機械故障診斷第7章(2012-9-14)

1、機械故障診斷機械故障診斷主講主講: :劉貴杰劉貴杰20122012年年1111月月2 2日日第七章 滾動軸承故障診斷目目 錄錄7 71 1 滾動軸承的失效形式滾動軸承的失效形式7 72 2 滾動軸承的振動機理與信號特征滾動軸承的振動機理與信號特征7 73 3 滾動軸承信號分析方法滾動軸承信號分析方法7 74 4 滾動軸承故障診斷案例滾動軸承故障診斷案例 實例實例1 1 宣化鋼鐵公司高速線材軋機宣化鋼鐵公司高速線材軋機2626架架 實例實例2 2 宣化鋼鐵公司高速線材軋機宣化鋼鐵公司高速線材軋機2020架架 實例實例3 3 唐山鋼鐵公司高速線材軋機的增速箱唐山鋼鐵公司高速線材軋機的增速箱 實例實

2、例4 4 安陽鋼鐵公司高速線材軋制線上吐絲機安陽鋼鐵公司高速線材軋制線上吐絲機7.1 滾動軸承的失效形式 7.1.17.1.1滾動軸承的磨損失效滾動軸承的磨損失效 磨損磨損是滾動軸承最常見的一種失效形式。在滾動是滾動軸承最常見的一種失效形式。在滾動軸承運轉(zhuǎn)中，軸承運轉(zhuǎn)中，滾動體和套圈之間均存在滑動滾動體和套圈之間均存在滑動，這些滑，這些滑動會引起零件接觸面的磨損。尤其在軸承中侵入金屬動會引起零件接觸面的磨損。尤其在軸承中侵入金屬粉末、氧化物以及其他硬質(zhì)顆粒時，則形成嚴(yán)重的粉末、氧化物以及其他硬質(zhì)顆粒時，則形成嚴(yán)重的磨磨料磨損料磨損，使之更為加劇。另外，由于振動和磨料的共，使之更為加劇。另外，由

3、于振動和磨料的共同作用，對于處在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的滾動軸承，會在套圈同作用，對于處在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的滾動軸承，會在套圈上形成與鋼球節(jié)距相同的凹坑，即為摩擦腐蝕現(xiàn)象。上形成與鋼球節(jié)距相同的凹坑，即為摩擦腐蝕現(xiàn)象。如果軸承與座孔或軸頸配合太松，在運行中引起的相如果軸承與座孔或軸頸配合太松，在運行中引起的相對運動，又會造成軸承座孔或軸徑的磨損。當(dāng)磨損量對運動，又會造成軸承座孔或軸徑的磨損。當(dāng)磨損量較大時，軸承便產(chǎn)生較大時，軸承便產(chǎn)生游隙噪聲，振動增大。游隙噪聲，振動增大。在滾動軸承中，滾動體或套圈滾動表面由于接觸負在滾動軸承中，滾動體或套圈滾動表面由于接觸負荷的反復(fù)作用，表層因反復(fù)的荷的反復(fù)作用，表層因反復(fù)的

4、彈性變形而致冷作硬化彈性變形而致冷作硬化，下層的材料應(yīng)力與表層出現(xiàn)斷層狀分布，導(dǎo)致從表面下下層的材料應(yīng)力與表層出現(xiàn)斷層狀分布，導(dǎo)致從表面下形成細小裂紋，隨著以后的持續(xù)負荷運轉(zhuǎn)，裂紋逐步發(fā)形成細小裂紋，隨著以后的持續(xù)負荷運轉(zhuǎn)，裂紋逐步發(fā)展到表面，致使材料表面的裂紋相互貫通，直至金屬表展到表面，致使材料表面的裂紋相互貫通，直至金屬表層產(chǎn)生片狀或點坑狀剝落。軸承的這種失效形式稱為層產(chǎn)生片狀或點坑狀剝落。軸承的這種失效形式稱為疲疲勞失效勞失效。隨著滾動軸承的繼續(xù)運轉(zhuǎn)，損壞逐步增大。因為隨著滾動軸承的繼續(xù)運轉(zhuǎn)，損壞逐步增大。因為脫落的碎片被滾壓在其余部分滾道上，并給那里造成局脫落的碎片被滾壓在其余部分滾

5、道上，并給那里造成局部超負荷而進一步使?jié)L道損壞。軸承運轉(zhuǎn)時，一旦發(fā)生部超負荷而進一步使?jié)L道損壞。軸承運轉(zhuǎn)時，一旦發(fā)生疲勞剝落，其振動和噪聲將急劇惡化。疲勞剝落，其振動和噪聲將急劇惡化。7.1.2滾動軸承的疲勞失效滾動軸承的疲勞失效 軸承零件表面的腐蝕分軸承零件表面的腐蝕分三種類型三種類型。一是。一是化化學(xué)腐蝕學(xué)腐蝕，當(dāng)水、酸等進入軸承或者使用含酸的，當(dāng)水、酸等進入軸承或者使用含酸的潤滑劑，都會產(chǎn)生這種腐蝕。二是潤滑劑，都會產(chǎn)生這種腐蝕。二是電腐蝕電腐蝕，由，由于軸承表面間有較大電流通過使表面產(chǎn)生點蝕。于軸承表面間有較大電流通過使表面產(chǎn)生點蝕。三是三是微振腐蝕微振腐蝕，為軸承套圈在機座座孔中或軸

6、，為軸承套圈在機座座孔中或軸頸上的微小相對運動所至。結(jié)果使套圈表面產(chǎn)頸上的微小相對運動所至。結(jié)果使套圈表面產(chǎn)生紅色或黑色的銹斑。軸承的腐蝕斑則是以后生紅色或黑色的銹斑。軸承的腐蝕斑則是以后損壞的起點。損壞的起點。7.1.3滾動軸承的腐蝕失效滾動軸承的腐蝕失效 壓痕主要是由于滾動軸承受負荷后，在滾壓痕主要是由于滾動軸承受負荷后，在滾動體和滾道接觸處產(chǎn)生塑性變形。負荷過量時動體和滾道接觸處產(chǎn)生塑性變形。負荷過量時會在滾道表面形成塑性變形凹坑。另外，若裝會在滾道表面形成塑性變形凹坑。另外，若裝配不當(dāng)，也會由于過載或撞擊造成表面局部凹配不當(dāng)，也會由于過載或撞擊造成表面局部凹陷?；蛘哂捎谘b配敲擊，而在滾

7、道上造成壓痕。陷?；蛘哂捎谘b配敲擊，而在滾道上造成壓痕。7.1.4 滾動軸承的塑變失效滾動軸承的塑變失效 造成軸承零件的破斷和裂紋的重要原因是由造成軸承零件的破斷和裂紋的重要原因是由于運行時載荷過大、轉(zhuǎn)速過高、潤滑不良或裝于運行時載荷過大、轉(zhuǎn)速過高、潤滑不良或裝配不善而產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，也有的是由于磨配不善而產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，也有的是由于磨削或熱處理不當(dāng)而導(dǎo)致的。削或熱處理不當(dāng)而導(dǎo)致的。7.1.5 滾動軸承的斷裂失效滾動軸承的斷裂失效 滑動接觸的兩個表面，當(dāng)一個表面上的金滑動接觸的兩個表面，當(dāng)一個表面上的金屬粘附到另一個表面上的現(xiàn)象稱為膠合。對于屬粘附到另一個表面上的現(xiàn)象稱為膠合。對于滾動軸承

