滾動(dòng)軸承機(jī)械故障診斷技術(shù)外文文獻(xiàn)翻譯

1、QINGGONGCOLLEGE,HEBEIUNITEDUNIVERSITY英文翻譯學(xué)生姓名：聶志峰學(xué)號(hào)：200715150401專業(yè)班級(jí)：07機(jī)械4班學(xué)部：工程教育部指導(dǎo)教師：程秀芳教授2011年6月12日- -第一章緒論本課題研究的主要意義機(jī)械故障診斷技術(shù)是近40年來發(fā)展起來的識(shí)別機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)。它是適應(yīng)工程實(shí)際需要而形成的多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科。它研究的是機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映，它是由機(jī)器運(yùn)行中的物理現(xiàn)象（聲音、振動(dòng)、聲發(fā)射、熱現(xiàn)象等）出發(fā)來推斷機(jī)器內(nèi)含故障的技術(shù)，是一種典型的反向工程。從20世紀(jì)60年代開始，機(jī)械故障診斷技術(shù)隨著機(jī)器的不斷完善、復(fù)雜化和自動(dòng)化組

2、建發(fā)展起來，并與當(dāng)代科技的前沿科學(xué)結(jié)合，取得了令人矚目的成績(jī)。滾動(dòng)軸承是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種通用部件，也是機(jī)械設(shè)備中的易損零件，許多機(jī)械的故障都與滾動(dòng)軸承的狀態(tài)有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在使用滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，大約30的機(jī)械故障是由于滾動(dòng)軸承的損壞造成的?？梢?，滾動(dòng)軸承的好壞對(duì)機(jī)械系統(tǒng)工作狀況的影響極大。由于設(shè)計(jì)不當(dāng)和安裝工藝不好或軸承的使用條件不佳，或突發(fā)載荷的影響，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生各種各樣的缺陷，并且在繼續(xù)運(yùn)行中進(jìn)一步擴(kuò)大，使軸承運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化。因此，滾動(dòng)軸承的故障診斷一直是研究的熱點(diǎn)。而與其它零部件相比，滾動(dòng)軸承有一個(gè)很大的特點(diǎn)，這就是其壽命離散性很大。由于在材料、加工精度

3、、熱處理及裝配質(zhì)量等各方面不可能完全相同，使得一批類型、尺寸相同的軸承，即使在相同條件下工作，各個(gè)軸承的壽命也是不同的，壽命最大相差可達(dá)幾十倍。由于軸承的這個(gè)特點(diǎn)，在實(shí)際使用中就出現(xiàn)這種情況：有的軸承已大大超過設(shè)計(jì)壽命卻依然完好地工作；有的軸承遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命就出現(xiàn)故障。所以，如果按照設(shè)計(jì)壽命對(duì)軸承進(jìn)行定時(shí)維修，則出現(xiàn)以下情形：一方面，對(duì)超過設(shè)計(jì)壽命而完好工作的軸承拆下來作為報(bào)廢處理，造成浪費(fèi)；另一方面，未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命而出現(xiàn)故障的軸承堅(jiān)持到定時(shí)維修時(shí)拆下來報(bào)廢，使得機(jī)械在軸承出現(xiàn)故障后和拆下來這段時(shí)間內(nèi)工作精度下降，未到維修時(shí)間就出現(xiàn)故障，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械出現(xiàn)嚴(yán)重事故。由此看來，對(duì)重要用途的軸承來

4、說定時(shí)維修是很不科學(xué)的，要進(jìn)行工況監(jiān)測(cè)與故障診斷，改傳統(tǒng)的定期維修為預(yù)知性維修，這樣既能經(jīng)常保持設(shè)備的完好狀態(tài)，又能充分利用軸承的使用壽命，從而延長(zhǎng)大修時(shí)間，縮短大修時(shí)間，減少故障停機(jī)損失。因此，滾動(dòng)軸承的工況監(jiān)測(cè)與故障診斷引起國(guó)內(nèi)外許多科技人員的重視。滾動(dòng)軸承故障診斷方法滾動(dòng)軸承的工況監(jiān)測(cè)與故障診斷就是通過對(duì)滾動(dòng)軸承在各種工況下表現(xiàn)出來的振動(dòng)、噪聲、溫度、工作參數(shù)、氣味、泄漏等信息的監(jiān)測(cè)和綜合分析來對(duì)其工作狀態(tài)、故障類型和故障嚴(yán)重程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的過程，主要包括檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)和預(yù)測(cè)評(píng)估技術(shù)4項(xiàng)基本技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)異常、診斷故障狀態(tài)和部位、分析故障類型、提出診

