法诊断轴承故障时，要求频率“窗口”设置的足够低，用以捕捉轴承缺陷间隔频率的前几次低阶谐波信号2022-6-6机电设备故障诊断27第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法传感器安装位置的选择滚动轴承在运转时，滚道接触面上的高低不平和局部缺陷所产生的冲击性振动，将以压缩波形式从接触点出发呈半球形波面向外传播。当遇到材料转折、尖角形状或两零件配合界面时，灵敏度将衰减很快，故应选择适当位置安装传感器（接收方向指向负载方向&尽可能减少中间界面）径向轴承止推轴承2022-6-6机电设备故障诊断28第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法传感器安装位置的选择一个中间界面多个中间界面传感器位置较远脉冲激励2022-6-6机电设备故障诊断29第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法故障波形的评定指标当滚动体接触点进入缺陷区时，就会发生机械冲击，冲击脉冲幅度与损伤程度成正比常用的评定滚动轴承故障波形的指标有： 有效值 峰值 峰值因素 峭度2022-6-6机电设备故障诊断30第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法故障波形的评定指标常用的评定滚动轴承故障波形的指标有： 有效值 峰值 峰值因素 峭度有效值也称为均方根值，反映信号的能量大小，特别适用于具有随机振动性质的轴承测量滚动轴承故障诊断中，制造精度愈低、轴承磨损程度愈大，则有效值值愈高，对晚期故障很有效对于正常轴承及表面发生点蚀的轴承， Xrms值很稳定，有效值对冲击振动波形不敏感2201TrmsTXE x (t )limx (t )dtT2022-6-6机电设备故障诊断31第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法故障波形的评定指标常用的评定滚动轴承故障波形的指标有： 有效值 峰值 峰值因素 峭度峰值是波形中的最大值，峰值大小可以用来反映轴承某一局部故障点的冲击力大小冲击力愈大，峰值愈高，适用于检测由裂纹、剥落等原因所致的冲击性振动pXmax x(t)2022-6-6机电设备故障诊断32第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法故障波形的评定指标常用的评定滚动轴承故障波形的指标有： 有效值 峰值 峰值因素 峭度描述波形尖峰度的一个指标，是峰值对有效值的比值适用于描述轴承元件上的局部剥落、擦伤、刻痕和凹痕等一类离散型缺陷pfrmsXCX峰值不高有效值较高可能原因：轴承表面粗糙峰值很高有效值较小可能原因：轴承表面离散型缺陷正常轴承Cf：4-5局部缺陷Cf：10Cf为比值，受干扰小2022-6-6机电设备故障诊断33第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法故障波形的评定指标常用的评定滚动轴承故障波形的指标有： 有效值 峰值 峰值因素 峭度峭度是描述波形尖峰度的一个导出函数峭度对大幅值的信号最为敏感（将幅值进行了4次方处理），当大幅值出现的概率增加时，峭度值将明显变大4X P X dX411NiiXN4vrmsKX离散无量纲峭度指标：峭度指标对早期的脉冲激励故障特别敏感，优于其他任何指标；对故障晚期，由于 值和有效值的平均增长幅度相差不大，因此Kv指标不明显轴承振动信号的 值一般在3-45之间，当该值大于4时，即预示着轴承有一定程度损伤2022-6-6机电设备故障诊断34第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法滚动轴承不同于其他机械零件，其振动信号频率范围很宽，信噪比低，信号传递路径上衰减量大，提取其特征信息需要采用一些特殊检测技术和处理方法，主要有： 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法 光纤传感器技术 电涡流传感器技术2022-6-6机电设备故障诊断35第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法低频信号接收法是将轴承上由传感器检测到的宽频带信号直接进行频谱分析，或者信号经过低通滤波，去除高频成分后再做频谱分析，从频谱上观察主要谱峰适用于低频成分能量较大，外来干扰较小的信号。但实际运行中，轴承故障的冲击能量较小，而由工艺误差诱发的振动能量很大，因此，直接利用低频信号接收法得到的谱图往往谱线密集，模糊不清，很难鉴别故障信号通常，仅用该方法确定轴承元件的固有频率2022-6-6机电设备故障诊断36第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法滚动轴承在运转中，当滚动体接触点进入表面的缺陷区（剥落、裂纹、凹坑、粗糙区），将发生低频冲击冲击脉冲持续时间短，故频带宽广，容易激发轴承元件或结构的固有频率（共振）当轴承出现故障时，其产生的冲击脉冲信号，会激起谐振体（轴承或传感器检测系统）的共振，共振的高频波包含了低频冲击和随机干扰的幅值调制波，经过窄带滤波和包络检波后的信号幅值大小就反映了冲击力的大小，由此即可反映故障状况2022-6-6机电设备故障诊断37第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法共振解调法也称为包络检波频谱分析法，是当前滚动轴承故障诊断中最常用的方法之一共振解调法与冲击脉冲法原理类似，其不仅能给出轴承损伤程度的指标（冲击脉冲法），还可给出损伤部位利用轴承或检测系统作为谐振体，把故障冲击产生的高频共振响应波放大，通过包络检测法变为具有故障特征信息的低频波形，然后利用频率分析法找出故障的特征频率，从而确定故障的类型及故障发生的部位2022-6-6机电设备故障诊断38第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法图a)为原始信号，脉宽极窄，故频率成分丰富虽然这种脉冲周期为T，但是在频谱中确很难反映出对应于1/T成分2022-6-6机电设备故障诊断39第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法 光纤传感器技术 电涡流传感器技术图b)为原始信号经高频谐波振荡器后的振荡信号振荡频率即为谐振器谐振频率fn振荡信号重复频率与原始故障冲击重复频率相同2022-6-6机电设备故障诊断40第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法图c)为振荡信号经绝对值处理后的上半部信号虽具有冲击脉冲周期对应的频率，但还不是完全的周期信号2022-6-6机电设备故障诊断41第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法对图c)信号取包络，即可得到图d)该包络将高频成分及其他机械干扰剔除掉，成为纯低频信号2022-6-6机电设备故障诊断42第5章 滚动轴承故障诊断5.3 滚动轴承故障振动诊断滚动轴承故障振动的诊断方法检测技术和诊断方法 低频信号接收法 冲击脉冲法（SPM） 共振解调法对图d)信号进行频谱分析，得图e)包含了冲击频率及其谐波成分2022-6-6机电设备故障诊断43THE END