《軸承聲音故障判斷》課件

軸承聲音故障判斷軸承是機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響設(shè)備的正常工作。軸承聲音故障判斷是機(jī)械故障診斷的重要手段，通過(guò)分析軸承發(fā)出的聲音，可以判斷軸承的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患。課程目標(biāo)軸承聲音故障識(shí)別學(xué)習(xí)識(shí)別各種軸承故障產(chǎn)生的聲音特點(diǎn)，例如內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架等故障的聲音。故障診斷方法學(xué)習(xí)了解時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)頻域分析等方法，并學(xué)習(xí)如何提取聲音信號(hào)特征參數(shù)。診斷流程掌握熟悉軸承故障診斷流程，包括聲音采集、信號(hào)分析、特征提取、診斷決策樹(shù)等步驟。實(shí)際應(yīng)用案例通過(guò)分析實(shí)際案例，學(xué)習(xí)如何將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際故障診斷，提升診斷準(zhǔn)確率。軸承聲音基礎(chǔ)知識(shí)11.軸承類(lèi)型軸承分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩種類(lèi)型。22.軸承結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承包括內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等部件。33.聲音產(chǎn)生原因軸承在工作過(guò)程中，滾動(dòng)體與滾道之間會(huì)產(chǎn)生摩擦和碰撞，從而產(chǎn)生聲音。44.聲音特點(diǎn)軸承聲音受軸承類(lèi)型、工作狀態(tài)、負(fù)載等因素影響，聲音特征各不相同。軸承聲音的產(chǎn)生機(jī)理摩擦滾動(dòng)體與軌道、保持架與內(nèi)圈/外圈之間的摩擦是產(chǎn)生聲音的主要原因之一。摩擦?xí)?dǎo)致振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。撞擊滾動(dòng)體在運(yùn)行過(guò)程中與軌道、保持架或其他滾動(dòng)體發(fā)生碰撞，也會(huì)產(chǎn)生聲音。空隙軸承內(nèi)部的空隙，例如滾動(dòng)體與軌道之間的空隙，會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。不平衡軸承內(nèi)部的不平衡，例如滾動(dòng)體尺寸不一致或安裝不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致軸承在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。正常軸承聲音特點(diǎn)頻率低正常情況下，軸承旋轉(zhuǎn)聲音頻率相對(duì)較低，且聲音較為均勻。聲音柔和聲音輕微，不會(huì)出現(xiàn)明顯尖銳或刺耳的聲音，聽(tīng)起來(lái)較為舒適。無(wú)明顯雜音正常工作時(shí)，軸承的聲音中不會(huì)出現(xiàn)明顯的雜音，例如摩擦聲、敲擊聲或振動(dòng)聲。聲音穩(wěn)定在工作狀態(tài)下，軸承聲音不會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。常見(jiàn)軸承故障類(lèi)型內(nèi)圈磨損內(nèi)圈磨損會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體與內(nèi)圈接觸面不均勻，產(chǎn)生異常聲音。外圈磨損外圈磨損會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體與外圈接觸面不均勻，產(chǎn)生異常聲音。滾動(dòng)體疲勞滾動(dòng)體疲勞會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體表面出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生異常聲音。保持架損壞保持架損壞會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體無(wú)法正常滾動(dòng)，產(chǎn)生異常聲音。內(nèi)圈故障聲音特點(diǎn)刮擦聲滾動(dòng)體在內(nèi)圈軌道上滾動(dòng)時(shí)發(fā)生摩擦，發(fā)出刮擦聲。沖擊聲滾動(dòng)體撞擊內(nèi)圈邊緣產(chǎn)生沖擊聲，聲音頻率較高。振動(dòng)聲內(nèi)圈發(fā)生磨損，導(dǎo)致振動(dòng)頻率和幅度變化。外圈故障聲音特點(diǎn)低頻振動(dòng)外圈故障產(chǎn)生的聲音頻率較低，通常為低頻振動(dòng)聲。周期性外圈故障聲音具有周期性，聲音的強(qiáng)度和頻率會(huì)隨著軸承轉(zhuǎn)速的變化而變化。頻率變化外圈故障聲音的頻率會(huì)隨著軸承的轉(zhuǎn)速變化而發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速越快，頻率越高。聲音位置外圈故障聲音通常來(lái)自軸承外圈附近，可以聽(tīng)到明顯的振動(dòng)感。滾動(dòng)體故障聲音特點(diǎn)滾動(dòng)體疲勞滾動(dòng)體疲勞會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體表面出現(xiàn)裂紋或剝落，發(fā)出周期性的敲擊聲。