滚动轴承故障及其诊断方法

滚动轴承缺点诊断概述 旋转机械是设备形状监测与缺点诊断任务的重点，而旋转机械的缺点有相当大比例与滚动轴承有关。 滚动轴承是机器的易损件之一，据不完全统计，旋转机械的缺点约有30％是因滚动轴承引起的

轴承

构造：由内环、外环、滚动体和坚持架组成滚动体类型有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子和球面滚子等安装轴承损坏

内环缺陷1滚动轴承异常的根本方式 滚动轴承在运转过程中能够会由于各种缘由引起损坏，如装配不当、光滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等都能够会导致轴承过早损坏。 即使在安装、光滑和运用维护都正常的情况下，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损而不能正常任务。 滚动轴承的主要缺点方式与缘由如下：

这是滚动轴承常见的一种异常方式。在滚动轴承中，滚道和滚动体外表既接受载荷，又相对滚动。由于交变载荷的作用，首先在外表下一定深度处构成裂纹，继而扩展到接触外表使表层发生剥落坑，最后开展到大片剥落， 这种疲劳剥落景象呵斥运转时的冲击载荷，使得振动和噪声加剧。1滚动轴承异常的根本方式(1).疲劳剥落细微剥落严重

是滚动轴承另一种常见的异常方式。轴承滚道、滚动体、坚持架、座孔或安装轴承的轴颈，由于机械缘由及杂质异物的侵入引起外表磨损。 磨粒的存在是轴承磨损的根本缘由，光滑不良会使磨损加剧。 磨损导致轴承游隙增大，外表粗糙，增大振动和噪声。1滚动轴承异常的根本方式(2).磨损

轴承因遭到过大的冲击载荷、静载荷、落入硬质异物等在滚道外表上构成凹痕或划痕。 而一旦有了压痕，压痕引起的冲击载荷会进一步引起附近外表的剥落。 这样，载荷的累积作用或短时超载就有能够引起轴承塑性变形。1滚动轴承异常的根本方式(3).塑性变形

光滑油、水或空气水分引起外表锈蚀〔化学腐蚀〕 轴承内部有较大的电流经过呵斥的电腐蚀 以及轴承套圈在座孔中或轴颈上微小相对运动呵斥的微振腐蚀(是微动磨损与腐蚀协同作用的结果)1滚动轴承异常的根本方式(4).腐蚀

过高的载荷会能够引起轴承零件断裂。 磨削、热处置和装配不当都会引起剩余应力，任务时热应力过大也会引起轴承零件断裂。 另外，装配方法、装配工艺不当，也能够呵斥轴承套圈挡边和滚子倒角处掉块。1滚动轴承异常的根本方式(5).断裂

所谓胶合是指一个零部件外表上的金属粘附到另一个零件部件外表上的景象。 在光滑不良、高速重载情况下任务时，由于摩擦发热，轴承零件可以在极短时间内到达很高的温度，导致外表烧伤及胶合。1滚动轴承异常的根本方式(6).胶合

由于装配或运用不当能够会引起坚持架发生变形，添加它与滚动体之间的摩擦，甚至使某些滚动体卡死不能滚动，也有能够呵斥坚持架与内外圈发生摩擦等。 这一损伤会进一步使振动、噪声与发热加剧，导致轴承损坏。1滚动轴承异常的根本方式(7).坚持架损坏

2滚动轴承的振动类型及其缺点特征 在任务过程中，滚动轴承的振动通常分为两类：与轴承的弹性有关的振动，其二为与轴承滚动外表的情况〔波纹、伤痕等〕有关的振动前者与异常形状无关，后者反映了轴承的损伤情况。 滚动轴承在运转时，滚动体在内、外圈之间滚动。假设滚动外表损伤，滚动体在损伤外表转动时，便产生一种交变的激振力。由于滚动外表的损伤外形是不规那么的，所以激振力产生的振动，将是由多种频率成分组成的随机振动。2滚动轴承的振动类型及其缺点特征 从轴承滚动外表情况产生振动的机理可以看出，轴承滚动外表损伤的形状和轴的转速，决议了激振力的频率。轴承和外壳，决议了振动系统的传送性。 振动系统的最终振动频率，由上述二者决议。即，轴承异常所引起的振动频率，由轴的旋转速度、损伤部分的形状与外壳振动系统的传送特性所决议。 通常，轴的转速越高，损伤越严重，其振动的频率就越高；轴承的尺寸越小，其固有振动频率越高。2.1滚动轴承的固有振动频率滚动轴承在任务时，滚动体与内环或外环之间能够产生冲击而引起轴承各元件的固有振动。 各轴承元件的固有频率与轴承的外形、资料和质量有关 与轴的转速无关。轴承元件的固有频率值，受安装形状的影响。普通情况下，滚动轴承的固有频率通常可达数千赫到数十千赫。滚动轴承的几何参数主要有：轴承节径D：轴承滚动体中心所在的圆的直径滚动体直径d：滚动体的平均直径内圈滚道半径rl：内圈滚道的平均半径外圈滚道半径r2：外圈滚道的平均半径接触角a：滚动体受力方向与内外滚道垂直线的夹角滚动体个数Z：滚珠或滚珠的数目2.2滚动轴承的特征频率为分析轴承各部运动参数，先做如下假设：