8、，當(dāng)滾動體在滾動軸承，當(dāng)滾動體在保持架內(nèi)被卡住保持架內(nèi)被卡住或者潤或者潤滑不足、速度過高造成摩擦熱過大，使保持架滑不足、速度過高造成摩擦熱過大，使保持架的材料粘附到滾子上而形成膠合。其膠合狀為的材料粘附到滾子上而形成膠合。其膠合狀為螺旋形污斑狀。還有的是由于安裝的螺旋形污斑狀。還有的是由于安裝的初間隙過初間隙過小小，熱膨脹引起滾動體與內(nèi)外圈擠壓，致使在，熱膨脹引起滾動體與內(nèi)外圈擠壓，致使在軸承的滾道中產(chǎn)生膠合和剝落。軸承的滾道中產(chǎn)生膠合和剝落。7.1.6 滾動軸承的膠合失效滾動軸承的膠合失效7.2 滾動軸承的振動機理與信號特征滾動軸承的振動機理與信號特征引起滾動軸承振動的因素很多。引起滾動軸承

9、振動的因素很多。有與部件有關(guān)的振動有與部件有關(guān)的振動，也有與，也有與制造質(zhì)量有關(guān)的振動制造質(zhì)量有關(guān)的振動，還有與，還有與軸承裝配以及工作狀態(tài)軸承裝配以及工作狀態(tài)有關(guān)的振動。有關(guān)的振動。如圖如圖7-1所示，我們通過對軸承振動的剖析，找出激勵特點，并所示，我們通過對軸承振動的剖析，找出激勵特點，并通過不同的檢測分析方法的研究，從振動信號中，獲取振源的可靠信通過不同的檢測分析方法的研究，從振動信號中，獲取振源的可靠信息，用以進行滾動軸承的故障診斷。息，用以進行滾動軸承的故障診斷。圖71 滾動軸承振動的時域信號(a) 新軸承的振動波形 (b)表面劣化后的軸承振動波形 當(dāng)當(dāng)滾動軸承滾動軸承在恒定載荷下運

10、在恒定載荷下運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)時( (如圖如圖7 72)2)，由于其軸承和，由于其軸承和結(jié)構(gòu)所決定，使系統(tǒng)內(nèi)的載荷分結(jié)構(gòu)所決定，使系統(tǒng)內(nèi)的載荷分布狀況呈現(xiàn)周期性變化。如滾動布狀況呈現(xiàn)周期性變化。如滾動體與外圈的接觸點的變化，使系體與外圈的接觸點的變化，使系統(tǒng)的剛度參數(shù)形成周期的變化，統(tǒng)的剛度參數(shù)形成周期的變化，而且是一種對稱周期變化，從而而且是一種對稱周期變化，從而使其恢復(fù)力呈現(xiàn)非線性的特征。使其恢復(fù)力呈現(xiàn)非線性的特征。由此便產(chǎn)生了分數(shù)諧波振動。由此便產(chǎn)生了分數(shù)諧波振動。圖72滾動軸承剛度的變化7.2.1 軸承剛度變化引起的振動軸承剛度變化引起的振動 當(dāng)軸承運轉(zhuǎn)時，滾動體便在內(nèi)外圈之間滾動。軸承當(dāng)軸承運

11、轉(zhuǎn)時，滾動體便在內(nèi)外圈之間滾動。軸承的滾動表面雖加工得非常平滑，但從微觀來看，仍高低的滾動表面雖加工得非常平滑，但從微觀來看，仍高低不平，特別是材料表面產(chǎn)生疲勞斑剝時，高低不平的情不平，特別是材料表面產(chǎn)生疲勞斑剝時，高低不平的情況更為嚴(yán)重。滾動體在這些凹凸面上轉(zhuǎn)動，則產(chǎn)生交變況更為嚴(yán)重。滾動體在這些凹凸面上轉(zhuǎn)動，則產(chǎn)生交變的激振力。所產(chǎn)生的振動，既是隨機的，又含有滾動體的激振力。所產(chǎn)生的振動，既是隨機的，又含有滾動體的傳輸振動，其的傳輸振動，其主要頻率成分為滾動軸承的特征頻率主要頻率成分為滾動軸承的特征頻率。滾動軸承的特征頻率滾動軸承的特征頻率(即接觸激發(fā)的基頻即接觸激發(fā)的基頻)，完全可，完全

12、可以根據(jù)軸承元件之間滾動接觸的速度關(guān)系建立的方程求以根據(jù)軸承元件之間滾動接觸的速度關(guān)系建立的方程求得。用它計算的特征頻率值往往十分接近測量數(shù)值，所得。用它計算的特征頻率值往往十分接近測量數(shù)值，所以在診斷前總是先算出這些值，作為診斷的依據(jù)。以在診斷前總是先算出這些值，作為診斷的依據(jù)。7.2.2 由滾動軸承的運動副引起的振動由滾動軸承的運動副引起的振動滾動軸承的特征頻率滾動軸承的特征頻率o1) 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率1： Hzo2) 保持架旋轉(zhuǎn)頻率保持架旋轉(zhuǎn)頻率2：o3） 滾動體自轉(zhuǎn)頻率滾動體自轉(zhuǎn)頻率3：o4） 保持架過內(nèi)圈頻率保持架過內(nèi)圈頻率4：o5） 滾動體通過內(nèi)圈頻率滾動體通過內(nèi)圈頻率5：

13、o6） 滾動體通過外圈頻率滾動體通過外圈頻率6：在故障診斷中，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率在故障診斷中，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率1、滾動體通過內(nèi)圈頻率、滾動體通過內(nèi)圈頻率5、滾、滾動體通過外圈頻率動體通過外圈頻率6對表面缺陷有較高的敏感度，是重要的參照指對表面缺陷有較高的敏感度，是重要的參照指標(biāo)。標(biāo)。60/1Nf12)cos1 (21fDdf123)cos(1cos21fDddDf1214)cos1 (21fDdfff145)cos1 (2fDdnnff126)cos1 (2fDdnnff圖73 向心推力球軸承結(jié)構(gòu)簡圖圖74 滾動軸承內(nèi)缺陷所激發(fā)的振動波形滾動軸承內(nèi)出現(xiàn)剝落等缺陷，滾動滾動軸承內(nèi)出現(xiàn)剝落等缺陷，滾動體以較

14、高的速度從缺陷上通過時，必然體以較高的速度從缺陷上通過時，必然激發(fā)兩種性質(zhì)的振動。見圖激發(fā)兩種性質(zhì)的振動。見圖7-47-4，第一，第一類振動是上節(jié)所講的類振動是上節(jié)所講的以結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系以結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系為特征的振動，為特征的振動，表現(xiàn)為沖擊振動的周期表現(xiàn)為沖擊振動的周期性；第二類振動是性；第二類振動是被激發(fā)的以軸承元件被激發(fā)的以軸承元件固有頻率的衰減振蕩固有頻率的衰減振蕩，表現(xiàn)為每一個脈，表現(xiàn)為每一個脈沖的衰減振蕩波。沖的衰減振蕩波。軸承元件的固有頻率取決于本身的材料、結(jié)構(gòu)形式和質(zhì)量，根據(jù)某些軸承元件的固有頻率取決于本身的材料、結(jié)構(gòu)形式和質(zhì)量，根據(jù)某些資料介紹，軸承元件的固有頻率在資料介紹，軸

