滚动轴承故障诊断(共11页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上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100

2、0Hz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）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

3、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20005000Hz 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8001600Hz 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0800Hz 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。此诊断方法是滚动轴承故障分析的一个基本方法，要熟练地掌握滚动轴承故障分析

4、必须通过观看具体的分析案例及大量的实践，在实践中认识、验证所学到的知识。六、滚动轴承的几个重要公式在对滚动轴承故障进行频谱分析时，可利用下面的几个重要公式对轴承故障特征频率进行验证或识别。1、滚动轴承内、外圈故障特征频率与转频的关系2、滚动轴承外圈故障特征频率与保持架故障特征频率的关系3、滚动轴承保持架故障特征频率与转频的关系4、滚动轴承滚动体故障特征频率与转频的关系齿轮故障主要振动特征：1、齿轮所发生的故障有很多，其主要有三个方面：制造时发生的异常现象，如节线偏斜、偏心、齿距误差、齿形误差；安装时发生的异常现象，如齿轮轴的歪斜；使用时发生的异常现象，齿面磨损、点蚀、胶合、断齿和塑性变形等。2

5、、 障齿轮频谱和波形特征（1）故障齿轮在啮合频率机器谐波频率上有较大的振动分量。齿轮啮合频率等于齿数乘以齿轮转频。（2）在啮合频率及其谐波频率附近有表明调制作用的边频带。且边带间距为1X。（3）随齿轮故障的发展，边频越来越丰富，幅值增加。（4）齿轮断齿表现为断齿数量乘以齿轮转频。（5）齿面损伤程度看边频带，同时出现损伤齿数乘以齿轮转频的振动。（6）对于螺线齿轮、斜齿轮和人字齿轮，轴向振动大，其频谱特征与径向振动相同。（7）在齿轮传动中，由于载荷波动而产生幅值调制，因转速波动产生频率调制。因此在啮合频率或固有频率两旁产生一簇簇频率间隔相等的边频族。根据边频的频率间隔确定故障的根源，根据边频幅值的

6、大小确定故障的严重程度。（8）在相同工作条件下，将故障齿轮箱频谱与基准频谱对比，注意频谱中的啮合频率及其二倍和三倍频。根据明显增大的啮合频率分量或其谐波分量确定有故障的齿轮对。（9）在对比基准频谱时，注意啮合频率及其二倍和三倍频有无边频带。根据边频的频率间隔确定故障的根据（即产生调制的故障部位），边频幅值的大小表明故障严重程度。（10）为求出边频的频率间隔，应设置足够大的谱线数，以提高频率分辨率，也可采用细化和倒频谱技术。（11）利用连续监测判定齿面点蚀剥落程度。1） 新齿轮全频范围内振动水平低，啮合频率分量及其二、三次谐波分量的幅值依次减小。2） 中等点蚀程度的频谱振动水平增大，啮合频率二次

7、谐波幅值超过基波幅值，且二次谐波边频增多。3） 达到严重程度时，谱底噪声水平急剧上升，且啮合频率谐波延伸到七次以上。（12）齿轮缺陷产生的冲击可以激发一个或多个齿轮的自振，自振频率是各齿轮的固有频率。在自振频率两侧有故障齿轮转速调制产生的边频，在高分辨率细化谱上可以象分析啮合频率边频一样进行诊断。3、 故障齿轮的形式与波形、频谱的关系1） 齿轮齿距的改变、载荷波动、局部缺陷以及均布缺陷（连成片的缺陷或分布缺陷）都会对啮合频率产生调制作用。2） 齿轮局部缺陷：如断齿、局部点蚀等，激发的是窄脉冲，其频谱在较宽的频率范围内具有相等而较小的幅值。幅值随频率的增加而减小，脉冲越窄，减小得越慢。3） 连成

8、片的缺陷：齿轮均匀磨损、划痕、擦伤、大面积点蚀等，激发的是宽脉冲，其频谱的频率范围窄，幅值衰减较快。4） 由上述两种缺陷的调制作用而形成的边带也不同：a） 局部缺陷情况下，边带范围宽，幅值小，变化平缓。b） 均布缺陷情况下，边带范围窄，集中于载波峰附近，幅值较大，衰减较快。齿轮箱故障诊断的要素在齿轮箱故障的诊断分析方法中，我们常采用幅域分析、频域分析、时域分析、时域同步平均分析、相关分析等方法。在实际工作中，我们总结出齿轮箱故障诊断的“三八诊断法”。 三八诊断法就是通过齿轮箱故障频域、时域特征等三个大方面和八个小方面对齿轮箱的故障进行判别，以确定齿轮箱是否产生故障、故障产生的部位、故障的严重程

9、度。应用齿轮箱故障诊断的“三八诊断法”能够快速的判别齿轮箱的故障。齿轮箱故障的“三八诊断法”的内容如表所示诊断方法诊断内容故障图谱故障现象三个方面故障判别通过啮合频率的幅值变化，啮合频率的谐波多少进行判断。故障源判别判别哪个轴齿轮存在故障，及齿轮轴是否存在长短周期故障。严重程度判别通过故障特征判别齿轮箱故障的严重程度。八个确认啮合频率幅值齿轮的啮合频率幅值较大，高频时域加速度峰值大于8G；啮合频率谐波啮合频率存在2次以上的谐波，并且啮合频率及其谐波带有边频带。故障齿轮定位看齿轮啮合频率及其谐波所带的边带，通过边频带频率判断哪个轴齿轮存在问题；齿轮长短周期故障判断在低频段存在问题轴齿轮是否存在不

10、平衡、不对中、松动等长周期故障，如不存在长周期故障，则该故障为齿轮的齿形误差造成的短周期故障。时域高频加速度幅值依据高频加速度峰值的大小来判别；啮合频率分数倍频如出现啮合频率的分数倍频，则齿轮箱故障严重。时域冲击如在时域波形中出现明显的冲击信号，则齿轮箱故障严重。齿轮固有频率看频谱中是否出现齿轮及齿轮箱箱体的固有频率，如出现齿轮及齿轮箱箱体的固有频率并带有故障齿轮轴转频的边带，则齿轮箱故障严重。小结齿轮三八故障诊断方法是齿轮故障诊断的一个基本方法，通过对采集振动信号的分析，能够解决齿轮的大部分问题。要熟练掌握齿轮故障的诊断分析方法，必须在工作中经过大量的实践、验证。在齿轮故障诊断过程中，还可应用温度、油品分析等辅助诊断手段，进一步提高故障诊断的准确性和可靠性。专心-专注-专业