疲勞聲音頻率較高，隨著疲勞程度加劇，敲擊聲會(huì)變得更加明顯。滾動(dòng)體磨損磨損會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體尺寸減小，產(chǎn)生間隙，發(fā)出摩擦聲或沙沙聲。磨損聲音頻率較低，隨著磨損加劇，摩擦聲會(huì)變得更加明顯。保持架故障聲音特點(diǎn)金屬敲擊聲保持架破損，滾動(dòng)體與保持架或軸承座發(fā)生撞擊，產(chǎn)生金屬敲擊聲。摩擦聲保持架磨損，滾動(dòng)體在保持架內(nèi)滑動(dòng)摩擦，發(fā)出摩擦聲。振動(dòng)保持架松動(dòng)，導(dǎo)致軸承振動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)聲。潤(rùn)滑不良故障聲音特點(diǎn)間歇性噪音潤(rùn)滑不良會(huì)導(dǎo)致軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)間歇性的摩擦噪音，聲音通常為尖銳的“吱吱”聲或“沙沙”聲。噪音逐漸加劇隨著潤(rùn)滑油的減少或失效，噪音會(huì)逐漸加劇，最終可能發(fā)展為持續(xù)性的金屬摩擦聲。噪音變化明顯在潤(rùn)滑油不足的情況下，軸承的噪音通常會(huì)在轉(zhuǎn)速變化時(shí)發(fā)生明顯的變化，例如在啟動(dòng)或停止時(shí)噪音會(huì)更明顯。故障聲音識(shí)別技巧11.聲音類(lèi)型區(qū)分正常聲音和異常聲音，如摩擦聲、沖擊聲、嗡嗡聲等。22.聲音變化注意聲音的變化規(guī)律，例如頻率、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、位置等。33.聲音位置通過(guò)聲音定位，確定故障發(fā)生的部位，方便進(jìn)行更精準(zhǔn)的檢查。44.經(jīng)驗(yàn)積累積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，熟悉各種軸承故障聲音的特點(diǎn)，才能更好地識(shí)別故障。聲音采集技巧正確采集軸承聲音信號(hào)，可以提高故障診斷的準(zhǔn)確性。聲音采集過(guò)程需要選擇合適的設(shè)備和方法，確保采集到的聲音信號(hào)清晰、完整。1選擇合適的傳感器使用靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍廣的傳感器2確定合適的采樣頻率根據(jù)軸承轉(zhuǎn)速和聲音信號(hào)頻率選擇合適的采樣頻率3降低噪聲干擾選擇安靜的環(huán)境進(jìn)行采集，并使用消聲裝置降低噪聲干擾4保持信號(hào)一致性在相同條件下采集多組數(shù)據(jù)，確保信號(hào)的一致性聲音信號(hào)分析方法軸承聲音信號(hào)分析方法主要用于提取軸承聲音信號(hào)的特征參數(shù)，以便對(duì)軸承運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷。1時(shí)域分析分析聲音信號(hào)的振幅、頻率和相位等參數(shù)。2頻域分析將聲音信號(hào)變換到頻域，分析不同頻率成分的能量分布。3時(shí)頻域聯(lián)合分析將時(shí)域和頻域分析結(jié)合起來(lái)，更全面地分析聲音信號(hào)特征。時(shí)域分析1直接觀察波形時(shí)域分析通過(guò)直接觀察軸承聲音信號(hào)的波形，識(shí)別信號(hào)的周期性、突變等特征。2振幅和頻率分析分析信號(hào)的振幅和頻率變化，可以判斷軸承的運(yùn)行狀態(tài)，例如，振幅突然增大，頻率發(fā)生變化，可能表明軸承存在故障。3信號(hào)特征提取通過(guò)時(shí)域特征參數(shù)提取，可以更深入地分析軸承的聲音信號(hào)，例如，計(jì)算信號(hào)的峰值、均值、方差等特征參數(shù)。頻域分析1傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，揭示信號(hào)的頻率組成。2頻譜圖以頻率為橫軸，幅值為縱軸，展示不同頻率成分的能量分布。3特征提取識(shí)別軸承故障產(chǎn)生的特定頻率成分，如滾動(dòng)體、內(nèi)圈、外圈的特征頻率。時(shí)頻域聯(lián)合分析時(shí)頻域聯(lián)合分析是一種將時(shí)域分析和頻域分析相結(jié)合的分析方法。1時(shí)頻域聯(lián)合分析結(jié)合時(shí)域和頻域信息2時(shí)域分析分析聲音信號(hào)隨時(shí)間的變化3頻域分析分析聲音信號(hào)的頻率組成通過(guò)將時(shí)域和頻域信息結(jié)合起來(lái)，可以更全面地了解軸承故障的聲音特征。聲音信號(hào)特征提取時(shí)域特征時(shí)域特征分析聲音信號(hào)的振幅和時(shí)間變化信息。頻域特征頻域特征分析聲音信號(hào)的頻率分布和能量信息。時(shí)頻域特征時(shí)頻域特征分析聲音信號(hào)在不同時(shí)刻的頻率變化。信號(hào)特征參數(shù)詳解頻率聲音頻率反映軸承振動(dòng)頻率。振幅振幅表示聲音信號(hào)的強(qiáng)度，反映振動(dòng)的幅度。波形聲音信號(hào)的波形可反映軸承的運(yùn)行狀態(tài)。峰值峰值代表聲音信號(hào)中的最大值，用于判斷故障程度。特征參數(shù)閾值確定經(jīng)驗(yàn)方法根據(jù)大量歷史故障樣本數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析各類(lèi)故障特征參數(shù)的分布情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷不同故障類(lèi)型特征參數(shù)的典型范圍，確定閾值。