简析滚动轴承故障诊断方法及要点

滚动轴承故障诊断技术原理

一、 峰值能量法：

轴承一旦出现故障，如：内外环壁裂纹，滚动体点蚀，缺油等，往往产生频率很高的振动，一般是转速频率的10—50倍，其它因素如：不对中，不平衡，机座松动等，它们所造成的振动，其频率较低，往往在基频的5倍以内，通过仪器滤去各种低频信号，拾取高频分量，可得到轴承的特征信号。

峰值能量法，将信号滤波放大处理，根据其能量的大小来判断轴承的损坏程度。

二、 GS为单位表征其峰值能量

1、 新轴承：0.2---0.6GS。

2、 使用中的轴承：0.5----I.0GS。

3、 有缺陷的轴承：1.0----2.5GS。

4、 损坏的轴承办2.5----5.0GS。

5、 dBm-----少量强冲击脉冲相关的最大值。

6、 dBc -----大量弱冲击脉冲相关的地毯值。

7、 δ=dBm—dBc，差值应该很小。

轴承损坏的特征是有一个较大的dBm值和较大的δ值。

轴承初始脉冲值一般在10 dB值。使用中好的轴承脉冲值一般在20dB以下。一般轴承初始脉冲值增大至1000倍时（60dB）认为该轴承达到报废。

一般20〈dB〈30 轻微受损。

30〈dB〈45 开始恶化。

45〈dB〈60 严重受损。

二、 轴承损坏有七种情况：

1、 疲劳磨损----由于交变载荷的作用，一定深处有最大剪

应力形成裂纹，发生剥落坑，滚道，滚动体，面积有0.5mm

的疲劳剥落坑，该轴承寿命终结。

2、 磨损-----润滑不良，尘埃，异物侵入，表面受损。

3、 塑性变形-----过重载荷，冲击，热变形，一旦有了压

痕表面剥落。

4、 锈蚀-----水份侵入轴承锈蚀，或电流通过，油膜引起

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。

为了尽可能长时间地以良好状态维持轴承本来的性能，必须保养、检测、检修、以求防事故于未然，确保运转的可靠性，提高生产性、经济性。对长期运行中的设备来讲，平时的检测跟踪尤为重要，检测项目包括轴承的旋转音、振动、温度、润滑剂的状态等，根据检测结果，设备维护人员可以准确地判断设备的问题点，提早作出预防和解决方案。

一、异常旋转音分析诊断

异常旋转音检测分析是采用听诊法对轴承工作状态进行监测的分析方法，常用工具是木柄长螺钉旋具，也可以使用外径为20mm左右的硬塑料管。相对而言，使用电子听诊器进行监测，更有利于提高监测的可靠性。轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快，无停滞现象，发生的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。

异常声响所反映的轴承故障如下：

1、轴承发出均匀而连续的“咝咝”声，这种声音由滚动体在内外圈中旋转而产生，包含有与转速无关的不规则的金属振动声响。一般表现为轴承内加脂量不足，应进行补充。若设备停机时间过长，特别是在冬季的低温情况下，轴承运转中有时会发出“咝咝沙沙”的声音，这与轴承径向间隙变小、润滑脂工作针入度变小有关。应适当调整轴承间隙，更换针入度大一点的新润滑脂。

2、轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性“嗬罗”声，这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。声响的周期与轴承的转速成正比。应对轴承进行更换。

3、轴承发出不规律、不均匀的“嚓嚓”声，这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。声响强度较小，与转数没有联系。应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。

滚动轴承寿命预测与故障诊断

滚动轴承是机械传动系统中常用的一种关键零部件，因其结构

简单、可靠性高、运转稳定等特点被广泛应用于工业制造、交通

运输、航天航空等领域。然而，在长期的使用中，由于负载、转速、温度等因素的影响，滚动轴承很容易出现各种故障，严重影

响机械设备的正常性能。因此，预测滚动轴承的寿命并对其故障

进行诊断具有极其重要的意义，不仅能够减少机器设备的维修成本，更能提高机器设备的运行效率和安全性。

一、滚动轴承寿命预测的基本理论

滚动轴承寿命预测是指通过对滚动轴承在特定工况下的运行情

况进行数学模型建立和系统分析，来预测滚动轴承在未来一段时

间内的使用寿命。其基本理论是寿命公式理论，即基于统计学原理，通过对有限数量的试验数据进行分析，来估计大量相似产品

的寿命。该理论最早由Weibull提出，现广泛应用于各种设备的寿命预测中。

滚动轴承的寿命是指在一定的负载、转速、温度等工况条件下，维持基本性能的使用寿命。通常将运转时间作为寿命评定标准，

其评定方法有两种，即L10寿命和L50寿命。其中L10寿命是指

在有10%以上的滚动轴承失败的情况下所需要的运转时间，L50

寿命则是指在有50%以上的滚动轴承失败的情况下所需的运转时间。

滚动轴承寿命预测的方法一般有以下几种：

1、基于模型的预测法

该方法是在通过对相关参数的观测和测量得到大量样本数据的基础上，建立滚动轴承故障模型，对其进行数学分析和计算，从而提出一定的预测理论。该方法的优点是可以快速准确地预测滚动轴承的寿命，缺点是在模型建立过程中，需要考虑多种因素的影响，模型的建立难度较高。