15、承元件的固有頻率在20K20K60KHz60KHz的頻率段。因此有些軸承診的頻率段。因此有些軸承診斷技術(shù)就針對性的利用這一特點進行信號的分析處理，取得很好的效果。斷技術(shù)就針對性的利用這一特點進行信號的分析處理，取得很好的效果。如專用的軸承故障診斷儀，就是在這一頻段內(nèi)工作的儀表。如專用的軸承故障診斷儀，就是在這一頻段內(nèi)工作的儀表。7.2.3 滾動軸承的早期缺陷所激發(fā)的振動特征滾動軸承的早期缺陷所激發(fā)的振動特征利用低頻段信號診斷軸承故障的要點利用低頻段信號診斷軸承故障的要點軸承缺陷所激發(fā)的軸承缺陷所激發(fā)的周期性脈沖的頻率周期性脈沖的頻率與軸承與軸承結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系相聯(lián)相聯(lián)系，系，處于處

16、于振動信號的振動信號的低頻段內(nèi)低頻段內(nèi)，在這個頻段內(nèi)還有，在這個頻段內(nèi)還有軸的振動軸的振動、齒輪的嚙齒輪的嚙合振動合振動等各種零件的振動。由于這些振動具有更強的能量，軸承早期缺等各種零件的振動。由于這些振動具有更強的能量，軸承早期缺陷所激發(fā)的微弱周期性脈沖信號往往淹沒在這些強振信號中。給在線故陷所激發(fā)的微弱周期性脈沖信號往往淹沒在這些強振信號中。給在線故障監(jiān)測系統(tǒng)帶來困難。障監(jiān)測系統(tǒng)帶來困難。滾動軸承在機器設(shè)備中的作用是支撐傳動軸的旋轉(zhuǎn)，滾動軸承故滾動軸承在機器設(shè)備中的作用是支撐傳動軸的旋轉(zhuǎn)，滾動軸承故障所激發(fā)的振動必然對軸及軸上的機械零件產(chǎn)生影響。對于轉(zhuǎn)軸上的零障所激發(fā)的振動必然對軸及軸上的

17、機械零件產(chǎn)生影響。對于轉(zhuǎn)軸上的零件為齒輪等非轉(zhuǎn)子類零件的軸而言，其件為齒輪等非轉(zhuǎn)子類零件的軸而言，其動不平衡量是不隨時間變化的動不平衡量是不隨時間變化的。滾動軸承影響到軸的空間定位，滾動軸承影響到軸的空間定位，軸承故障使軸的空間定位出現(xiàn)波動軸承故障使軸的空間定位出現(xiàn)波動，當(dāng)，當(dāng)軸的工作狀態(tài)處于軸的工作狀態(tài)處于非重載時非重載時，軸的轉(zhuǎn)頻振動幅值升高軸的轉(zhuǎn)頻振動幅值升高，有時還表現(xiàn)為轉(zhuǎn)，有時還表現(xiàn)為轉(zhuǎn)頻的頻的2X2X、3X3X5X5X頻率的振幅升高。這種情況往往預(yù)示著滾動軸承出現(xiàn)頻率的振幅升高。這種情況往往預(yù)示著滾動軸承出現(xiàn)早期故障。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)頻振動幅值再次降低時，滾動軸承故障已進入晚期，早期故障。

18、當(dāng)軸的轉(zhuǎn)頻振動幅值再次降低時，滾動軸承故障已進入晚期，到了必需更換的程度。到了必需更換的程度。由于軸的空間位置波動，也必然影響齒輪等零件的振動。滾動軸由于軸的空間位置波動，也必然影響齒輪等零件的振動。滾動軸承故障在某種條件下（如輕載、空載）也會在齒輪嚙合頻率的振幅升高承故障在某種條件下（如輕載、空載）也會在齒輪嚙合頻率的振幅升高中反映出來。中反映出來。其特征為齒輪嚙合頻率的邊頻微弱，幾乎看不見。其特征為齒輪嚙合頻率的邊頻微弱，幾乎看不見。73 滾動軸承信號分析方法滾動軸承信號分析方法軸承故障信號的拾取實際上是傳感器及安軸承故障信號的拾取實際上是傳感器及安裝部位和感應(yīng)頻率段的選擇。傳感器的安裝部

19、裝部位和感應(yīng)頻率段的選擇。傳感器的安裝部位往往選擇位往往選擇軸承座部位軸承座部位，并按信號傳動的方向，并按信號傳動的方向選擇選擇垂直、水平、軸向布置垂直、水平、軸向布置。這里距故障信號。這里距故障信號源最近，傳輸損失最小，也是軸、齒輪等故障源最近，傳輸損失最小，也是軸、齒輪等故障信號傳輸路徑必經(jīng)的最近位置。所以幾乎所有信號傳輸路徑必經(jīng)的最近位置。所以幾乎所有的在線故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)都選擇軸承座作為的在線故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)都選擇軸承座作為傳感器的安裝部位。傳感器的安裝部位。圖75 滾動軸承的振動頻譜傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇 圖圖7 75 5是一個航空軸承作故障實驗時得到的

20、頻譜圖。軸承的故障信是一個航空軸承作故障實驗時得到的頻譜圖。軸承的故障信號分布在三個頻段，圖中陰影部分。號分布在三個頻段，圖中陰影部分。低頻段在低頻段在8KHz8KHz以下以下，滾動軸承滾動軸承中與結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系相聯(lián)系的故障信號在這個頻率段中與結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系相聯(lián)系的故障信號在這個頻率段，少數(shù)高速滾，少數(shù)高速滾動軸承的信號頻段能延展到動軸承的信號頻段能延展到B B點以遠。因為軸的故障信號、齒輪的故點以遠。因為軸的故障信號、齒輪的故障信號也在這個頻段，因而這也是絕大部分在線故障監(jiān)測與診斷系障信號也在這個頻段，因而這也是絕大部分在線故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)所監(jiān)測的頻段。統(tǒng)所監(jiān)測的頻段。高頻段在高頻段在區(qū)區(qū)

21、，這個頻段的信號是軸承故障所激，這個頻段的信號是軸承故障所激發(fā)的軸承自振頻率的振動。發(fā)的軸承自振頻率的振動。超高頻段位于超高頻段位于區(qū)，它們是軸承內(nèi)微裂區(qū)，它們是軸承內(nèi)微裂紋擴張所產(chǎn)生的聲發(fā)射超聲波信號。紋擴張所產(chǎn)生的聲發(fā)射超聲波信號。針對不同的信號所處頻段，采用不同的信號拾取方式。針對不同的信號所處頻段，采用不同的信號拾取方式。監(jiān)測監(jiān)測低頻段低頻段的信號，通常采用加速度傳感器，由于同的信號，通常采用加速度傳感器，由于同時也要拾取其它零件的故障信號，因此采用通用的信號處時也要拾取其它零件的故障信號，因此采用通用的信號處理電路（儀器）。理電路（儀器）。監(jiān)測高頻段的信號，其目的是要獲取唯一的軸承故

22、障監(jiān)測高頻段的信號，其目的是要獲取唯一的軸承故障信號，采用自振頻率在信號，采用自振頻率在252530KHz30KHz的加速度傳感器，利用加的加速度傳感器，利用加速度傳感器的共振效應(yīng)，將這個頻段的軸承故障信號放大，速度傳感器的共振效應(yīng)，將這個頻段的軸承故障信號放大，再用帶通濾波器將其它頻率的信號（主要是低頻信號）濾再用帶通濾波器將其它頻率的信號（主要是低頻信號）濾除，獲得唯一的軸承故障信號。除，獲得唯一的軸承故障信號。監(jiān)測超高頻段則采用超聲波傳感器監(jiān)測超高頻段則采用超聲波傳感器，將聲發(fā)射信號檢，將聲發(fā)射信號檢出并放大。儀表統(tǒng)計單位時間內(nèi)聲發(fā)射信號的頻度和強度，出并放大。儀表統(tǒng)計單位時間內(nèi)聲發(fā)射信