(1)滚道与滚动体之间无相对滑动；

(2)每个滚道体直径一样，且均匀分布在内外滚道之间(3)接受径向、轴向载荷时各部分无变形；方法：

研讨出不接受轴向力时轴承缺陷特征频率，进而，推导出接受轴向力时轴承缺陷特征频率2.2滚动轴承的特征频率(1)外环固定，内环随轴线转动时，单个滚动体〔或坚持架〕相对于外环的旋转频率：由图(a)可知，内环滚道的切线速度为式中，fr为轴的旋转频率，d为滚动体的直径，Di为内环滚道的直径，Dm为轴承滚道节径，即内外滚道的平均值。由于滚动体滚而不滑，所以滚动体与内环滚道接触点A的速度为1.不接受轴向力时轴承缺陷特征频率图(a)图(b)又因外环固定，所以滚动体与接触点C的速度为而滚动体中心B的速度〔即坚持架的速度〕为单个滚动体〔或坚持架〕相对于外环的旋转频率为lm为滚道节圆周长(2)内环固定，外环随轴线转动时，单个滚动体〔或坚持架〕相对于内环的旋转频率：假设外环的的旋转频率仍为fr，那么坚持架相对内环的切向速度从图(b)可知为单个滚动体〔或坚持架〕相对于内环的旋转频率为图(a)图(b)滚动轴承的特征频率(3)轴承内外环有缺陷时的特征频率：假设内环滚道上有缺陷时，那么Z个滚动体滚过该缺陷时的频率为假设外环滚道上有缺陷时，那么Z个滚动体滚过该缺陷时的频率为(4)单个滚动体有缺陷时的特征频率：假设单个有缺陷的滚动体每自传一周只冲击外环滚道〔或外环〕一次，那么其相对于外环的转动频率为滚动轴承的特征频率(5)坚持架与内外环发生碰磨的频率：坚持架碰外环的频率〔等于单滚动体的外环经过频率〕坚持架碰内环的频率〔等于单滚动体的内环经过频率〕滚动轴承的特征频率 2.接受轴向力时轴承缺陷特征频率由于滚动体具有相当大的间隙，在接受轴向力时，轴承内外环轴向相互错开，滚珠与滚道的接触点有挪动由A、B点挪动到C、E。此时，轴承的节径不变，但内滚道的任务直径变大，外滚道的任务直径变小，就是说滚珠的任务直径由d变为dcosa。只须将不受轴向力时轴承缺陷特征频率计算公式进展交换〔轴承特征频率只与轴承节径和滚珠直径有关〕滚动轴承的特征频率内圈缺点的频率fi为：滚动体缺点的频率fRS为外圈缺点的频率fo为：2.3滚动轴承的振动及其缺点特征1.

滚动轴承的时域波形特征正常情况下，滚动轴承的振动时域波形。有两个特点

：一是无冲击，二是变化慢。2.3滚动轴承的振动及其缺点特征 轴承元件发生异常时，就会产生冲击脉冲振动：冲击脉冲周期为基阶缺点特征频率的倒数冲击脉冲宽度在μs数量级，它将激起系统或构造的高频呼应〔固有振动〕呼应程度取决于系统或构造的固有频率及阻尼的大小。2.3滚动轴承的振动及其缺点特征通常滚动轴承都有径向间隙，且为单边载荷，点蚀部分与滚动体发生冲击接触的位置的不同(内圈和滚动体均滚动)载荷受力不同，那么振幅会发生周期性的变化，即发生振幅调制。假设以轴旋转频率fr进展振幅调制，这时的振动频率为nZfi±fr〔n＝1，2…〕；假设以滚动体的公转频率〔即坚持架旋转频率〕fm进展振幅调制，这时的振动频率为nZfi±fm〔n＝1，2，…〕。内滚道损伤振动特征2.3滚动轴承的振动及其缺点特征当轴承外滚道产生损伤时，如剥落、裂纹、点蚀等，在滚动体经过时也会产生冲击振动。由于点蚀的位置与载荷方向的相对位置关系是固定的〔外圈固定〕，所以，这时不存在振幅调制的情况，振动频率为nZfo(n＝1,2,…〕，振动波形如下图。外滚道损伤振动特征2.3滚动轴承的振动及其缺点特征当滚动体产生损伤时，如剥落、点蚀等，缺陷部位经过内圈或外圈滚道外表时会产生冲击振动。

在滚动轴承无径向间隙时，会产生频率为nZfRS〔n＝1，2,…〕的冲击振动。

通常滚动轴承都有径向间隙，因此，同内圈存在点蚀时的情况一样，根据点蚀部位与内圈或外圈发生冲击接触的位置不同，也会发生振幅调制的情况，不过此时是以滚动体的公转频率fm进展振幅调制。这时的振动频率为nzfRS±fm，如下图。滚动体损伤振动情况2.3滚动轴承的振动及其缺点特征

轴承偏心引起的振动

当滚动轴承的内圈出现严重磨损等情况时，轴承会出现偏心景象，当轴旋转时，轴心〔内圈中心〕便会绕外圈中心摆动，如下图，此时的振动频率为nfr〔n＝1,2,…〕。滚动轴承偏心振动特征