滚动轴承的故障诊断⽅法研究

滚动轴承的故障诊断⽅法研究

第1章绪论

1.1研究的⽬的和意义

滚动轴承是⽣产机械中的地位⽆可替代，当然也最易损坏的部件。其运⾏状态会直接影响整台机械⼯作效率、精度寿命和可靠性。滚动轴承的损坏会导致⽣产机械剧烈振动，并伴有强⼤噪声，不仅会影响产品的加⼯质量，严重时会导致⽣产机械的损坏或机械事故。随着电机的⼴泛应⽤及其⾃动化程度的不断提⾼，对其安全性、精度和故障诊断的准确性的要求也随之提⾼。传统的诊断⽅法不仅成本较⾼、准确率偏低，并且更新费⽤⾼，已然不能满⾜⾼科技设备的需求。基于以上原因，本⽂在虚拟仪器的环境下，利⽤多传感器信息融合技术，实现滚动轴承的故障诊断，会对现在和将来的⽣产技术提供强有⼒的帮助。

1.2国内外电机滚动轴承故障诊断的研究现状

近现代以来，国内和国外的研究机构及学者在电机滚动轴承故障诊断的理论、技术与⽅法等⽅⾯进⾏了⼤量的研究分析⼯作，发表了诸多研究成果。

在国外，美国南卡罗林娜⼤学运⽤振动响应的多参数多频率的⽅法，对具有裂纹的和损伤的故障轴承进⾏诊断，⽬前已经取得了良好的成果。美国宾州⼤学采⽤alpha beta -gamma跟踪滤波器和Kalman滤波器，对轴承故障的智能预⽰实现了完美成功。⽇本九州⼯业⼤学运⽤基因算法优化组合特征参数，成功诊断出⼯况滚动轴承微弱故障。意⼤利的Cassino⼤学，使⽤⾃谱技术对出现的轴承进⾏检测，判断故障轴承的初始问题，到⽬前为⽌也取得了有效的研究成果。国外的这些技术有我们值得借鉴的地⽅，去其糟粕取其精华，研究更有技术的故障轴承诊断系统。

滚动轴承故障诊断

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；

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 and vibration principle of rolling bearing are

discussed。

the thesis sets up a series of academic models of faulty rolling bearings an d lists some symptom parameters which often used in fault diagnosis of ro lling bearings 。 the study of vibration principle of rolling bearings can hel p us to know the essence and feature of rolling bearings.In this paper， th e parameters of the extraction, theoretical analysis， and process are descr ibed in detail。

滚动轴承的状态监测与故障判断

展开全文

本文中研究滚动轴承故障诊断研究的基本方法将采用滚动轴承的振动信号分析的方法，采取与正常轴承振动信号作对比的方式，抽样选取不同轴承振动的信号，通过比对从而判断该滚动轴承的故障类型并在此基础之上获得其状态监测的方法。

1.监测与诊断的目的和意义滚动轴承是旋转机械的重要组成部分，同时也是旋转机械中最容易出现故障的部件之一。它具有造价较低、润滑冷却方便、运行灵敏、使用效率较高、维修便捷等优点，在机械行业应用广泛。据有关统计显示，在旋转机械故障率中有近30%的故障是由于滚动轴承发生故障而引起的，所以，对滚动轴承的状态监测和故障诊断进行研究势在必行。

滚动轴承正常运行与否，对于整机的可靠性、精度以及寿命等性能有很大的影响。据有关统计显示，在旋转机械故障率中有近30%的故障是由于滚动轴承发生故障而引起的，在将故障诊断技术运用到生产中以后，事故率降低近70%，同时降低的维修费用也有近40%。

利用轴承状态监测技术可以了解轴承的使用性能，并对可能发生的故障进行早期检测，分析和预测可能发生的故障，进一步提高设备的管理水平和维修效率，经济效益十分显著。

2.轴承故障诊断的发展历程轴承故障诊断刚开始主要是依靠人工听觉来诊断，再有就是利用探听棒这种方法在许多企业中仍在使用，一些工具已经被改进到电子听诊器。例如，当使用电子听诊器检测轴承故障时，具有经验丰富的人员可以凭经验诊断轴承疲劳剥落，有时还可以诊断出损伤发生的位置，但是其它的外部原因，可靠性有时会无法得到保证。随着科技的发展，越来越多的振动仪器被运用到在滚动轴承的状态监测工作中。这些仪器利用振动位移、速度和加速度的均方根值或峰值来判断轴承是否有故障。这些仪器减少我们对经验的依赖，使得监测和诊断的准确性有了很大的提高，但是在故障发