23、號的頻度和強度，一旦頻度或強度超過某個報警限，則判定軸承故障。一旦頻度或強度超過某個報警限，則判定軸承故障。傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法11 1有效值與峰值判別法有效值與峰值判別法 滾動軸承振動信號的有效值反映了振動的能量大小，當(dāng)軸承產(chǎn)生異滾動軸承振動信號的有效值反映了振動的能量大小，當(dāng)軸承產(chǎn)生異常后，其振動必然增大。因而可以用有效值作為軸承異常的判斷指標(biāo)。常后，其振動必然增大。因而可以用有效值作為軸承異常的判斷指標(biāo)。但這對具有瞬間沖擊振動的異常是不適用的。因為沖擊波峰的振幅大但這對具有瞬間沖擊振動的異常是不適用的。因為沖擊波

24、峰的振幅大但持續(xù)時間短。用有效值來表示故障特征，其特征并不明顯，對于這但持續(xù)時間短。用有效值來表示故障特征，其特征并不明顯，對于這種形態(tài)的異常，用峰值比有效值更適用。種形態(tài)的異常，用峰值比有效值更適用。2 2峰值系數(shù)法峰值系數(shù)法所謂峰值系數(shù)，是指所謂峰值系數(shù)，是指峰值峰值與與有效值有效值之比。峰值系數(shù)進行診斷的最大之比。峰值系數(shù)進行診斷的最大特點，是由于它的值不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及負荷的影響。正常時，滾特點，是由于它的值不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及負荷的影響。正常時，滾動軸承的波峰系數(shù)約為動軸承的波峰系數(shù)約為5 5，當(dāng)軸承有故障時，可達到幾十。軸承正常、，當(dāng)軸承有故障時，可達到幾十。軸承正常、異常的判定

25、可以很方便判別。另外，峰值系數(shù)不受振動信號的絕對水異常的判定可以很方便判別。另外，峰值系數(shù)不受振動信號的絕對水平所左右。測量系統(tǒng)的靈敏度即使變動，對示值也不會產(chǎn)生多大影響。平所左右。測量系統(tǒng)的靈敏度即使變動，對示值也不會產(chǎn)生多大影響。滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法23峭度指標(biāo)法峭度指標(biāo)法峭度指標(biāo)峭度指標(biāo)Cq反映振動信號中的沖擊特征。反映振動信號中的沖擊特征。 峭度指標(biāo)峭度指標(biāo)Cq 峭度指標(biāo)峭度指標(biāo)Cq對信號中的沖擊特征很敏感，正常情況下其值應(yīng)對信號中的沖擊特征很敏感，正常情況下其值應(yīng)該在該在3左右，左右，如果這個值接近如果這個值接近4或超過或超過4，則說明機械的運動狀，則說明

26、機械的運動狀況中存在沖擊性振動況中存在沖擊性振動。當(dāng)軸承出現(xiàn)初期故障時，有效值變化不當(dāng)軸承出現(xiàn)初期故障時，有效值變化不大，但峭度指標(biāo)值已經(jīng)明顯增加大，但峭度指標(biāo)值已經(jīng)明顯增加。它的優(yōu)勢在于能。它的優(yōu)勢在于能提供早期的提供早期的故障預(yù)報故障預(yù)報。當(dāng)軸承故障進入晚期，由于剝落斑點充滿整個滾道，。當(dāng)軸承故障進入晚期，由于剝落斑點充滿整個滾道，峭度指標(biāo)反而下降。也就是對晚期故障不適應(yīng)。峭度指標(biāo)反而下降。也就是對晚期故障不適應(yīng)。441)(1rmsNiiqXxxNC滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法34沖擊脈沖法（沖擊脈沖法（SPM）沖擊脈沖法利用軸承故障所激發(fā)的軸承元件固有頻率的振動沖擊脈

27、沖法利用軸承故障所激發(fā)的軸承元件固有頻率的振動信號，經(jīng)加速度傳感器的共振放大、帶通濾波、放大器及包絡(luò)檢信號，經(jīng)加速度傳感器的共振放大、帶通濾波、放大器及包絡(luò)檢波，所獲得的信號幅值正比于沖擊力的大小。波，所獲得的信號幅值正比于沖擊力的大小。在沖擊脈沖技術(shù)中，所測信號幅值的計量單位是在沖擊脈沖技術(shù)中，所測信號幅值的計量單位是dBdB。測到的。測到的軸承沖擊軸承沖擊dBdBi i值與軸承基準(zhǔn)值值與軸承基準(zhǔn)值dBdBo o相減，相減，dBdBo o是良好軸承的測定值。是良好軸承的測定值。dBdBN N = dB = dBi idBdBo o沖擊脈沖計的刻度單位就是沖擊脈沖計的刻度單位就是dBdBN N

28、值表示的。軸承的狀況分為三值表示的。軸承的狀況分為三個區(qū)：個區(qū)：（0 02020）dBdBN N 表示軸承狀況良好表示軸承狀況良好（20203535）dBdBN N 表示軸承狀況已經(jīng)劣化，屬發(fā)展中的損傷期表示軸承狀況已經(jīng)劣化，屬發(fā)展中的損傷期（35356060）dBdBN N 表示軸承已經(jīng)存在明顯的損傷。表示軸承已經(jīng)存在明顯的損傷。圖76 共振解調(diào)法的信號變換過程滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法45共振解調(diào)法共振解調(diào)法 共振解調(diào)法也稱為包絡(luò)檢波頻譜共振解調(diào)法也稱為包絡(luò)檢波頻譜分析法，目前滾動軸承故障診斷中分析法，目前滾動軸承故障診斷中最常用的方法之一。最常用的方法之一。共振解調(diào)

29、法的基本原理可用圖共振解調(diào)法的基本原理可用圖76所示信號變換過程中的波形特征來說明。所示信號變換過程中的波形特征來說明。圖圖 (a)為理想的故障微沖擊脈沖信號為理想的故障微沖擊脈沖信號F(t)，它在時域上的脈寬極窄，幅值很小，而脈沖它在時域上的脈寬極窄，幅值很小，而脈沖的頻率成分很豐富。雖然這種脈沖是以的頻率成分很豐富。雖然這種脈沖是以T為為周期，但在頻譜上卻直接反映不出對應(yīng)的頻率周期，但在頻譜上卻直接反映不出對應(yīng)的頻率1T成分。成分。圖圖(b)是脈沖信號由傳感器接收后，經(jīng)過電子高頻諧是脈沖信號由傳感器接收后，經(jīng)過電子高頻諧振器諧振，就產(chǎn)生了一組組共振響應(yīng)波。這是一種幅值被振器諧振，就產(chǎn)生了一