不同轴引起的振动

当两个轴承不对中，轴承装配不良等都会引低频振动。2.3滚动轴承的振动及其缺点特征滚动体的非线性伴生振动： 滚动轴承靠滚道与滚动体的弹性接触来接受载荷，因此具有“弹簧〞的性质〔刚性很大〕。当光滑形状不良时，就会出现非线性弹簧性质的振动。轴向非线性振动频率为轴的旋转频率fr，分数谐波1/2fr,1/3fr,…，及其高次谐波2fr,3fr,…2.3滚动轴承的振动及其缺点特征 滚动轴承正常时和发生剥落损伤时的轴承振动信号的幅值概率密度分布如图。 从图中可以看出，轴承发生剥落时，幅值分布的幅度广，这是由于存在剥落的冲击振动。这样，从概率密度分布的外形，就可以进展异常诊断。轴承振动的概率密度分布2.

幅值域中的概率密度特征3滚动轴承缺点诊断方法3.1振动诊断法3.2其它诊断方法

3滚动轴承缺点诊断方法振动诊断法在轴承缺点诊断中的优点〔1〕可以检测出各种类型轴承的异常景象；〔2〕在缺点初期就可以发现异常，并可在旋转中测定；〔3〕由于振动信号发自轴承本身，所以不需求特别的信号源；〔4〕信号检测和处置比较容易。3.1滚动轴承常用振动诊断方法时域：有效值和峰值判别法时域：峰值目的法幅域：振幅概率密度分析法时序模型参数分析法冲击脉冲法包络法高通绝对值频率分析法3.1滚动轴承常用振动诊断方法时域目的：有效值和峰值判别法 滚动轴承振动的瞬时值随时间在不断地进展变化，表现这种振动变化大小的方法广泛运用有效值〔振动幅值的均方根值〕 均方根值是对时间平均的，因此它适用于像磨损之类的振幅值随时间缓慢变化的缺点诊断。但对外表剥落或者伤痕等具有瞬变冲击振动的异常是不适用的。〔由于冲击波峰的振幅大，但继续时间短，如作时间平均，那么有无峰值的差别几乎表现不出来。〕 峰值反映的是某时辰振幅的最大值，因此它适用于像外表点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的缺点诊断。另外，对于转速较低的情况〔如300r/min以下〕，也常采用峰值进展诊断。3.1滚动轴承常用振动诊断方法无量纲目的：峰值目的法 峰值目的是指峰值与有效值的比。由剥落或伤痕引起的瞬时冲击振动，峰值比有效值的反映灵敏。 普通来讲，正常轴承振动的峰值目的约为5，当轴承发生伤痕时，峰值目的有时会到达10，所以用该方法容易对滚动轴承的异常做出判别。特点由于峰值目的的值不受轴承尺寸、转速及负荷的影响，所以正常异常的的判别可非常单纯地进展； 此外，峰值目的不受振动信号的绝对程度所左右，所以传感器或放大器的灵敏度即使发生变动，也不会出现测定误差。但这种方法对外表皱裂或磨损之类的异常，诊断才干很弱。3.1滚动轴承常用振动诊断方法振幅概率密度分析法 概率密度分布对正常和有疲劳剥落的轴承可进展定性区分〔正常、异常〕定量化可用概率密度分布的幅度表示，即概率密度分布的陡度R4〔是概率密度分布峻峭程度的度量〕，把异常的程度数量化，然后根据的R4大小判别轴承异常情况。其中，x为瞬时幅值，p(x)为概率密度函数，σx为规范偏向。3.1滚动轴承常用振动诊断方法振幅概率密度分析法 普通来讲，对正常轴承，R4大小为3；当剥落发生时，R4将变大。 R4与峰值目的类似，因其与轴承转速、尺寸、负荷等条件无关，因此运用起来对轴承好坏的断定非常简单。 缺陷：对轴承外表皱裂、磨损等异常缺乏检，主要适用于轴承外表有伤痕的情况。3.1滚动轴承常用振动诊断方法时序模型参数分析法 将轴承振动信号采样值看作一个时间序列，并建立数学模型，然后利用模型的参数对轴承缺点进展诊断。 思绪：常用的模型为自回规模型AR(m)，假设根据观测值xk(k=1,2,3…,N)，建立的模型为 自回归模型参数φj(=1,2,…,m)表征了被测系统的某些特性，如动态特性、频率构造方式、能量大小等。在建模时，φj是经过残差方差最小而获得的3.1滚动轴承常用振动诊断方法时序模型参数分析法 轴承缺点或工况的变化导致系统形状相应改动，即表征系统特性的模型参数φj也会随之变化。 这样，用来真实拟合描画系统的差分方程的阶次m也就相应发生变化。假设系统形状的改动缺乏以引起模型阶次的变化，那么用原来的φj值来计算ak，但值将会增大。可以看出，模型阶次m和残差方差集中地代表了系统的特性。3.1滚动轴承常用振动诊断方法时序模型参数分析法 为了消除不同任务条件下的滚动轴承信号强度要素加以排除。为此，引入归一化残差方差目的。为观测数据xk的方差。 分析比较滚动轴承在正常和各种异常时m及NRSS的变化规律，实现轴承形状的判别。3.1滚动轴承常用振动诊断方法冲击脉冲法根本原理： 当两个不平的外表相互撞击时〔滚动体与内滚道缺陷〕，就会产生冲击波，即冲击脉冲，冲击脉冲激发了轴承元件和构造的共振。基于这个原理，经过丈量仪器，检测轴承系统的共振来判别冲击脉冲的大小，来了解轴承的任务形状。 3.1滚动轴承常用振动诊断方法冲击脉冲法 专业仪器：冲击脉冲计，其加速度传感器对振动信号不作宽频率丈量，而只是在传感器的固有频率上〔30-40kHz〕丈量。该频带与其他机械构造振动频率相差较远，可排除常规振动影响。轴承的冲击振动经轴承座传送到传感器上，激发其固有频率的减幅振荡，其振幅与缺点的严重程度成正比。