5、斷方案和診斷結(jié)論的目的。目前，根據(jù)故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)機(jī)理的不同，滾動(dòng)軸承的故障診斷技術(shù)主要包括：振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)在各種軸承故障診斷方法中，振動(dòng)檢測(cè)是最常用的一種方法。軸承元件的工作表面出現(xiàn)疲勞剝落、壓痕或局部腐蝕時(shí)，軸承運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)周期性的脈沖信號(hào)。這種周期性信號(hào)可由安裝在軸承座上的傳感器（速度型或加速度型）來接收，通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滾動(dòng)軸承運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與診斷。噪聲信號(hào)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)這種方法是通過滾動(dòng)軸承在運(yùn)行過程中的噪聲來判斷其故障。用噪聲法進(jìn)行軸承的故障檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)是不必接觸受測(cè)軸承就可得到檢測(cè)信號(hào)；其弊端就是很難從周圍環(huán)境的各種雜音中分離出軸承異常的聲音信號(hào)。所以，噪聲法

6、一般很少被采用。但成功的例子也是有的，就是在方向性強(qiáng)的拋物線型音響器上安裝傳聲器，收集軸承發(fā)出的聲音信號(hào)，并用反向?yàn)V波器排除其它雜音，檢測(cè)出軸承異音。溫度信號(hào)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)通過安裝在軸承座（或箱體）處的溫度傳感器監(jiān)測(cè)溫度，判斷軸承工作是否正常。溫度監(jiān)測(cè)對(duì)軸承載荷、速度和潤(rùn)滑情況的變化反映比較敏感，尤其是對(duì)潤(rùn)滑不良而引起的軸承過熱現(xiàn)象很敏感。所以，由于這種場(chǎng)合比較有效。但是，當(dāng)軸承出現(xiàn)諸如早期點(diǎn)蝕、剝落、輕微磨損等比較微小的故障時(shí)，溫度監(jiān)測(cè)基本上沒有反映，只是當(dāng)故障達(dá)到一定的嚴(yán)重程度時(shí)，用這種方法才能監(jiān)測(cè)到。所以，溫度監(jiān)測(cè)不適用于點(diǎn)蝕、局部剝落等所謂的局部損傷類故障。油樣分析監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)油樣分析法

7、油樣分析法有光譜分析與鐵譜分析兩大類。軸承磨損顆粒與其工作狀況有密切的聯(lián)系。光譜分析方法有多種，但共同點(diǎn)是利用光譜分析，測(cè)定油液中所含各種金屬元素的成分和含量，以判斷含有被測(cè)元素的零部件的磨損狀況和程度。鐵譜分析方法是將帶有磨損顆粒的潤(rùn)滑油通過一強(qiáng)磁場(chǎng)，在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下，磨粒按一定的規(guī)律沉淀在鐵譜片上，鐵譜片可在鐵譜顯微鏡上做定性觀察或在定量?jī)x器上測(cè)試，據(jù)此判斷軸承的工作狀況。油樣分析法適合于用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的軸承的故障診斷，對(duì)使用脂潤(rùn)滑的軸承較困難。另外，這種方法易受其它非軸承損壞掉下的顆粒的影響；多用于離線監(jiān)測(cè)方式，這樣會(huì)導(dǎo)致一定信息丟失；信息量大且雜，即有圖像又有數(shù)字，依靠人力來管理是十分困

8、難的。所以，這種方法具有很大的局限性。油膜電阻監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)潤(rùn)滑良好的軸承，由于油膜的作用，內(nèi)、外圈之間有很大的電阻。故通過測(cè)量軸承內(nèi)、外圈之間的電阻，可對(duì)軸承的異常作出判斷。其特點(diǎn)是對(duì)不同的工況條件可使用同一評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，適用于旋轉(zhuǎn)軸外露的場(chǎng)合，對(duì)表面剝落、壓痕、裂紋等異常的診斷效果比較差。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些新的監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷出現(xiàn)并應(yīng)用于滾動(dòng)軸承的工況監(jiān)測(cè)與診斷中，例如：聲發(fā)射技術(shù)、光纖技術(shù)等。但是由于種種原因和局限性，這些技術(shù)真正普及應(yīng)用于實(shí)際的滾動(dòng)軸承故障診斷還有一段距離。滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況滾動(dòng)軸承的故障診斷技術(shù)大概開始于20世紀(jì)60年代。最原始的軸承故障診斷方法是將聽音棒