30、組組共振響應(yīng)波。這是一種幅值被放大了的高頻自由衰減振蕩波，振蕩頻率就是諧振器的諧放大了的高頻自由衰減振蕩波，振蕩頻率就是諧振器的諧振頻率振頻率n(n=1/Tn)，它的最大幅值是與故障沖擊的，它的最大幅值是與故障沖擊的強度成正比，而且每組振蕩波在時域上得到了展寬，振蕩強度成正比，而且每組振蕩波在時域上得到了展寬，振蕩波的重復(fù)頻率與故障沖擊的重復(fù)頻率相同。圖波的重復(fù)頻率與故障沖擊的重復(fù)頻率相同。圖(c)為振蕩為振蕩波經(jīng)過絕對值處理后留下了對應(yīng)的頻率，但它還不是完全波經(jīng)過絕對值處理后留下了對應(yīng)的頻率，但它還不是完全的周期信號，在頻譜上不能形成簡單波形那樣的離散譜線。的周期信號，在頻譜上不能形成簡單波

31、形那樣的離散譜線。為此必須對振蕩波再進行包絡(luò)檢波處理，也就是取振蕩波為此必須對振蕩波再進行包絡(luò)檢波處理，也就是取振蕩波形的包絡(luò)線，如圖形的包絡(luò)線，如圖(d)所示。這個包絡(luò)波形就把高頻成分所示。這個包絡(luò)波形就把高頻成分和其他機械干擾頻率剔除掉了，成為純低頻的周期波，波和其他機械干擾頻率剔除掉了，成為純低頻的周期波，波的周期的周期T仍與原始沖擊頻率相對應(yīng)，然后把包絡(luò)波作為新仍與原始沖擊頻率相對應(yīng)，然后把包絡(luò)波作為新的振動波形進行頻譜分析，在頻譜圖上可以清楚地顯示出的振動波形進行頻譜分析，在頻譜圖上可以清楚地顯示出沖擊頻率及其諧波成分，如圖沖擊頻率及其諧波成分，如圖(e)所示。所示。滾動軸承故障信號

32、分析方法滾動軸承故障信號分析方法4圖77 兩種信號處理方法比較滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法5 5共振解調(diào)法共振解調(diào)法實現(xiàn)包絡(luò)檢波的方法有多種，常用的實現(xiàn)包絡(luò)檢波的方法有多種，常用的有兩種方法：希爾伯特有兩種方法：希爾伯特(Hilbett)變換法和變換法和檢波濾波法。檢波濾波法。圖圖7-7為為204型軸承加了型軸承加了30N軸向力，軸向力，在試驗裝置上進行測試分析的結(jié)果。圖在試驗裝置上進行測試分析的結(jié)果。圖7-7(a)為原信號直接用低頻信號接收法得為原信號直接用低頻信號接收法得到的頻譜，圖中譜峰密集，較難尋找出故到的頻譜，圖中譜峰密集，較難尋找出故障的特征頻率。圖障的特征頻率

33、。圖7-7(b)為經(jīng)過包絡(luò)檢波為經(jīng)過包絡(luò)檢波后的頻譜圖，清楚地顯示出故障的特征頻后的頻譜圖，清楚地顯示出故障的特征頻率，其中率，其中91.25Hz是軸承外圈的間隔頻率是軸承外圈的間隔頻率，145Hz、290Hz和和436Hz是內(nèi)圈的間隔頻率及其諧波。該軸承的實際是內(nèi)圈的間隔頻率及其諧波。該軸承的實際故障是內(nèi)、外滾道表面上各有一處疲勞剝落。故障是內(nèi)、外滾道表面上各有一處疲勞剝落。 滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法66頻譜分析法頻譜分析法將低頻段測得振動信號，經(jīng)低通抗疊混濾波器后，將低頻段測得振動信號，經(jīng)低通抗疊混濾波器后，進行進行FFT快速富里葉變換，得到頻譜圖。根據(jù)滾動軸承快速

34、富里葉變換，得到頻譜圖。根據(jù)滾動軸承的運動關(guān)系式計算得到各項特征頻率，在頻譜圖中找出，的運動關(guān)系式計算得到各項特征頻率，在頻譜圖中找出，觀察其變化，從而判別故障的存在與部位。需要說明的觀察其變化，從而判別故障的存在與部位。需要說明的是，各種特征頻率都是從理論上推導(dǎo)出來的，而實際上，是，各種特征頻率都是從理論上推導(dǎo)出來的，而實際上，由于軸承的各幾何尺寸會有誤差，加上軸承安裝后的變由于軸承的各幾何尺寸會有誤差，加上軸承安裝后的變形，形，F(xiàn)FT計算誤差等因素，使得實際的頻率與計算所得計算誤差等因素，使得實際的頻率與計算所得的頻率會有某些出入，所以在頻譜圖上尋找各特征頻率的頻率會有某些出入，所以在頻譜

35、圖上尋找各特征頻率時，需在計算的頻率值上找其近似的值來做診斷。時，需在計算的頻率值上找其近似的值來做診斷。例如圖例如圖78a，是一個外環(huán)有劃，是一個外環(huán)有劃傷的軸承頻譜圖，明顯看出其頻譜中傷的軸承頻譜圖，明顯看出其頻譜中有較大的周期成分，其基頻為有較大的周期成分，其基頻為184.2Hz，而圖，而圖78b則是與其相同的完好則是與其相同的完好軸承的頻譜圖。通過比較可以看出，軸承的頻譜圖。通過比較可以看出，當(dāng)出現(xiàn)故障后譜圖上有較高階諧波。當(dāng)出現(xiàn)故障后譜圖上有較高階諧波。在此例中出現(xiàn)了在此例中出現(xiàn)了184.2Hz的的5階諧波。階諧波。且在且在736.9Hz上出現(xiàn)了諧波共振現(xiàn)象。上出現(xiàn)了諧波共振現(xiàn)象。需

36、要指出的是，圖需要指出的是，圖78是一個在是一個在實驗室作出的圖形。實際工業(yè)現(xiàn)場的實驗室作出的圖形。實際工業(yè)現(xiàn)場的信號是極復(fù)雜的，包含了諸多軸、齒輪等強振信號，而滾動軸承的故障信號是極復(fù)雜的，包含了諸多軸、齒輪等強振信號，而滾動軸承的故障信號因為強度太小，而被淹沒。只有機構(gòu)相對簡單的機械（如低轉(zhuǎn)速信號因為強度太小，而被淹沒。只有機構(gòu)相對簡單的機械（如低轉(zhuǎn)速的水泵）才能復(fù)現(xiàn)與圖的水泵）才能復(fù)現(xiàn)與圖78相似的頻譜圖。相似的頻譜圖。圖78 故障軸承與完好軸承的頻譜圖對比滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法6但是這并不意味，常規(guī)的但是這并不意味，常規(guī)的FFTFFT信號分析技術(shù)對滾信號分析技

37、術(shù)對滾動軸承的故障診斷束手無策。我們都知道滾動軸承以動軸承的故障診斷束手無策。我們都知道滾動軸承以其尺寸精度固定了轉(zhuǎn)軸的軸心空間位置，一旦滾動軸其尺寸精度固定了轉(zhuǎn)軸的軸心空間位置，一旦滾動軸承內(nèi)的故障引發(fā)振動，必然影響轉(zhuǎn)軸的軸心位置，導(dǎo)承內(nèi)的故障引發(fā)振動，必然影響轉(zhuǎn)軸的軸心位置，導(dǎo)致對應(yīng)于軸轉(zhuǎn)速的軸頻振幅加大，若能排除軸上其他致對應(yīng)于軸轉(zhuǎn)速的軸頻振幅加大，若能排除軸上其他零件的原因（例如齒輪的轉(zhuǎn)子不平衡力是不隨時間變零件的原因（例如齒輪的轉(zhuǎn)子不平衡力是不隨時間變化的），即可診斷出軸承故障?；模?，即可診斷出軸承故障。軸上的齒輪等零件的振動也會受到軸承振動的軸上的齒輪等零件的振動也會受到軸承振動