3.1滚动轴承常用振动诊断方法冲击脉冲法 振动加速度的振幅大小是与异常程度成正比例的，因此可以利用冲击波形的最大值xp，或者冲击波形的绝对平均值进展异常判别。 当转速较低时〔300r/min〕，平均值很小，据此进展异常与否判别那么很困难，因此用最大值进展诊断。 有时也用来判别异常，大表示轴承有损伤，小那么表示发生了光滑不良或磨损异常。3.1滚动轴承常用振动诊断方法冲击脉冲法特点：由于冲击振动所含的频率很高，经过零件的界面传送一次，其能量损失约80％，使本来就非常微弱的缺点信号更加微弱，因此，冲击脉冲技术对测点要求高，测点选择满足：传送途径尽能够短传送道路上只能有从轴承到轴承座之间的一个界面测点必需选在轴承的负载区缺陷：只能判别正常与否，以及损伤的严重程度，无法判别缺点元件 3.1滚动轴承常用振动诊断方法包络法 包络分析法是利用包络检测和对包络谱的分析，根据包络谱峰识别缺点。 当滚动轴承元件产生缺陷而在运转中引起脉动时，不但会引起轴承外圈及传感器本身产生高频固有振动，且此高频振动的幅值还会遭到上述脉动激发力的调制。 步骤：在包络法中，将经调制的高频分量拾取，经放大、滤波后送入解调器，即可得到原来的低频脉动信号，再经谱分析即可获得功率谱。〔与冲击脉冲法类似〕包络法根本原理1〕理想的缺点微弱冲击脉冲信号F(t)2〕传感器接纳后，产生的高频振荡波3〕波形包络4〕频谱分析3.1滚动轴承常用振动诊断方法包络法的优势 包络法把与缺点有关的信号从高频调制信号中解调出来，从而防止与其它低频干扰的混淆，故有很高的诊断可靠性和灵敏度，是目前最常用、最有效地诊断滚动轴承缺点的方法之一。不仅可根据某种高频固有振动的出现与否，判别轴承能否异常而且可根据包络信号的频率成分识别出产生缺点的原件〔如内圈、外圈、滚动体〕。

滚动轴承包络法的实例308型轴承：外圈剥落，采样频率为40k特征：82.05Hz波形幅值谱幅值谱〔部分放大〕包络解调3.1滚动轴承常用振动诊断方法高通绝对值频率分析法 将加速度计测得的振动加速度信号经电荷放大器放大后，再经过1kHz高通滤波器，只抽出其高频成分，然后将滤波后的波形作绝对值处置，再对经绝对值处置后的波形进展频率分析，即可判明各种缺点缘由。测试分析原理图3.2其它诊断方法光纤维监测诊断法振动监测方法，通常是在轴承座上安装传感器，即用传感器丈量轴承盖的振动信号。这样所检测的信号中完全接纳了外界干扰，轴承的缺点信号能够会由于较弱而被淹没。光纤监测技术那么直接从轴承套圈的外表提取信号。接触电阻法所根据的根本原理和振动丈量完全不同，它是与振动监测法相互补充的一种监测技术。电子高频谐振器现场振动监测及分析诊断的普通步骤问诊→监测→诊断→措施问诊：充分搜集有关机器的任务原理、构造参数、操作性能、缺点历史及检查维修情况。监测:测取旋转机械在运转过程中的振动信号。诊断：根据测得的信号进展分析，结合振动特征、缺点机理及历史运转情况对机器形状进展识别、分析缺点缘由、部位及开展趋势。措施：提出诊断结论及操作、维建筑议。炼铁厂点检总站6号高炉1#助燃风机问诊：构造简图电机风机测点1测点测点问诊：设备参数电动机转速：n=1450rpm电动机功率：P=110-Kw叶轮叶片数：8-10个轴承型号：1、2、3、324深沟球轴承Z=15D=190mmd=46.7mm4、6324调心辊子轴承Z=15D=190mmd=35mm问诊：频率计算轴承1234内圈225.8217.8外圈136.8145.2滚动体46.247.6保持架9.019.68轴转频:fr=n/60=1450/60=24.2Hz叶片经过频率:f=叶片数×fr=(8-10)×24.2=193.6-242Hz滚动轴承的频率构造缺点特征频率(Hz)1)

