滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)發(fā)展

1、滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)發(fā)展一、機(jī)械故障診斷來(lái)由及概述。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，工業(yè)設(shè)備逐漸趨向復(fù)雜，外型向大型化不斷發(fā)展，系統(tǒng)逐 漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這使得生產(chǎn)成本大大降低、生產(chǎn)效率不斷提高、能源損耗相應(yīng)減少，然而， 設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中由機(jī)械故障而引發(fā)的事故，將會(huì)對(duì)人身安全和公司財(cái)產(chǎn)造成難以彌補(bǔ)的損 失。，因此人們更加重視大型設(shè)備的可靠性和安全性。通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和 診斷，控制相應(yīng)的機(jī)械系統(tǒng)，提供有效的補(bǔ)救措施信息是提升機(jī)械系統(tǒng)安全性和可靠性的重 要途徑。機(jī)械故障診斷，就是對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況識(shí)別監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況出現(xiàn)異常時(shí)，采 用相關(guān)措施以免發(fā)生問(wèn)題。二、滾動(dòng)軸承的故障診斷的必要性及其

2、結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械部件，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中起著不可替代的作用， 根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，旋機(jī)械的故障產(chǎn)生的原因，約三分之一是由于滾動(dòng)軸承的故障引發(fā)因此也 可看出對(duì)滾動(dòng)軸承故障診斷工作的重要性。滾動(dòng)軸承由滾動(dòng)體、內(nèi)外圈和保持架組成。滾動(dòng)軸承一般工作時(shí)，內(nèi)外圈中有一個(gè)套圈固定 另一個(gè)套圈轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體在其間轉(zhuǎn)動(dòng)，保持架隨滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)。一般情況，軸與軸承的配合過(guò) 盈配合，工作時(shí)軸承外圈固定安裝在支撐物上，軸與軸承同步轉(zhuǎn)動(dòng)。三、滾動(dòng)軸承故障診斷內(nèi)容滾動(dòng)軸承故障診斷包含對(duì)滾動(dòng)軸承運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)、故障預(yù)報(bào)和故障監(jiān)視等三個(gè)方面。一個(gè)完整的軸承故障診斷系統(tǒng)應(yīng)包含以下五個(gè)環(huán)節(jié)：a）信息測(cè)取：通過(guò)觀測(cè)滾

3、動(dòng)軸承的工況，獲取體現(xiàn)滾動(dòng)軸承工況狀態(tài)的信息。b）特征提?。簭墨@取的信息中提取能夠反映滾動(dòng)軸承故障點(diǎn)的信息。c）狀態(tài)識(shí)別：從獲取的特征信息中初步辨識(shí)滾動(dòng)軸承的故障。d）診斷分析：從獲得的特征信息和故障對(duì)滾動(dòng)軸承的故障進(jìn)行深入的分析，從而確認(rèn)故發(fā)生的原因和種類以及故障將來(lái)的發(fā)展趨向等。e）決策干預(yù)：根據(jù)診斷分析的結(jié)果，進(jìn)行初步的調(diào)整和修復(fù)的相關(guān)措施四、滾動(dòng)軸承故障診斷方法通過(guò)振動(dòng)傳感器來(lái)檢測(cè)軸承的振動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行分析和處理，這種技術(shù)是目前對(duì)滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè) 與診斷的應(yīng)用最多的一種形式。下面幾種方法是目前應(yīng)用較多的方法1）沖擊脈沖法滾動(dòng)軸承中有疲勞剝落、裂紋、磨損等缺陷時(shí)，滾動(dòng)體與內(nèi)外環(huán)的不規(guī)則面相對(duì)運(yùn)

4、動(dòng)會(huì)引起 沖擊脈沖，脈沖的能量與沖擊的速度、接觸面有關(guān)，這是一種有阻尼衰減性振動(dòng)，其強(qiáng)弱映 了故障的程度，并與軸承的線速度有關(guān)嘲。強(qiáng)脈沖一般持續(xù)上升和下降的時(shí)間很短，其頻譜 范圍較寬；反之，持續(xù)上升和下降的時(shí)間較長(zhǎng)，其頻譜范圍較窄，包含有限的高頻能量。所 有使用中的軸承都存在沖擊脈沖，在潤(rùn)滑良好的軸承中只有粗糙表面中最高的凸起會(huì)接觸 （貫穿油膜），并會(huì)產(chǎn)生相對(duì)低幅值的沖擊脈沖。通過(guò)提取沖擊脈沖信號(hào)的關(guān)鍵信息，從而對(duì) 滾動(dòng)軸承退化和潤(rùn)滑狀況進(jìn)行有效診斷。這就是沖擊脈沖法。2）共振解調(diào)技術(shù)利用共振解調(diào)原理對(duì)沖擊故障進(jìn)行檢測(cè)的共振解調(diào)技術(shù)，可以有效利用滾動(dòng)軸承特有的信息 因而具有高靈敏度和可靠性，有

5、以下技術(shù)特點(diǎn)：共振解調(diào)波與故障沖擊存在一一對(duì)應(yīng)，有 故障才有譜線，無(wú)故障則無(wú)譜線；共振解調(diào)幅值與故障沖擊強(qiáng)度成正比，因而可完全利用 其幅值來(lái)判斷故障損傷程度；信噪比比較高，具有抵抗頻率動(dòng)干擾性好的特點(diǎn)；沖擊故障 頻率呈多階性。3）小波分析技術(shù)，滾動(dòng)軸承故障會(huì)帶來(lái)周期性重復(fù)沖擊，周期性重復(fù)沖擊振動(dòng)和調(diào)制信號(hào)兩者有一個(gè)共同的 特點(diǎn)，即不僅與頻率有關(guān)，而且與時(shí)間有著密切的關(guān)系。如果僅從時(shí)域或頻域分析這兩類信 號(hào)，由于割裂了時(shí)域與頻域的聯(lián)系，難獲得有關(guān)信號(hào)特征的全貌。而從聯(lián)合的時(shí)頻域來(lái)識(shí)別 這兩類信號(hào)為了克服傳統(tǒng)的傅蟹葉分析的局限性.提出了小波分析，小波分析是一種時(shí)頻分 析的方法，具有很好的時(shí)一頻定位