9、接觸軸承部位，依靠聽覺來判斷有無故障。后來逐步采用各式測(cè)振儀器、儀表并利用振動(dòng)位移、速度或加速度的均方根值來判斷軸承有無故障。隨著對(duì)滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的深入研究，對(duì)于軸承振動(dòng)信號(hào)中頻率成分和軸承零件的幾何尺寸及缺陷類型的關(guān)系有了比較清楚的了解，加之快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)的發(fā)展，開創(chuàng)了用頻域分析法來檢測(cè)和診斷軸承故障的有效途徑。在幾十年的發(fā)展時(shí)間里，各種方法與技巧不斷產(chǎn)生、發(fā)展和完善，應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，診斷的有效性不斷提高.總的來說，滾動(dòng)軸承故障診斷的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：第一階段：利用低頻信號(hào)接收法診斷階段20世紀(jì)60年代中期，由于快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)的出現(xiàn)(1965年

10、)和發(fā)展，低頻信號(hào)接收法得到了很大的發(fā)展。低頻信號(hào)接收法是將軸承上由傳感器檢測(cè)到的寬頻信號(hào)直接進(jìn)行頻譜分析，或者信號(hào)經(jīng)過低通濾波，去除高頻成分后在作頻譜分析，從頻譜上觀察主要譜峰。如果某一譜峰對(duì)應(yīng)的頻率與理論計(jì)算軸承元件的間隔頻率相一致，則表示該元件上存在故障。這種方法對(duì)于低頻成分能量較大，外來干擾較小的信號(hào)，理論上說應(yīng)該是可行的，但實(shí)際運(yùn)行中的軸承，因?yàn)楣收蠜_擊的能量很小，而軸承、齒輪的工藝誤差誘發(fā)的振動(dòng)能量比它要大得多。因此，直接利用低頻信號(hào)接收法得到的譜圖往往譜線密集，模糊不清，很難鑒別出故障信號(hào)。目前很少直接用這種方法去識(shí)別軸承故障，有些僅是用這種頻譜來確定軸承元件的固有頻率。第二階段

11、：利用沖擊脈沖法診斷階段在60年代末期，首先由瑞典SPM儀器公司開發(fā)出沖擊脈沖計(jì)，根據(jù)沖擊脈沖的最大幅值來診斷軸承故障。滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中，如果滾動(dòng)體接觸點(diǎn)進(jìn)入表面缺陷區(qū)（剝落、裂紋、凹坑和高低不平的粗糙區(qū)），就將發(fā)生低頻沖擊，并且以不連續(xù)的沖擊脈沖波形式傳遞到軸承座上。雖然沖擊脈沖波形很快被衰減下去，累積的能量很小。然而，在這個(gè)沖擊力作用下，軸承元件或結(jié)構(gòu)的某一部分可能被激發(fā)起它的固有頻率。盡管沖擊脈沖的重復(fù)頻率遠(yuǎn)低于軸承的固有頻率，但只要這個(gè)沖擊產(chǎn)生的高階頻率落在軸承固有頻率的通帶內(nèi)，也會(huì)激起軸承系統(tǒng)的共振現(xiàn)象。共振的高頻波中包含了低頻沖擊和隨機(jī)干擾的幅值調(diào)制波，經(jīng)過窄帶濾波和包絡(luò)檢波后的信

12、號(hào)幅值大小就反映了沖擊力的大小，也就反應(yīng)了滾動(dòng)軸承工作表面的故障狀況。第三階段：利用共振解調(diào)法診斷階段共振解調(diào)法也稱為包絡(luò)檢波頻譜分析法。1974年，美國(guó)波音公司的DRHarting發(fā)明了一項(xiàng)叫做“共振解調(diào)分析系統(tǒng)”的專利，這就是我國(guó)現(xiàn)在統(tǒng)稱的“共振解調(diào)技術(shù)”的雛形。共振解調(diào)法與沖擊脈沖法的基本原理類似，但能做到更精確的診斷。沖擊脈沖法只能給出軸承損傷程度的指標(biāo)，一般來說并不能判斷軸承的損傷部位；而共振解調(diào)法不僅能判斷軸承的損傷程度，還可以通過頻譜分析指示出軸承的損傷部位。共振解調(diào)法也是利用軸承或檢波系統(tǒng)作為諧振體，把故障沖擊產(chǎn)生的高頻共振響應(yīng)波放大，通過包絡(luò)檢測(cè)方法變?yōu)榫哂泄收咸卣餍畔⒌牡皖l