内圈的缺点特征频率：

2)

外圈的缺点特征频率：

3)

滚动体的缺点特征频率：

4)

坚持架的缺点特征频率：

缺点特征频率简化公式1)内圈的缺点特征频率：fi=0.6frZ

2)

外圈的缺点特征频率：fo=0.4frZ3)

坚持架的缺点特征频率：fc=0.4fr

4)

滚动体的缺点特征频率：0.23frZ(Z<10)0.18frZ(Z>10){fb=滚动轴承的固有频率〔1-20KHZ〕滚动轴承内、外圈固有频率按以下公式计算：滚动体固有频率计算公式：滚动轴承的频率构造back线材厂精轧区域轴承名细表back监测振动速度、振动加速度测试参数：测点位置：测定方向：测试周期：轴承座或刚性大的根底部分程度H、垂直V、轴向A尽量长但两次测试间不可有缺点。测点测点测点

监测本次测试，取3个测点并分别在程度、垂直、轴向三个方向，丈量速度、加速度，共18个丈量值。测点参数2H2V2A3H3V3A4H4V4A速度mm/s10.48.919.821.921.12813.610.811.5加速度m/s^214.48132.5237.4138.4113.257.729.740.514.4back诊断：滚动轴承振动诊断步骤测值分析时域目的分析时域波形分析频谱分析诊断⑴

分析振动丈量值丈量值〔通频〕的大小哪一方向与规范相比较绝对规范相对规范类比规范与前几次的测试结果相比，做趋势分析。初步判别设备处在何种形状

诊断⑴

分析振动丈量值测点参数2H2V2A3H3V3A4H4V4A速度mm/s10.48.919.821.921.12813.610.811.5加速度m/s^214.48132.5237.4138.4113.257.729.740.514.4根据国际ISO2372振动规范，三个测点的振动烈度根本上均处在不允许形状。尤其是测点3的振动烈度都在20mm/s以上。从振动加速度的幅值可看出测点2和3的加速度幅值较大。测点2轴向加速度幅值达237mm/s2。相比之下，振动烈度根本上是轴向>程度>垂直，这就排除了松动缺点。疑心不平衡或不对中等缺点。

backISO2372规范backA-良好B-允许C-较差D-不允许I级-小型15KW以下电机II级-中型15-75KW电机III级-大型，刚性根底IV级-大型，柔性根底诊断〔2〕时域目的分析

波峰因数均方根值峭度系数滚动轴承的时域目的波峰因数Cf〔又称峰值系数〕：是指峰值与有效值之比。〔即XP/Xrms〕第一阶段：Cf＜5，轴承正常；第二阶段：Cf=5—10，轴承细微损伤；第三阶段：Cf=10—20，轴承严重损伤；第四阶段：Cf减小，轴承损伤加剧；第五阶段：Cf恢复到初始值时，必需改换轴承。

滚动轴承的时域目的峭度系数无缺点轴承，峭度系数β≈3；假设出现缺点，峭度值的变化规律同于波峰因数的变化。均方根值Vrms〔振动速度有效值或振动烈度〕：稳定性较好，但对早期缺点信号不敏感。它最能反映振动的烈度。注：为了获得较好的效果，常将β与Vrms同时运用，以兼顾敏感性和稳定性。诊断〔2〕时域目的分析测点2轴向加速度幅值达237mm/s2。其峭度值达7左右〔正常值在3左右〕。测点3轴向加速度幅值达.4mm/s2。其峭度值达5.47左右。go诊断〔3〕时域波形分析信号的时域分析--时域波形分析信号波形是某种物理量随时间变化的关系。信号在时域内的变换或分析称为时域分析。缺点轴承的振动波形

c—内外圈疲劳剥落d—外圈椭圆度超差goa—正常轴承b—滚道面疲劳诊断〔4〕频域分析

方法：频谱分析动态信号的诸频率成分的幅值、相位、功率、能量与频率的关系表达出来就是频谱。带滚动轴承的机械频谱特点不平衡不对中松动滚动轴承缺点滚动轴承的频谱分析1、方法：由于滚动轴承振动的频带很宽，既有高频振动，也有低频成分。在进展频谱分析时，可以选低频段和高频段两个频段进展分析。低频段：范围≤1000HZ，覆盖轴承的缺点特征频率；高频段：范围1000-10000HZ，主要是轴承的固有频率及其高次谐波。滚动轴承的频谱分析高频段能否有能量堆积或峰群出现无：没有早中期缺点有：存在早期缺点在低频段出现轴承的经过频率经过频率的峰值增大，缺点恶化2、诊断思绪1〕轴承疲劳后，加速度谱图上出现高频峰群。2〕确认缺点特征频率处有峰，阐明存在该种缺点，假设还有明显的倍频成分，阐明缺点严重。确认外圈缺点特征频率nf0处有峰，阐明外圈有缺点。确认内圈缺点特征频率nfi处有峰，还有间隔为1×的边频，阐明内圈存在缺点。确认滚动体缺点特征频率nzfb处有峰，还有边频，边带间隔为坚持架缺点特征频率，阐明滚动体有缺点。滚动轴承的频谱分析