38、的影響，導(dǎo)致自身的振動出現(xiàn)幅值增大，諧頻成分增多影響，導(dǎo)致自身的振動出現(xiàn)幅值增大，諧頻成分增多的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法6滾動軸承故障信號分析方法滾動軸承故障信號分析方法7 7倒頻譜分析法倒頻譜分析法對于一個復(fù)雜的振動情況，其諧波成分更加復(fù)雜而密集，僅僅去對于一個復(fù)雜的振動情況，其諧波成分更加復(fù)雜而密集，僅僅去觀察其頻譜圖，可能什么也辨認不出。這是由于各運動件在力的相互觀察其頻譜圖，可能什么也辨認不出。這是由于各運動件在力的相互作用下各自形成特有的通過頻率，并且相互疊加與調(diào)制，因此在頻譜作用下各自形成特有的通過頻率，并且相互疊加與調(diào)制，因此在頻譜圖上則形成

39、多族諧波成分，如用倒頻譜則較易于識別。圖上則形成多族諧波成分，如用倒頻譜則較易于識別。圖圖79a，是內(nèi)圈軌道上有疲勞損傷和滾子有凹坑缺陷的軸承，是內(nèi)圈軌道上有疲勞損傷和滾子有凹坑缺陷的軸承的振動時間歷程。圖的振動時間歷程。圖79b則是其頻譜圖，該圖不便識別。而圖則是其頻譜圖，該圖不便識別。而圖79c是其倒頻譜，明顯看出有是其倒頻譜，明顯看出有106Hz及及26.39Hz成分，理論計算上成分，理論計算上滾子故障頻率為滾子故障頻率為106.35Hz及內(nèi)圈故障頻率為及內(nèi)圈故障頻率為26.35Hz，在此看出，在此看出，倒頻譜反映出的故障頻率與理論幾乎完全一樣。倒頻譜反映出的故障頻率與理論幾乎完全一樣。

40、在滾動軸承故障信號分析中，由于存在著明顯的調(diào)制現(xiàn)象，并在在滾動軸承故障信號分析中，由于存在著明顯的調(diào)制現(xiàn)象，并在頻譜圖中形成不同族的調(diào)制邊帶。當(dāng)內(nèi)圈有故障時是則內(nèi)圈故障頻率頻譜圖中形成不同族的調(diào)制邊帶。當(dāng)內(nèi)圈有故障時是則內(nèi)圈故障頻率構(gòu)成調(diào)制邊帶，當(dāng)滾子有故障時，則又以滾子故障頻率構(gòu)成另一族調(diào)構(gòu)成調(diào)制邊帶，當(dāng)滾子有故障時，則又以滾子故障頻率構(gòu)成另一族調(diào)制邊帶。因此軸承故障的倒頻譜診斷方法可以提供有效的預(yù)報信息。制邊帶。因此軸承故障的倒頻譜診斷方法可以提供有效的預(yù)報信息。圖79 倒頻譜分析的有效性示意圖圖710 高線軋機的傳動機構(gòu)示意圖74 滾動軸承故障診斷案例滾動軸承故障診斷案例o實例一：實例一

41、：20052005年年1 1月月3131日，宣化鋼鐵公司高速線材軋機的日，宣化鋼鐵公司高速線材軋機的2626架架出現(xiàn)振動異常。圖出現(xiàn)振動異常。圖7 71010為高線軋機的傳動機構(gòu)示意圖。為高線軋機的傳動機構(gòu)示意圖。 1）頻譜分析圖）頻譜分析圖:圖711 26架軋機振動頻譜圖2）數(shù)據(jù)分析：）數(shù)據(jù)分析：表表71 數(shù)據(jù)分析表數(shù)據(jù)分析表 （測量轉(zhuǎn)速（測量轉(zhuǎn)速1100rpm；推導(dǎo)轉(zhuǎn)速；推導(dǎo)轉(zhuǎn)速1078.2rpm）序號序號故障特征頻率（故障特征頻率（Hz）誤誤 差差振振 幅幅(m/S2)特特 征征 描描 述述測量值測量值計算值計算值絕絕 對對相相 對對158.59458.594003.245錐箱錐箱I軸轉(zhuǎn)

42、頻軸轉(zhuǎn)頻2117.188117.188001.508錐箱錐箱I軸轉(zhuǎn)頻二倍頻軸轉(zhuǎn)頻二倍頻3180.664175.7824.8822.8%2.458錐箱錐箱I軸轉(zhuǎn)頻的三倍頻軸轉(zhuǎn)頻的三倍頻4239.258234.3764.8822.1%0.908錐箱錐箱I軸轉(zhuǎn)頻的四倍頻軸轉(zhuǎn)頻的四倍頻74 滾動軸承故障診斷案例滾動軸承故障診斷案例3) 趨勢分析趨勢分析:從趨勢圖上可以看到振動是在從趨勢圖上可以看到振動是在1月月29日開始上升的，說明故日開始上升的，說明故障發(fā)展很快。障發(fā)展很快。圖712 26架通頻振動有效值趨勢圖4）特征頻率趨勢分析）特征頻率趨勢分析 從圖從圖713中可以看到，中可以看到，軸轉(zhuǎn)頻軸轉(zhuǎn)頻

43、(58.59Hz)及及2倍頻倍頻(117.19Hz)的振幅也是在的振幅也是在1月月29日開始上升。日開始上升。圖713 26架特征頻率趨勢圖1 1時域信號有如下特征時域信號有如下特征 a a）26#26#精軋機在精軋機在1 1月月2929日柱狀圖（棒圖日柱狀圖（棒圖a a、b b、c c）峰值開始報警，）峰值開始報警，3030日日報警值達報警值達255255； b b）2929日時域信號發(fā)生嚴(yán)重畸變，日時域信號發(fā)生嚴(yán)重畸變，3030日時域信號完全紊亂；日時域信號完全紊亂； c c）時域趨勢圖從）時域趨勢圖從2727日的日的22.6m/s22.6m/s2 2急劇上升到急劇上升到3030日的日的2

44、45 m/s245 m/s2 2頻，突頻，突變了變了1010倍左右。倍左右。2 2頻域信號有如下特征：頻域信號有如下特征： a a）出現(xiàn)）出現(xiàn)26#26#精軋機錐箱精軋機錐箱I I軸的轉(zhuǎn)頻（同時也是該軸軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率）軸的轉(zhuǎn)頻（同時也是該軸軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率）及大量諧波，達及大量諧波，達5000Hz5000Hz以上，這是典型的部件松動特征。以上，這是典型的部件松動特征。 b b） 58.59Hz58.59Hz的振幅已經(jīng)超過的振幅已經(jīng)超過10m/s10m/s2 2；3 3該齒輪箱可能有以下兩種故障隱患：該齒輪箱可能有以下兩種故障隱患： a a）I I軸軸承損壞（可能性較大）軸軸承損壞（可能性較大