13、波形，然后采用頻譜分析法找出故障的特征頻率（間隔頻率），從而確定故障的類型以及故障發(fā)生在軸承的哪一元件上。共振解調(diào)法適用于軸承故障的早期診斷。因?yàn)樵缙诠收戏浅］p微，它引起的沖擊脈沖強(qiáng)度非常小，所以其振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的故障特征很不明顯，用一般方法很難辨別出來。采用共振解調(diào)技術(shù)由于放大（諧振）和分離（帶通濾波）了故障特征信號(hào)，極大地提高了信噪比，所以能比較容易地診斷出故障來。第四階段：開發(fā)以微機(jī)為中心的滾動(dòng)軸承故障診斷系統(tǒng)階段20世紀(jì)90年代以來，隨著微機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，開發(fā)以微機(jī)為中心的滾動(dòng)軸承故障診斷系統(tǒng)引起了國(guó)內(nèi)外研究者的重視。微機(jī)信號(hào)分析和故障診斷系統(tǒng)不但具有靈活性高，適應(yīng)性強(qiáng)，易于維護(hù)和升級(jí)的

14、特點(diǎn)，而且易于推廣和應(yīng)用。滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向近些年，故障診斷的新技術(shù)和新方法層出不窮，人工智能和計(jì)算機(jī)在軸承故障診斷中的應(yīng)用越來越廣泛，今后的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下方面：時(shí)域分析和頻譜分析在軸承故障診斷中的應(yīng)用將日趨完善；對(duì)于軸承故障診斷的理論和方法進(jìn)一步深入研究，并且各種研究成果將會(huì)逐步應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)；故障診斷智能系統(tǒng)進(jìn)一步的深入研究，多種軸承故障分析方法相結(jié)合，如小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊識(shí)別與小波分析相結(jié)合等新分析方法應(yīng)用智能專家系統(tǒng)，提高診斷的效率和準(zhǔn)確率；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。本課題主要研究?jī)?nèi)容本文分析研究了滾動(dòng)軸承的常見失

15、效形式及其特征，總結(jié)滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理和振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)，研究了滾動(dòng)軸承信號(hào)處理及故障診斷的方法，搭建了滾動(dòng)軸承故障診斷系統(tǒng)，采用較為先進(jìn)、成熟的故障診斷方法，對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷。本文的主要內(nèi)容如下:第一章：緒論。簡(jiǎn)要介紹了本課題研究的意義、滾動(dòng)軸承故障診斷方法、滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)發(fā)展概況、發(fā)展方向。第二章：滾動(dòng)軸承的故障特征分析。分析滾動(dòng)軸承的主要失效形式和原因，分析計(jì)算滾動(dòng)軸承的理論特征頻率和固有振動(dòng)頻率，研究滾動(dòng)軸承的故障信號(hào)特征。第三章：滾動(dòng)軸承故障診斷方法研究。包括時(shí)域方法、頻域方法，對(duì)各種方法的特點(diǎn)進(jìn)行了比較。第四章：滾動(dòng)軸承故障診斷系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。在滾動(dòng)軸承故障診斷方法理論的基礎(chǔ)

16、上搭建基于Matlab的滾動(dòng)軸承故障診斷系統(tǒng)，對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。第五章：滾動(dòng)軸承實(shí)測(cè)信號(hào)分析。通過對(duì)采集的滾動(dòng)軸承實(shí)測(cè)信號(hào)分析，驗(yàn)證各種診斷方法的優(yōu)劣和滾動(dòng)軸承的故障特征。第二章滾動(dòng)軸承的故障特征分析2.1概述滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的重要零件，它在各個(gè)機(jī)械部門中的應(yīng)用最為廣泛。它的運(yùn)行質(zhì)量直接影響整臺(tái)設(shè)備的工作性能（包括精度，可靠性，壽命等）。一般來說對(duì)滾動(dòng)軸承采用以設(shè)計(jì)壽命為限的定時(shí)進(jìn)行維修。但是，如前文所述這種維修制度會(huì)對(duì)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行帶來一定的影響。一方面，對(duì)超過設(shè)計(jì)壽命而運(yùn)行完好的滾動(dòng)軸承拆下來作報(bào)廢處理，造成浪費(fèi)；另一方面，已處于失效狀態(tài)的軸承繼續(xù)使用會(huì)造成整機(jī)運(yùn)行性能的下降，甚

17、至?xí)劤蓢?yán)重的事故。因此必須加強(qiáng)滾動(dòng)軸承的監(jiān)測(cè)工作，改傳統(tǒng)的定期維修為預(yù)知性維修，最大限度地發(fā)揮軸承的工作潛力，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承是有內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等元件組成。內(nèi)圈、外圈分別與軸頸及軸承座孔裝備在一起。在大多數(shù)情況下外圈不動(dòng)，而內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，它使相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。滾動(dòng)體的形式有球形、圓形、錐柱形和鼓形等。滾動(dòng)體可在內(nèi)、外圈滾道上進(jìn)行滾動(dòng)。滾動(dòng)軸承的主要失效形式及原因由于滾動(dòng)軸承的材料缺陷，加工或裝配不當(dāng)，潤(rùn)滑不良，水份和異物侵入，腐蝕以及過載等原因都可能導(dǎo)致早期損壞。當(dāng)然，即使在安裝、潤(rùn)滑和使用維護(hù)都正常的