3、实际根据滚动轴承的频谱分析

4、滚动轴承的缺点频谱特征第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段滚动轴承的缺点频谱特征第一阶段：轴承缺点出如今超声段20-60kHz。冲击能量、高频振动〔5-20kHz或更高〕和冲击脉冲。第一个信号是10-20倍的轴承根本损坏频率。在此阶段，滚动轴承声音、温度正常，轴承大约还有10-20％的运用寿命。滚动轴承的缺点频谱特征第二阶段：轴承固有频率附近开场有细微的轴承损坏迹象频率范围大约是500-2000Hz，末期固有频率附近出现边频。旁波振幅的大小相对于轴承损坏频率的谐波是非常重要的目的。轴承略有噪声、温度有小幅上升，轴承大约还有5-10％的运用寿命。滚动轴承的缺点频谱特征第三阶段：滚动轴承出现磨损缺点频率调和波出现。磨损开展时出现更多缺点频率谐波，边带数目增多轴承有噪声、温度上升，轴承大约还有2-5％的运用寿命。

滚动轴承的缺点频谱特征第四阶段：滚动轴承损坏到了最末阶段引起1倍转速频率的振幅上升，通常还导致2倍、3倍、4倍…等倍频分量的上升。滚动轴承缺点频率和固有频率“开场消逝〞。轴承大约还有1％的寿命。厚板厂矫直线热矫直机减速机采样时间：2004-03-26和2004-02-23测量值：24.00m/s^2和21.6m/s^2测点编号：1Ha设备简图：两次丈量的频谱图87.4Hz87.4Hz

轴承在轴承座内松动或部件配合松动包括如下几方面的缺点轴承在轴承座内松动轴承内圈间隙大轴承坚持架在轴承盖内松动轴承松动或与轴有相对转动轴承在轴承座内松动或部件配合松动振动特征:经常出现大量的高次谐频,有时10X甚至20X，松动严重时还会出现半频及谐频(0.5X,1.5X..)成分。半频及谐频往往随不平衡或不对中等缺点出现。振动具有方向性和部分性。振动幅值变化较大，相位有时也不稳定。诊断〔4〕频域分析原那么：普通先通看一遍，然后从中找出振动值较大、振动特征明显的测点的时域波形图和频谱图再仔细分析。测点2轴向加速度back测点3轴向速度测点4轴向速度诊断〔4〕频域分析从测点3程度方向加速度幅值谱可看到，在高频段有能量堆积，虽然峰值普遍不高，但频带较宽。这阐明风机接近联轴器侧的滚动轴承能够存在着早期缺点。也有能够电机端缺点是原发性缺点，而测点3的较大振动是由电机振动引发的。测点4在高频段无能量堆积，且加速度幅值很小。这阐明测点4处的滚动轴承目前正处在正常形状。诊断〔4〕频域分析从测点3轴向及测点4程度方向的速度幅值谱可看出，出现了转轴旋转频率25Hz(1450/60)及其倍频。并且根本上高次谐波的幅值大于转频。这是典型的平行不对中缺点特征。测点2轴向加速度时域波形，存在着冲击景象。幅值谱图在高频段有能量堆积并有较高的峰值。这阐明电机侧测点2处滚动轴承能够存在这着中期缺点。诊断结论该设备能够存在着较严重的不对中。它是该设备振动较大的主要缘由。电机轴承2，风机接近联轴器侧轴承3运转较差，属带病运转。相比之下，电机轴承缺点较严重。测点4轴承目前根本处在正常任务形状。措施

仔细查找不对中缘由，及早排除缺点隐患。定期检测，严密凝视轴承缺点的劣化趋势。留意联轴器的光滑。滚动轴承形状监测方法小结

测试参数：振动速度、振动加速度测点位置：轴承座或刚性大的根底部分测定方向：程度H、垂直V、轴向A测试周期：尽量长但两次测试间不可有缺点。判别规范：绝对规范、相对规范或类比规范设备劣化趋势分析

滚动轴承缺点诊断方法小结测值分析时域目的分析时域波形分析频谱分析

实例1线材厂增速机滚动轴承缺点的分析精轧机增速箱传动表示图奇数架偶数架①②设备参数主电机:转速可调，普通在1150—1250之间动摇当时n=1160r/min。齿轮：斜齿轮，Z1=158，Z2=67，Z3=55轴承：测点①处为摩根mcs-140-106型圆柱滚子轴承，其参数：Z=22,D=260.28mm,d=28.75mm,测点②处为U-1228-EMR-C1型圆柱滚子轴承

=0°数据采集自2002年9月11日开场运用HY-106巡检仪，不断比较稳定，其中10月9日到12月8日因故没测，12月9日发现振动加速度明显增大，见下表。单位:m/s2测试方向10月28日12月9日12月19日12月27日水平方向19.734.646.011.6垂直方向15.246.638.69.80趋势图与趋势分析图1、2分别是垂直方向和程度方向的加速度趋势图；趋势分析法通频值趋势分析简单易行，不易发现早期缺点频谱趋势分析能早期发现齿轮、轴承等早期缺点能较快断定缺点的部位目的监视机器的劣化过程、预测机器的失效时间方法某厂紧缩机滑动轴承的趋势管理事故发生前后的频谱图对比某厂紧缩机滑动轴承的趋势管理通频值趋势分析报警值危险值停机日期报警日期滚动轴承机械的报警参考值