45、）; ; b b）2626架底座剛度弱（有松動、裂紋等），被外力所激起的振動架底座剛度弱（有松動、裂紋等），被外力所激起的振動。5）診斷結(jié)論與處理建議）診斷結(jié)論與處理建議實際情況實際情況廠方接到報告后，立即組織檢修。開箱后發(fā)現(xiàn)廠方接到報告后，立即組織檢修。開箱后發(fā)現(xiàn)1軸軸MRC7126 KRD4S軸承損壞。軸承損壞。圖714 破裂的1軸軸承（注：注：這個診斷報告中將錐箱I軸的轉(zhuǎn)頻及大量諧波解釋成典型的部件松動特征，實際是因為軸承破損，造成I軸定心失效所致）74 滾動軸承故障診斷案例滾動軸承故障診斷案例o實例實例2 2：20052005年年1 1月月5 5日，宣化鋼鐵公司高速線材軋機的日，宣化鋼

46、鐵公司高速線材軋機的2020架出現(xiàn)振架出現(xiàn)振動異常。圖動異常。圖7 71010為高線軋機的傳動機構(gòu)示意圖。為高線軋機的傳動機構(gòu)示意圖。查查2020架的頻譜變化過程，見圖架的頻譜變化過程，見圖7-157-15、圖、圖7-177-17、圖、圖7-187-18。 圖715 12月28日譜圖錐箱I軸轉(zhuǎn)頻58Hz幅值為0.447 m/s2圖717 1月2日譜圖錐箱I軸轉(zhuǎn)頻58Hz幅值為2.502 m/s2圖718 1月4日譜圖錐箱I軸轉(zhuǎn)頻58Hz幅值為3.664 m/s2數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析表表72 數(shù)據(jù)分析表數(shù)據(jù)分析表 （測量轉(zhuǎn)速（測量轉(zhuǎn)速1088rpm；推導(dǎo)轉(zhuǎn)速；推導(dǎo)轉(zhuǎn)速1078.2rpm）從從2004

47、年年12月月28日的頻譜圖到日的頻譜圖到2005年年1月月4日的頻譜圖，可以日的頻譜圖，可以看到看到1軸轉(zhuǎn)頻的振幅上升了軸轉(zhuǎn)頻的振幅上升了7倍，而且頻域圖形中出現(xiàn)很多諧波并向上倍，而且頻域圖形中出現(xiàn)很多諧波并向上漂起，時域圖形越來越混亂，呈很強的非對稱形態(tài)。由此可以判斷漂起，時域圖形越來越混亂，呈很強的非對稱形態(tài)。由此可以判斷20錐箱錐箱I軸軸承出現(xiàn)故障軸軸承出現(xiàn)故障建議：及時更換建議：及時更換20#錐箱錐箱I軸軸承，以免發(fā)生故障。軸軸承，以免發(fā)生故障。序序號號故 障 信 號故 障 信 號頻率頻率 (Hz)計 算 特 征計 算 特 征頻率頻率 (Hz)振幅振幅絕對誤差絕對誤差（Hz）相 對 誤

48、 差相 對 誤 差%可 信可 信度度 %故障部位及故障部位及性質(zhì)分析性質(zhì)分析158.59459.132.50259.13-58.593=0.5370.537/59.13=0.91%100錐 箱錐 箱 I 軸 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)頻頻2117.188118.262.5041 1 8 . 2 6 -117.188=1.0721.072/118.26=0.91%100錐 箱錐 箱 I 軸 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)頻的頻的2倍頻倍頻20#軋機拆檢結(jié)果軋機拆檢結(jié)果圖7-19圖720 圖72174 滾動軸承故障診斷案例滾動軸承故障診斷案例o實例實例3 2005年12月15日，唐山鋼鐵公司高速線材軋機的增速箱振動異常升高的故障診斷。根

49、據(jù)系統(tǒng)的時域指標(biāo)監(jiān)測，在12月14日發(fā)現(xiàn)精軋機增速箱南側(cè)時域指標(biāo)連續(xù)黃警，到12月15日時域指標(biāo)報警值大于150變?yōu)榧t色，引起我們關(guān)注，因此我們進一步對該設(shè)備的頻譜分析。圖722 高線精軋機齒輪箱傳動鏈圖頻譜圖分析頻譜圖分析 圖723 增速箱12月15日時域振動波形圖724 增速箱12月15日頻譜圖在圖723增速箱時域振動波形圖中可以明顯看到高頻沖擊現(xiàn)象，并且相對0位線偏向上方。時域信號有明顯下延結(jié)構(gòu)是沖擊類振動的表現(xiàn)，頻域含有410HZ成份，并伴隨有高階倍頻成份。診斷結(jié)論診斷結(jié)論 1、經(jīng)過初步分析該振動成份并非軸與齒輪的故障特征頻率（軸頻小于30HZ，齒輪嚙合頻率大于2000HZ）；2、由于

50、軸承參數(shù)不全無法計算精確的故障特征頻率，根據(jù)估計值計算有軸承故障可能。在隨后的緊急檢修中，開箱發(fā)現(xiàn)輸出高速軸聯(lián)軸節(jié)端滾動軸承內(nèi)圈斷裂。圖725 軸承內(nèi)圈斷裂圖726 吐絲機傳動簡圖74 滾動軸承故障診斷案例滾動軸承故障診斷案例o實例實例4：2006年年6月月27日，安陽鋼鐵公司高速線材軋制線上的吐絲機日，安陽鋼鐵公司高速線材軋制線上的吐絲機軸發(fā)生軸發(fā)生軸承碎裂事故，被迫停產(chǎn)檢修。事后檢視在線故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)軸承碎裂事故，被迫停產(chǎn)檢修。事后檢視在線故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)早在早在4月月13日時域峰值指標(biāo)狀態(tài)監(jiān)測已經(jīng)發(fā)出紅色警報。圖日時域峰值指標(biāo)狀態(tài)監(jiān)測已經(jīng)發(fā)出紅色警報。圖726是吐是吐絲機傳

51、動簡圖。絲機傳動簡圖。 作為事后調(diào)查，欲對所有故障監(jiān)測指標(biāo)作一下回顧，以便認識哪些指作為事后調(diào)查，欲對所有故障監(jiān)測指標(biāo)作一下回顧，以便認識哪些指標(biāo)對這類故障信息敏感。所以將各項時域監(jiān)測指標(biāo)列舉分析如下：標(biāo)對這類故障信息敏感。所以將各項時域監(jiān)測指標(biāo)列舉分析如下：一、時域指標(biāo)趨勢分析一、時域指標(biāo)趨勢分析(1) 6.5鋼吐絲機鋼吐絲機a35測點峰值趨勢圖測點峰值趨勢圖 由圖由圖7 72727可見，在可見，在26月份軋月份軋6.5鋼時，吐絲機鋼時，吐絲機a35測點時域測點時域峰值從峰值從4月月13日（日（50 m/s ）開始有所上升，到）開始有所上升，到4月月25日達到日達到85 m/s ，此后到，此

52、后到5月月6日已達到日已達到260 m/s 以上，并且到吐絲以上，并且到吐絲機軸承出現(xiàn)損壞事故前在線系統(tǒng)一直連續(xù)出現(xiàn)紅色警報（均在機軸承出現(xiàn)損壞事故前在線系統(tǒng)一直連續(xù)出現(xiàn)紅色警報（均在200 m/s 以上）。以上）。圖727 峰值指標(biāo)趨勢圖(2) 軋軋6.5鋼吐絲機鋼吐絲機a35測點峰值系數(shù)趨勢圖測點峰值系數(shù)趨勢圖 由圖由圖728可見，在可見，在26月份軋月份軋6.5鋼時，吐絲機鋼時，吐絲機a35測點峰值測點峰值系數(shù)在系數(shù)在4月月13日之前維持在日之前維持在5以下，到以下，到4月月16日達到日達到10，此后到，此后到5月月25日之間一直維持在日之間一直維持在6.5以上，軸承在正常狀態(tài)下的峰值系