18、情況下，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承也會(huì)出現(xiàn)疲勞剝落和磨損等現(xiàn)象影響機(jī)器的正常工作。概括起來滾動(dòng)軸承的主要故障形式有:塑性變形軸承轉(zhuǎn)速n1rmin時(shí)，其損壞形式主要失效形式是塑性變形，這與接觸表面的最大擠壓應(yīng)力有關(guān)（如工作負(fù)荷過重，熱變形影響，過大的沖擊載荷等）。按彈性理論分析，接觸表面的最大擠壓應(yīng)力發(fā)生在受力最大的一個(gè)滾動(dòng)體與軸承內(nèi)圈的接觸點(diǎn)處，其損壞的特征是滾道上形成一個(gè)個(gè)小圓穴（凹痕），使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪聲。疲勞剝落滾動(dòng)體在滾道上由于反復(fù)承受載荷，工作到一定時(shí)間后，首先在接觸表面一定深度處形成裂紋（該處的切應(yīng)力最大），然后逐漸發(fā)展到接觸表面，使表層金屬呈片狀剝落下來，形成剝落凹

19、坑，即形成疲勞剝落。疲勞剝落使軸承在工作時(shí)發(fā)生沖擊性振動(dòng)。在正常工作條件下，疲勞剝落是軸承的主要失效形式。磨損或擦傷滾動(dòng)體與滾道之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及外界污物的侵入，是軸承工作表面產(chǎn)生磨損的直接原因。潤(rùn)滑不良，裝配不正確均會(huì)加劇磨損或擦傷。磨損量較大時(shí)，軸承游隙增大，不僅降低了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，也會(huì)帶來機(jī)器的振動(dòng)和噪聲，對(duì)精密機(jī)械用的軸承，磨損量就成為決定軸承使用壽命的主要因素。銹蝕和電蝕銹蝕是由于空氣中或外界的水分帶入軸承中，或者機(jī)器在腐蝕性介質(zhì)中工作，軸承密封不嚴(yán)，從而引起化學(xué)腐蝕。銹蝕產(chǎn)生的銹斑使軸承工作表面產(chǎn)生早期剝落，而端面生銹則會(huì)引起保持架磨損。電蝕主要是轉(zhuǎn)子帶電，在一定條件下，電流擊穿

20、油膜產(chǎn)生電火花放電，使軸承工作表面形成密集的電流凹坑。斷裂軸承零件的裂紋和斷裂是最危險(xiǎn)的一種失效形式，這主要是由于軸承超負(fù)荷運(yùn)行、金屬材料有缺陷和熱處理不良引起的。轉(zhuǎn)速越高，潤(rùn)滑不良，軸承在軸上壓配過盈量太大以及過大的熱應(yīng)力會(huì)引起裂紋和斷裂。膠合膠合指滾道和滾動(dòng)體表面由于受熱而局部融合在一起的現(xiàn)象。常發(fā)生在潤(rùn)滑不良、高速、重載、高溫、起動(dòng)加速度過大等情況下。由于摩擦發(fā)熱，軸承零件可以在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度，導(dǎo)致表面灼傷，或某處表面上的金屬粘附到另一表面上。保持架損壞通常，由于裝配或使用不當(dāng)而引起保持架發(fā)生變形，從而就可能增加保持架與滾動(dòng)體之間的摩擦，甚至使某些滾動(dòng)體卡死而不能滾動(dòng)，或者由于

21、保持架與內(nèi)外滾道發(fā)生摩擦等均可能引發(fā)保持架損壞，導(dǎo)致振動(dòng)、噪聲與發(fā)熱增加。ChapterIIntroductionThemainsignificanceofthisresearchMachineryfaultdiagnosistechnologyhasdevelopedtoidentifyscientificmachineorrunningstateinnearly40years.Itistoadapttotheneedoftheactualengineeringandtheformationofinterdisciplinarycomprehensivediscipline.Whatitst

22、udiesisthemachineortheunitrunningstatuschangeinthediagnosticmessagereflection.Itisthetechnologybythemachineruninphysicalphenomenon(sound,vibration,soundlaunch,hotphenomenonandsoon)embarksinfersthemachinecontentbreakdownandisonekindoftypicalreverseengineering.Startedfromthe1960s,alongwiththemachineco