制定报警值和危险值的方法根据各种规范，ISO、GB、API等以机器正常形状的振动值，乘一倍数，如X4、X10

轴转频:fr=n/60=1160/60=19.33HZ

轴承内圈:fi==236.00Hz

轴承外圈:fo==189.32Hz

滚动体:fb==87.00Hz

保持架：fc==10.73Hz

齿轮啮合频率:fm=fr×Z1=3054.67HZ

频率计算正常形状的频谱图异常形状下程度方向的频谱图异常形状下垂直方向的频谱图异常形状的频谱图182851频率分析根据缺点诊断实际，高频段信号反映的是滚动轴承缺点及严重程度，低频段普通可以诊断缺点部位。由此推断增速机的滚动轴承存在缺点。从低频段信号分析中发现，其中一顶峰值182Hz对应的频率恰好为滚动轴承外圈的经过频率，而另一顶峰值851Hz恰好为轴承滚动体经过频率的10倍〔滚动体经过频率fb=87Hz〕，同时发现这些高振幅的频率间隔都为185Hz，而这个频率恰好是轴承外圈的根本损坏频率〔轴承外圈经过频率fi=189Hz〕。因此初步判别轴承外圈及滚动体能够存在点蚀等缺点。

检查验证12月25日，，利用停轧时间对齿轮进展了检查，齿轮啮合正常、光滑良好，排除了齿轮存在缺点的能够性,疑心滚动轴承有问题。翻开增速机西侧的轴承端盖，移出铜环，用内窥镜检查，发现滚动体有划痕，其中一个滚动体有点蚀景象、外圈内滚道有一处出现大面积的点蚀，162250B轴承确实已失效了，由此证明了我们的分析判别是正确的。12月26日利用检修时间改换了162250B轴承，振幅值立刻下降，从而防止了一次艰苦的事故发生。

实例2线材厂吐丝机滚动轴承缺点的分析吐丝机构造简图设备参数电机转速：n=800rpm齿轮：锥齿轮，Z1=63，Z2=41轴承型号：7040UA100D=255mm，d=33.3mm，Z=21频率计算fi=243Hzfo=186.7fb=73.8Hzfc=8.9Hzfm=838.5Hz数据采集2003年4月17日轧制φ6.5mm线材时，在每日的例行巡检中发现其振动忽然增大，其中②测点振动值：程度方向为H3=90m/s2，垂直方向为V3=85m/s2，轴向为A3=89m/s2，振动值严重超标〔规范值38m/s2〕，是规范值的2-2.5倍。趋势图轴向趋势图垂直方向趋势图检修前的频谱图检修前轴向频谱图检修前垂直方向频谱图检修后的频谱图检修后垂直方向频谱图检修后轴向频谱图频率分析从频谱图可以看出，在低频区出现了轴承的损坏频率：在748Hz恰好为轴承滚动体经过频率的10倍〔滚动体经过频率fb=73.8Hz〕，250Hz为轴承内圈经过频率〔fi=243Hz〕，同时发现这些高振幅之间的频率间隔都为250Hz，而这个频率恰好是轴承内圈的根本损坏频率〔轴承内圈经过频率fi=243Hz〕。初步判别轴承内圈及滚动体能够存在点蚀等缺点。

检查验证利用早班停机时间，翻开侧盖检查，看到箱体底部存在着铁末，阐明该设备能够存在磨损、点蚀或剥落，但发生在哪个零件上不清楚，继续查找。看到齿轮齿面完好无损；两个轴承中能看见的那个轴承根本正常；用百分表测轴承间隙与安装时根本一致。用振动杆监听有异音，可以判别增速机内部存在缺点隐患。检查验证在每日的监测中发现，从缺点产生开场，虽然振动不断很大〔在90m/s2左右〕，但劣化趋势曲线根本上变化不太大，没有忽然大的增长，不断维持在原有的较高位置，可以继续维持带病运转。该滚动轴承不断继续运转到6月16日大修。大修时拆机，发现疑心有问题的那个滚动轴承的滚动体根本都存在着严重点蚀，其内圈内滚道已经出现深沟，与我们当初的诊断根本一致。改换了轴承后，振幅立刻下降到30m/s2以下。结论对滚动轴承这样的易损件，利用巡检仪定期监测、进展趋势分析，能及时发现缺点隐患，再结合频谱分析等其他分析方法，查找缺点根源，制定相应的措施，从而防止了艰苦的事故发生而呵斥停机；如不适宜停机检修，可严密凝视设备劣化趋势的开展与变化，为确保设备带病运转提供了可靠的根据。

1、天钢集团高速线材厂精轧机增速箱轴承损坏缺点的诊断机组引见：1995年投入试运转，该套设备是从美国摩根公司引进的，精轧机共十架，线材规格为5.5mm-20mm，轧制速度超越100m/s，属于高速连轧设备。设备的技术参数：电机：功率6000KW,无极调速、n=1048rpm增速箱齿轮：斜齿，Z1=174、Z2=52(奇数侧〕Z3=42〔偶数架侧〕