53、數(shù)為以上，軸承在正常狀態(tài)下的峰值系數(shù)為5左右，左右，說明吐絲機在說明吐絲機在4月月13日時已有故障隱患了，到日時已有故障隱患了，到5月月25日后吐絲機日后吐絲機a35測點峰值系數(shù)又降到測點峰值系數(shù)又降到5以下，說明此時軸承到已經(jīng)損壞了。以下，說明此時軸承到已經(jīng)損壞了。圖728 峰值系數(shù)趨勢圖(3) 軋軋6.5鋼吐絲機鋼吐絲機a35測點峭度指標(biāo)趨勢圖測點峭度指標(biāo)趨勢圖由圖由圖729可見，在可見，在26月份軋月份軋6.5鋼時，吐絲機鋼時，吐絲機a35測點測點峭度在峭度在4月月13日之前維持在日之前維持在5以下，到以下，到4月月16日達到日達到14，此后到，此后到5月月25日之間一直維持在日之間一直

54、維持在6.5以上，軸承在正常狀態(tài)下的峭度為以上，軸承在正常狀態(tài)下的峭度為3左右，左右，說明吐絲機在說明吐絲機在4月月13日（日（9.4）時已有故障隱患了，到）時已有故障隱患了，到5 月月25日后日后吐絲機吐絲機a35測點峭度又降到測點峭度又降到5以下，說明此時軸承到已經(jīng)損壞了。以下，說明此時軸承到已經(jīng)損壞了。由以上分析可見，從峰值、峰值系數(shù)、峭度三個時域指標(biāo)都可由以上分析可見，從峰值、峰值系數(shù)、峭度三個時域指標(biāo)都可看出吐絲機軸承在看出吐絲機軸承在4月月13日時已有故障隱患了，在日時已有故障隱患了，在5月初到月初到5月月25日是軸承逐漸損壞時期，若在這個時期能夠?qū)ν陆z機進行必要的檢日是軸承逐漸損

55、壞時期，若在這個時期能夠?qū)ν陆z機進行必要的檢查，就可避免查，就可避免6月月27日軸承碎裂事故的發(fā)生。日軸承碎裂事故的發(fā)生。圖729 峭度指標(biāo)趨勢圖二、頻域指標(biāo)趨勢分析二、頻域指標(biāo)趨勢分析1軋軋6.5鋼吐絲機鋼吐絲機II軸軸頻幅值趨勢圖軸軸頻幅值趨勢圖 由圖由圖7-30可見，在可見，在26月份軋月份軋6.5鋼時，吐絲機鋼時，吐絲機II軸軸頻軸軸頻幅值在幅值在4月月24日之前維持在日之前維持在0.25以下，以下，4月月24日開始上升，達日開始上升，達到到0.4，到，到5月月6日達到日達到9.659，此后到，此后到6月月27日之間一直維持在日之間一直維持在8.5以上，以上，6月月6日最高達到日最高達

56、到30.82，說明吐絲機在，說明吐絲機在4月月24日日（0.4）時已有故障隱患了，到）時已有故障隱患了，到5月月6日幅值發(fā)生突變，增大了日幅值發(fā)生突變，增大了20多倍，說明此時吐絲機軸承已經(jīng)損壞了。多倍，說明此時吐絲機軸承已經(jīng)損壞了。圖730 II軸軸頻幅值趨勢圖三、譜圖分析三、譜圖分析1a35測點正常時的時域波形及頻譜圖（軋測點正常時的時域波形及頻譜圖（軋6.5鋼）鋼） 圖731 吐絲機06年3月9日19：00時域和頻域波形圖特征頻率表特征頻率表1特征頻率表特征頻率表1（圖（圖731 軋軋6.5鋼時轉(zhuǎn)速：鋼時轉(zhuǎn)速：1071r/min） 吐絲機吐絲機 a35測點譜圖數(shù)據(jù)測點譜圖數(shù)據(jù))圖圖731

57、顯示為吐絲機顯示為吐絲機3月月9日日19：00的時域和頻域波形圖，吐絲的時域和頻域波形圖，吐絲機機II軸（高速軸）軸頻幅值為軸（高速軸）軸頻幅值為0.151m/s，并且，并且II軸軸頻的軸軸頻的2、5、7倍頻幅值較為突出（見特征頻率表倍頻幅值較為突出（見特征頻率表1），這時），這時II軸已有輕微松動故障軸已有輕微松動故障了。由于幅值相對很低，不易看出。了。由于幅值相對很低，不易看出。序序號號故障信號故障信號頻率頻率 (Hz)計算特征計算特征頻率頻率 (Hz)振幅振幅絕對誤差絕對誤差（Hz）相對誤差相對誤差%可信度可信度%故障部位及故障部位及性質(zhì)分析性質(zhì)分析129.29730.6650.1511

58、.3684.4690II軸軸頻軸軸頻258.59461.330.9482.7364.46902 2II軸軸頻軸軸頻392.77391.9950.630.7780.851003 3II軸軸頻軸軸頻4151.367153.3251.1791.9581.281005 5II軸軸頻軸軸頻5205.078214.6551.9169.5774.46907 7II軸軸頻軸軸頻2a35測點峰值明顯上升時的時域波形及頻譜圖測點峰值明顯上升時的時域波形及頻譜圖(軋軋6.5 鋼鋼)圖732 吐絲機06年4月25日4：00時域和頻域波形圖特征頻率表特征頻率表2特征頻率表特征頻率表2（圖（圖732 軋軋6.5鋼時轉(zhuǎn)速：

59、鋼時轉(zhuǎn)速：1052r/min） 吐絲機吐絲機 a35測點譜圖數(shù)據(jù)測點譜圖數(shù)據(jù)) 圖圖732顯示為吐絲機顯示為吐絲機4月月25日日4：00的時域和頻域波形圖，吐絲機的時域和頻域波形圖，吐絲機II軸（高速軸）軸頻幅值為軸（高速軸）軸頻幅值為0.386m/s，并且，并且II軸軸頻的軸軸頻的2、5、7倍頻倍頻幅值較為突出（見特征頻率表幅值較為突出（見特征頻率表2），與），與3月月9日波形圖相比，日波形圖相比，II軸（高速軸）軸（高速軸）軸頻幅值上升了軸頻幅值上升了2倍多，且倍多，且II軸軸頻的軸軸頻的2、5、7倍頻幅值也相對上升了，表倍頻幅值也相對上升了，表明吐絲機明吐絲機II軸松動故障在逐漸加重。軸

60、松動故障在逐漸加重。序序號號故障信號故障信號頻率頻率 (Hz)計算特征計算特征頻率頻率 (Hz)振幅振幅絕對誤差絕對誤差（Hz）相對誤差相對誤差%可信度可信度%故障部位及故障部位及性質(zhì)分析性質(zhì)分析129.29730.1210.3860.8242.73100II軸軸頻軸軸頻258.59460.2421.0261.6482.731002 2II軸軸頻軸軸頻387.89190.3630.6392.4722.731003 3II軸軸頻軸軸頻4151.367150.6050.9480.7625.06905 5II軸軸頻軸軸頻5205.078210.8472.2265.7692.731007 7II軸軸頻