23、nsummates,thecomplicationandtheautomationunceasinglythemechanicalfaultdiagnosistechnologyhasdeveloped,andwiththecontemporarysciencesandtechnologysfrontscienceunion,hasmadetheamazingprogress.Therollingbearingisonekindofgeneralpartineachkindofrevolvingmachineryapplies.Rollingelementbearingisoneofthemo

24、stwidelyusedgeneralpartofrotatingmachinery,andoneofthemosteasilydamagedpartsofmechanicalequipment.Alotofmechanicalfailureisrelevanttothestateofrollingelementbearings.Itisestimatedthatabout30percentofmechanicalfailureiscausedbyitsfaultintherotatingmachinewithrollingelementbearings.Itisobviousthattheq

25、ualityofrollingelementbearingshasagreatimpactontheworkingconditionofelectromechanicalsystems.Becauseofwrongdesign,poorworkingconditionorajumpheavyload,bearingwillbedamagedandworseduringtherunningtime.Soatpresent,thefaultdiagnosisofrollingelementbearingsisaresearchhotspot.Butcompareswithothersparepar

26、ts,therollingbearinghasaverymajorcharacteristic,thisisitslifeleavesthedivergencetobeverybig.Becauseinthematerial,theworkingaccuracy,theheattreatmentandtheassemblyqualityandsoonvariousaspectsisimpossibleidentical,causesonebatchoftypes,thesizesamebearing,evenifworksunderthesamecondition,lifeisdifferen

27、tforeachbearing,anddifferenceupdozensoftimes.Asaresultofbearingsthischaracteristic,ithasthiskindofsituationintheactualuse:Somebearingshavesignificantlyexceededdesignlifeandworkisstillintact;somebearingshavenotachievedthedesignlifetopresentthebreakdown.Therefore,ifcarriesonaccordingtothedesignlifetot

28、hebearingfixedtimeservices,thenhasthefollowingsituation:Ontheonehand,thebearingsurpassesthedesignlife,butworkscompletethebearingopensdowntakesabandonmentprocessing,createsthewaste;Ontheotherhand,thebearinghasnotachievedthedesignlifetopresentthebreakdowntoinsistfixedtimeserviceswhendismantlestheincom

29、ingtelegramtobewaste,causesthemachineryafterthebearingpresentsthebreakdownandopensdowninthisperiodoftimetoworktheprecisiontodrop,hasnotpresentedthebreakdowntothemaintenancetime,causestheentiremachinerytopresenttheseriousaccident.Therefore,totheimportantusesbearingsettledwhentheserviceisveryunscienti

30、fic,mustcarryontheoperatingmodemonitorandthefailurediagnosis,changestraditionaltheregularserviceistheforecastingservice,likethisbothcanmaintainequipmentssoundconditionfrequently,andcanusebearingsservicelifefully,thustheextensionoverhaultime,reducestheoverhaultime,reducesthedisasterdumptolose.Therefo

31、re,rollingbearingsoperatingmodemonitorandthefailurediagnosisbringtothedomesticandforeignmanytechnicalpersonnelsattention.RollingbearingfailurediagnosismethodRollingbearingsoperatingmodemonitorandthefailurediagnosisarethroughtotherollingbearinginformationandsoonvibrationwhich,noise,temperature,operat

32、ionalparameter,smell,divulgingdisplaysundereachkindofoperatingmodemonitorsandthegeneralizedanalysistoitsactivestatus,thebreakdowntypeandthebreakdownorderofseveritycarryonthequalitysyntheticevaluationtheprocess,mainlyincludestheexaminationexperimenttechnology,thesignalprocessingtechnology,thepatternr

33、ecognitiontechnologyandtheforecastappraisaltechnology4basicstrokes,thusrealizestheexaminationandthediscoveryexceptionally,thediagnosismalfunctionandthespot,theanalysisbreakdowntype,proposesthediagnosisplanandthediagnosisconclusiongoal.Atpresent,accordingtothebreakdownmonitorandthediagnosistechnology

34、mechanismsdifference,rollingbearingsfailurediagnosistechnologymainlyincludes:VibrationsignalmonitordiagnosistechnologyIneachbearingfailurediagnosismethod,thevibrationexaminationisthemostcommonlyusedonemethod.Whenthebearingpartsactivefacepresentswearyflaking,theindentationorthelocalizedcorrosion,inth

35、ebearingmovementwillpresenttheperiodicsignalimpulse.Thiskindofperiodicsignalmaybyinstallthesensor(speedoracceleration)receivesonthebearingseat,throughtovibratesthesignaltheanalysistobepossibletorealizetotherollaxisundertakestotransporttherowstatethemonitorandthediagnosis.Noisesignalmonitordiagnosist