滚动轴承故障诊断文献综述

滚动轴承故障诊断文献综述

[ 2008-4-2 14:38:00 | By: mp2 ]

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文献综述

——滚动轴承故障诊断

1.前言

滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种通用机械零件，它是机器最易损坏的零件之一。据统计。旋转机械的故障有30,是由轴承引起的。可见轴承的好坏对机器的工作状况影响很大。轴承故障诊断就是要通过对能够反映轴承工作状态的信号的测取，分析与处理，来识别轴承的状态。包括以下几个环节:信

[1]号测取;特征提取;状态识别:故障诊断;决策干预。

滚动轴承故障诊断传统的分析方法有冲击脉冲法，共振解调法，倒频谱分析技术。

在现代分析方法中，小波分析是最近几年才出现井得以应用和发展的一种时—频信号分析方法。它具有时域和频域的局部化和可变时频窗的特点(用它分析非平稳信号比传统的傅里叶分析更为最著。由于滚动轴承的故障信号中禽有非稳态成分，所以刚小波分析来处理其振动信号(可望获得更为有效的诊断特征信息[2]。

滚动轴承故障的智能诊断技术就是把神经网络、专家系统、模糊理论等技术与滚动轴承的特征参数有机地结合起来进行综合分析的故障诊断技术。 2.故障信号诊断方法

2.1冲击脉冲法(spm)

SPM技术(Shock Pulse Method)，是在滚动轴承运转中，当滚动体接触到内外道面的缺陷区时，会产生低频冲击作用，所产生的冲击脉冲信号，会激起SPM 传感器的共振，共振波形一般为20kHz,60kHz，包含了低频冲击和随机干扰的幅值调制波，经过窄带滤波器和脉冲形成电路后，得到包含有高频和低频的脉冲序列。SPM 方法是根据这一反映冲击力大小的脉冲序列来判断轴承状态的。此种方法目前被公认为对诊断滚动轴承局部损伤故障工程实用性最强的。此方法虽然克服了选择滤波中心频率和带宽的困难，但这种固定中心频率和带宽的方法也有其局限性，因为，一些研究结果表明，滚动轴承局部损伤故障所激起的结构共振频率并不是固定不变的，在故障的不同阶段可能激起不同结构的共振响应,而不同部位的故障(内、外圈、滚子)也会激起不同频率结构的共振响应。显然，固定的滤波频带有其局限性。实际使用情况表明，当背景噪声很强或有其他冲击源时，SPM诊断效果很差，失去实用价值。

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

浅析滚动轴承故障诊断技术及其应用

摘要：文章简要论述了在塑料薄膜生产设备的维护保养中运用滚动轴承故障诊断技术的意义，说明了在塑料薄膜生产中由滚动轴承的故障而引起设备故障的模式，分析了一些可用的滚动轴承故障诊断技术，以期供从事塑料薄膜生产设备维护保养工程技术人员参考及借鉴。

关键词：塑料薄膜生产设备；滚动轴承；故障诊断技术；发展应用滚动轴承较之滑动轴承有许多优点，在轴承领域也占有主要地位。滚动轴承不仅是机械设备中重要的旋转零件，而且也是机械设备中重要的故障来源之一。因此，在塑料薄膜生产设备的维护保养工作中就需要有有效的滚动轴承故障诊断技术方法来检测滚动轴承的运行状态来确定机械是否能正常地工作。

1滚动轴承故障诊断技术运用的意义

滚动轴承具有装配方便、效率高、容易实现润滑、摩擦阻力小等优点，在机械设备中有着承受和传递载荷的作用，它运行状态的正常与否直接影响着整台塑料薄膜生产设备的包括精度、可靠性及寿命的动态性能的高低。轴承故障轻则会设备异响、振动或者产生较大噪音，重则会造成严重的设备故障导致生产临时中断等。由此可知，在塑料薄膜生产设备的维护保养工作中也需要有效的滚动轴承故障诊断技术。塑料薄膜生产机械设备安全、有效的运行需要有运行状态的检测和故障诊断的前提为保证，那么，滚动轴承故障诊断技术作为机械设备故障诊断技术的重要组成部分，对其进行深入地研究在保障机械设备的安全、保证机械设备的稳定运行、消除潜在的事故等方面有着十分重要的意义。

2滚动轴承故障引发设备故障的模式

塑料薄膜生产设备由滚动轴承故障而引发故障的模式主要是有六种，分别为疲劳、磨损、腐蚀、电蚀磨损、塑性变形和裂痕。