精轧机增速箱传动表示图信号采集2001年12月17日，点检人员发现增速箱噪音增大，两个被动轴的自在端和输出端振值都忽然增大很多，采集数据如下〔mm/s〕测点方向偶数架自由端偶数架输出端奇数架自由端奇数架输出端水平6.55.97.316.1垂直4.15.26.78.7轴向8.6频谱图编号为162250D的单列滚子轴承D=260.28mmd=28.57mm=0Z=22n=1048rpm缺点分析经过频谱分析发现谱值最高的是1151.98HZ，峰值到达了10mm/s，该频率恰好是前面次峰值576.178HZ的两倍，后面出现了3f、4f、5f等多倍频，处于滚动轴承缺点开展的第三阶段，初步判别滚动轴承已损坏。从表示图只我们看到：输出端是两个滚动轴承，是哪一个滚动轴承的缺点呢？根据当时电动机的转速n=1048r/min及滚动轴承缺点频率计算公式得到，编号为162250D的单列滚子轴承外环缺点频率约为576HZ，从而确定了是此轴承缺点。结果验证经过对增速箱解体检查发现：编号为162250D的单列滚子轴承外环已断裂，断裂的位置正好是增速箱上下箱体的结合部的程度径向位置，证明了计算和分析的正确性。经过紧急抢修，改换了轴承，设备运转后再次测试，振值下降了许多，且符合设备随机振动规范，见图2。鞍钢线材厂吐丝机丈量信息所属部门：鞍钢线材厂〔暂时义务〕测点编号：测点2程度方向加速度采样时间：2004-03-2410:21:38丈量值：52.60m/s^2

设备简图及测点布置设备参数电机转速：n=915rpm，P=Kw齿轮：锥齿轮，Z1=63，Z2=41联轴器类型：齿式联轴器轴承型号：①7220，Z=15；N226E，Z=17②7040,止推球轴承D=255mm，d=33.3mm，Z=21

频率计算n=915x63/41=1406rpmfr=1406/60=23.43Hzfi=277.9Hzfo=213.8Hzfb=89.0Hzfc=10.2Hzfm=960Hz数据采集当时丈量了1#和2#吐丝机的测点2和3的程度、垂直、轴向的加速度及速度，共24个数据。测点2程度方向加速度时域波形及频谱图测点2程度方向速度频谱图诊断1测值分析1#和2#吐丝机型号、尺寸和工况均一样，将表1中1#和2#吐丝机同测点、同方向的测值进展比较，可以看出：2#吐丝机的测值较大，普通为1#测值的2-4倍，最大的到达4倍，经过类比规范可判别2#吐丝机形状较差；1#吐丝机任务形状良好。2#吐丝机2测点振动是3测点振动的1.6倍左右。诊断2时域波形分析测点2程度方向的时域波形是以轴回转间隔为包络的高频振动曲线，能够是轴承出现损伤而引起的冲击振动。诊断3频谱分析测点2程度方向的加速度幅值频谱图中齿轮啮合频率fm=960Hz很弱小，因此排除了齿轮的缺点。加速度幅值谱在高频段有较高的频率成分，并且有能量堆积，这阐明滚动轴承存在着损伤。速度幅值谱及加速度幅值谱的低频段在550Hz存在峰值，正好为滚动轴承内圈的经过频率的2倍频,这阐明滚动轴承内圈能够存在着的点蚀等缺点。诊断意见根据2#吐丝机发生的异常振动的景象及特征，可以疑心是由于2测点处的滚动轴承内圈或滚动体出现点蚀引起轴承的缺点。建议：加强对2#吐丝机2测点、3测点的定期监测，留意缺点劣化的开展趋势，在下次维修时，有条件的话，改换2测点处的滚动轴承。结果验证4月份揭盖检查，结果令我们大吃一惊：测点2轴承除滚动体有细微划痕外并无其他损伤，而测点1处的轴承存在点蚀等景象。改换轴承后振值恢复正常。缘由分析除滚动体外，轴承能够有损伤，但肉眼看不出。能够存在装配问题。轴承缺油在频谱图中的表现与内、外圈经过频率一致〔当光阴滑油质量不好〕。阅历教训一切测点无论振动能否剧烈，都应该丈量，以免丧失诊断信息。仅凭一次测试结果诊断分析能够会呵斥误诊。每次检修后，建立基准谱。不能仅以最顶峰值作为判别根据，更要注重振动值的相对变化。滚动轴承监测方法go高速轴承n>100rpm听音法测温法油液检测法峰值能量法频谱分析法冲击脉冲法低速轴承n<100rpm频谱分析法声发射法听音法

滚动轴承间隙过小光滑不良滚道或滚动体有伤痕滚道剥落坚持架失效back尖叫声均匀嚓嚓声、沙沙声忽强忽弱嗡嗡声}}油液检测法根据光谱、铁谱等实验室方法分析油样的成分、磨粒的外形、大小、颜色等方面确定发生的磨损的部位、磨损的缘由、磨损的程度，从而判别轴承的好坏。根据油液的黏度变化，也可监测轴承的好坏。由于轴承缺点后，温度必然升高，根据油的粘温特性，温度升高，黏度降低，从