36、echnologyThismethodisjudgesitsbreakdownthroughrollingbearingsinmovementprocessnoise.Carriesonbearingsfailuredetectionwiththenoiselaw,themeritdoesnotneedtocontactwasmeasuredthatthebearingmayobtainthedetectionsignal;itsmalpracticeisseparatesthebearingunusualsoundsignalverydifficultlyfromenvironmenteac

37、hkindofstatic.Therefore,thenoiselawsareverygenerallyfewareused.Butthesuccessexamplealsohas,isinstallsthemicrophoneonthedirectivestrongparabolasounder,collectssoundsignalwhichthebearingsendsout,andremovesotherstaticwiththereversefilter,examinesthebearingdifferentsound.Temperaturesignalmonitordiagnosi

38、stechnologyThroughinstallsinthebearingseat(orboxbody)placetemperaturesensormonitortemperature,judgesthebearingtoworkwhethernormally.Thetemperaturemonitoringtothebearingload,thespeedandthelubricationsituationschangereflectionisquitesensitive,particularlythebearingoverheatedphenomenonwhichcausestothei

39、nsufficientlubricationisverysensitive.Therefore,becausethiskindofsituationisquiteeffective.But,whenthebearingpresentssuchastheearlypitting,flaking,theslightattritionandsoonquitesmallbreakdown,thetemperaturemonitoringbasicallyhadnotreflectedthatisonlywhenthebreakdownachievescertainorderofseverity,can

40、monitorwiththismethod.Therefore,thetemperaturemonitoringisnotsuitableforthepitting,partialflakingandsoonso-calledpartialdamageclassbreakdown.OiltypeanalysismonitordiagnosistechnologyTheoiltypeanalyticmethodoiltypeanalyticmethodhasthespectralanalysisandthehardspectrumanalyzestwobroadheadings.Thebeari

41、ngattritionpellethasclosecontactingwithitsworkingcondition.Thespectralanalysismethodhasmanykinds,butthecommongroundusesthespectralanalysis,determinesinthefatliquortocontaineachmetallicelementingredientandthecontent,judgesincludesismeasuredtheelementthesparepartwearconditionandthedegree.Thehardspectr

42、umanalysismethodhastheattritionpelletlubricatingoilthroughastrongmagneticfield,underthestrongmagneticfieldsfunction,theabrasiveprecipitatesaccordingtocertainruleonthehardspectrumpiece,thehardspectrumpiecemaymakethequalitativeobservationoronthehardspectrummicroscopetestsonthequotainstrument,according

43、totheabovejudgesbearingsworkingcondition.Theoiltypeanalyticmethodsuitsinusingthelubricationoillubricationbearingsfailurediagnosis,forusesthebearingwhichthefatlubricatestobedifficult.Moreover,thismethodeasilythepelletinfluencewhichfallsdownothernon-bearingfailure;Usesintheoff-linemonitorway,likethisw

44、illcausecertainbitdrop-out;Theinformationcontentisbigandismixed,namelyhastheimagealsotohavethedigit,dependsuponthemanpowertomanageisverydifficult.Therefore,thismethodhastheverybiglimitation.LubricantfilmresistancemonitordiagnosistechnologyThebearinghasthegoodlubricates,asaresultofthelubricantfilmfun

45、ction,betweentheaddendumcirclehastheverybigresistance.Thereforethroughsurveysbetweenthebearings,theaddendumcircleresistancemayexceptionallymakethejudgmenttothebearing.Itscharacteristicismayusetheidenticaljudgmentstandardtothedifferentoperatingmodecondition,issuitablesituationwhichappearsexternallyin

46、therotationaxis,tothesurfacescaling,theindentation,thecrackandsoonunusualdiagnosiseffectisquitebad.Alongwithsciencesandtechnologysunceasingdevelopment,somenewmonitortechnologyappearsunceasinglyandappliesinrollingbearingsoperatingmodemonitorandthediagnosis,forexample:Soundlaunchtechnology,opticalfibe

47、rtechnologyandsoon.Butwiththelimitation,thistechnicaltruepopularizationappliesforvariousreasonsintheactualrollingbearingfailurediagnosisalsohassectionofdistances.RollingbearingfailurediagnosistechnologydevelopmentsurveyRollingbearingsfailurediagnosistechnologystartedprobablyinthe1960s.Themostprimiti

48、vebearingfailurediagnosismethodislistensthestickcontactbearingportion,whetherthereisdependsuponthesenseofhearingtojudgethebreakdown.Afterwardusedvarioustypesvibrationmetergradually,themeasuringapplianceandusingthevibrationdisplacement,whetherthereisthespeedortheaccelerationroot-mean-squarevaluejudge