6、特性。即對(duì)所要監(jiān)測(cè)的對(duì)象所發(fā)出的信號(hào)具有良好的適應(yīng) 能力。4）基于非線性幾何不變量的診斷方法這種方法的原理是對(duì)所測(cè)得的振動(dòng)時(shí)間序列信號(hào)進(jìn)行小波消噪，然后對(duì)沖擊振動(dòng)信號(hào)的間隔 （間隔為滾動(dòng)軸承故障特征頻率的倒數(shù)）進(jìn)行時(shí)域分析檢查，并進(jìn)行相間重構(gòu)計(jì)算出多個(gè)幾 何不變量，將這些幾何不變量作為特征量輸入到RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)滾動(dòng)軸承的故障進(jìn)行模 式識(shí)別。五、滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展，單一的信號(hào)診斷技術(shù)已經(jīng)不能滿足故障診斷的要求，各種信 號(hào)相互融合已成為發(fā)展方向，比如小波分析，分形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即傳統(tǒng)的振動(dòng)技 術(shù)結(jié)合等。深化小波理論深化小波理論在滾動(dòng)軸承故障診斷方面的

7、應(yīng)用，小波理論在滾動(dòng)軸承故障診斷方面取得的成 效，擴(kuò)大小波分析在滾動(dòng)軸承故障診斷的領(lǐng)域前景。2，智能診斷方法的運(yùn)用滾動(dòng)軸承故障的智能診斷技術(shù)就是把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊理論等技術(shù)與滾動(dòng)軸承的特 征參數(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行綜合分析的故障診斷技術(shù)。3,遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程故障診斷將是現(xiàn)代故障診斷發(fā)展的一個(gè)重要的方向。網(wǎng) 絡(luò)化是今后發(fā)展方向.利用各種通訊手段將故障診斷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)組成網(wǎng) 絡(luò)，有利于時(shí)機(jī)組的管理.減少設(shè)備投資.提高系統(tǒng)利用率.進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)管理現(xiàn)代化。1.林英祥，孫清磊,，陳萍，王悅民，沖擊脈沖技術(shù)在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用，海軍工程 大

8、學(xué)學(xué)報(bào)，2013年8月，崔寶珍王澤兵潘宏俠，小波分析一模糊聚類法用于滾動(dòng)軸承故障診斷，（中北大學(xué)機(jī)械 工程與自動(dòng)化學(xué)院,，何斌，戚佳杰，黎明和，小波分析在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用研究，浙江大學(xué)學(xué)報(bào)。張輝，王淑娟，張青森，翟國(guó)富，基于小波包變換的滾動(dòng)軸承故障診斷方法的研究，哈 爾濱工業(yè)大學(xué)，2004年4月。滾陶海亮，潘波，高慶，郭寶亭，譚春青，動(dòng)軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力響應(yīng)分析，2013 年3月。6，張旭，滾動(dòng)軸承故障診斷的仿真研究，沈陽(yáng)理工大學(xué)，2012年5月。7,王晶，陳果，郝騰飛，滾動(dòng)軸承早期故障的多源多方法融合診斷技術(shù)，南京航空航天大 學(xué)民航學(xué)院，2013年10月。8李俊卿，軸承故障診斷

9、技術(shù)及其工業(yè)運(yùn)用，鄭州大學(xué)，2010，滕麗麗，唐濤，王明鋒，基于振動(dòng)分析的滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)概述及發(fā)展趨勢(shì)，2011 年3月王立臣，粱浩，滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院斷也存在如下問(wèn)題，也是急需改進(jìn)的方向：1）在滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的研究中，大多針對(duì)軸承元件的剝蝕故障.而對(duì)駐期故障如裂紋等，由于故障信號(hào)微弱，對(duì)它們的診斷識(shí)別 困難.研究也較少.相關(guān)的滾動(dòng)軸承故障診斷的文獻(xiàn)資料也鮮有提及；2）在實(shí)際中。滾動(dòng)軸承除了單一的故障形式外，還呵能出現(xiàn)多種故障同時(shí)復(fù)合發(fā)生的情形，當(dāng)前對(duì)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的研究多局 限于單一故障。對(duì)復(fù)合故障分析的較少；3）軸承故障是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程，在一般的工業(yè)設(shè)備中，輕微 的故障訂丁能并/fi影響沒(méi)備的正常運(yùn)行，只有達(dá)到一定的程度正才會(huì)更 換軸承。因此，對(duì)滾動(dòng)軸承故障程度的識(shí)別有著重要意義。隨著機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展，單一的信號(hào)診斷技術(shù)已經(jīng)不能滿足故障診斷的要求，各種信 號(hào)相互融合已成為發(fā)展方向，比如小波分析，分形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即傳統(tǒng)的振動(dòng)技 術(shù)結(jié)合等。2智能診斷方法的運(yùn)用滾動(dòng)軸承故障的智能診斷技術(shù)就是把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊理論等技術(shù)與滾動(dòng)軸承的特征參數(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行綜合分析的故障診斷技術(shù)3遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程故障診斷將是現(xiàn)代故障診斷發(fā)展的