49、sthebearingbreakdown.Alongwithtorollingbearingskinematics,thedynamicsdeepresearch,vibratedthesignalmediumfrequencyingredientandthebearingpartgeometrysizeandtheflawtyperelationsregardingthebearinghadthequiteclearunderstanding,inadditionthefastFourniertransformation(FFT)technologysdevelopment,foundede

50、xaminedandthediagnosisbearingbreakdownefficientpathwiththefrequencyrangeanalyticmethod.Inseveraldozensyeardevelopmenttime,eachmethodandtheskillhave,thedevelopmentandtheconsummationunceasingly,theapplicationdomainexpandunceasingly,thediagnosisvalidityenhancesunceasingly.Generallyspeaking,therollingbe

51、aringfailurediagnosissdevelopmenthasexperiencedthefollowingseveralstages:Thefirststage:Usesthelow-frequencysignalreceptiondiagnosisstageInthemid-1960s,becausethefastFourniertransformation(FFT)technologysappearance(in1965)andthedevelopment,thelow-frequencysignalreceptionobtainedtheverybigdevelopment.

52、Thelow-frequencysignalreceptionisthebroadbandsignalwhichexaminesfromthesensorcarriesondirectlythebearingonthespectralanalysis,orsignalafterlow-passfiltering,aftereliminationhigh-frequencycomponent,inmakesthespectralanalysis,observesthemainspectrumpeakfromthefrequencyspectrum.Ifsomespectrumpeakcorres

53、pondencefrequencywiththeoreticalcalculationbearingpartsspacingfrequencyconsistent,thenexpressesonthisparttohavethebreakdown.Thismethodisbigregardingthelowfrequencyingredientenergy,theexternaldisturbancesmallsignal,shouldbetheoreticallyspeakingfeasible,butactualmovesthebearing,isverysmallbecauseofthe

54、breakdownimpactsenergy,butthebearing,gearscrafterrorsuggestionsvibrationalenergymustbemuchbiggerthanit.Therefore,thedirectuselow-frequencysignalreceptionobtainsthespectrogramthespectrallineisoftencrowded,slurred,verydifficulttodistinguishcrashesthesignal.Atpresentareveryfewdistinguishesthebearingbre

55、akdowndirectlywiththismethod,someisonlydeterminesthebearingpartsnaturalfrequencywiththiskindoffrequencyspectrum.Thesecondstage:UsingshockpulselawdiagnosisstageInthelate60s,firstdevelopstheshockpulseideabySwedenSPMInstrumentCompany,diagnosesthebearingbreakdownaccordingtoshockpulsesgreatestpeak-to-pea

56、kvalue.Rollingbearinginrevolution,iftherollingbodycontactpointentersthesurfacedefectarea(flaking,crack,pitandunevenrougharea),willhavethelowfrequencyimpact,andtransmitsonthebearingseatbynotthecontinualimpactpulsewaveform.Althoughtheshockpulseprofileweakensveryquickly,theaccumulationenergyisverysmall

57、.However,underthisimpactactionofforce,thebearingpartorstructuresomepartispossiblystimulateditsnaturalfrequency.Althoughshockpulsesrecurrencerateislowerthanbearingsnaturalfrequencyfar,butthehigherorderfrequencywhich,solongasthisimpactproducesfallsonthebearingnaturalfrequencypassband,alsowillarousethe

58、bearingsystemsresonanceeffect.Intheresonatinghigh-frequencywavehascontainedthelowfrequencyimpactandtherandomdisturbancepeak-to-peakvaluemodulatingwave,hasreflectedtheimpulsesizeafterthenarrowbandfilteringandenvelopedetectionssignalpeak-to-peakvaluesize,alsorespondedtherollingbearingactivefacebreakdo

59、wncondition.Thethirdstage:UsingresonatingdemodulationlawdiagnosisstageTheresonatingdemodulationlawisalsocalledtheenvelopedetectionfrequencyspectrumanalyticmethod.in1974,USBoeingsDRHartinghasinventedanamed“theresonatingdemodulationanalysissystem”thepatent,thisisourcountryiscallednow“theresonatingdemo

60、dulationtechnology”theembryonicform.Theresonatingdemodulationlawandshockpulsesmethodbasicprincipleissimilar,butcanachieveamoreprecisediagnosis.Theshockpulselawcanonlygivethebearingextentofdamagethetarget,generallyspeakingcannotjudgebearingsdamagespot;Butresonatesthedemodulationlawnotonlytobeabletoju