機(jī)器學(xué)習(xí)方法利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，例如支持向量機(jī)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)學(xué)習(xí)故障特征參數(shù)與故障類(lèi)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)模型訓(xùn)練結(jié)果，確定最佳閾值，提高故障診斷的準(zhǔn)確性和效率。故障診斷決策樹(shù)1特征提取提取軸承聲音特征參數(shù)2閾值判斷將特征參數(shù)與閾值進(jìn)行比較3故障判定根據(jù)比較結(jié)果判定故障類(lèi)型4診斷結(jié)果輸出診斷結(jié)果，包括故障類(lèi)型和程度故障診斷決策樹(shù)是一種常用的故障診斷方法，它將故障診斷過(guò)程分為多個(gè)步驟，每個(gè)步驟都有相應(yīng)的決策規(guī)則。常見(jiàn)故障診斷實(shí)例1例如，一臺(tái)大型風(fēng)機(jī)軸承發(fā)出異常的“咯咯”聲，聲音頻率較低，且伴隨間歇性的振動(dòng)。通過(guò)聲音信號(hào)分析，發(fā)現(xiàn)信號(hào)中存在明顯的沖擊信號(hào)，頻率約為100Hz，并且沖擊信號(hào)的幅值隨著時(shí)間推移而逐漸增大。根據(jù)這些信息，可以初步判斷軸承存在內(nèi)圈損傷，且損傷程度正在加劇。常見(jiàn)故障診斷實(shí)例2滾動(dòng)體磨損會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)和噪音增加，并影響軸承的使用壽命。通過(guò)聲音信號(hào)分析，可以識(shí)別滾動(dòng)體磨損產(chǎn)生的高頻沖擊信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)特征提取和閾值判斷，確定滾動(dòng)體磨損程度。此實(shí)例展示了如何利用聲音信號(hào)分析技術(shù)，快速有效地識(shí)別滾動(dòng)體磨損故障。常見(jiàn)故障診斷實(shí)例3案例：某電機(jī)軸承運(yùn)行時(shí)發(fā)出異常噪聲，懷疑滾動(dòng)體出現(xiàn)磨損。診斷步驟：采集軸承運(yùn)行聲音，并進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻域聯(lián)合分析。分析結(jié)果：在時(shí)域信號(hào)中發(fā)現(xiàn)明顯的沖擊脈沖，頻域信號(hào)顯示高頻成分增強(qiáng)，時(shí)頻域圖譜顯示高頻成分隨時(shí)間推移逐漸增強(qiáng)。診斷結(jié)論：軸承滾動(dòng)體存在磨損，建議更換軸承。常見(jiàn)故障診斷實(shí)例4滾動(dòng)體疲勞剝落會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)出異常聲音，如“砰砰”聲或“咔嗒”聲。聲音頻率較高，且隨著負(fù)載增加，聲音逐漸變大。滾動(dòng)體疲勞剝落嚴(yán)重時(shí)，軸承可能出現(xiàn)卡死或轉(zhuǎn)動(dòng)不順暢的情況，影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。及時(shí)更換滾動(dòng)體或軸承可以解決問(wèn)題。診斷流程總結(jié)11.聲音采集使用專業(yè)設(shè)備采集軸承運(yùn)行聲音。22.信號(hào)分析對(duì)采集到的聲音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析。33.特征提取提取聲音信號(hào)特征參數(shù)，例如頻率、幅值等。44.故障診斷根據(jù)特征參數(shù)與故障類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，判斷軸承故障類(lèi)型。診斷結(jié)果輸出故障類(lèi)型輸出軸承具體的故障類(lèi)型，例如內(nèi)圈損傷、外圈損傷、滾動(dòng)體損傷、保持架損傷、潤(rùn)滑不良等。故障程度描述故障的嚴(yán)重程度，例如輕微損傷、嚴(yán)重?fù)p傷、即將失效等，并提供相應(yīng)的建議。診斷結(jié)論根據(jù)診斷結(jié)果，給出最終的診斷結(jié)論，例如軸承需要更換、軸承可以繼續(xù)使用、需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)等。建議根據(jù)診斷結(jié)果，給出相應(yīng)的建議，例如更換軸承、調(diào)整潤(rùn)滑方式、進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)等。診斷效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性是評(píng)價(jià)診斷效果的關(guān)鍵指標(biāo)。通過(guò)評(píng)估診斷結(jié)果與實(shí)際故障情況的匹配度，可以衡量診斷方法的有效性。效率診斷時(shí)間和診斷效率是評(píng)價(jià)診斷效果的重要指標(biāo)。更快的診斷速度可以有效提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本?？山忉屝栽\斷結(jié)果的可解釋性對(duì)于用戶理解診斷過(guò)程至關(guān)重要。清晰的診斷過(guò)程和結(jié)果分析有助于用戶理解故障原因，并采取相應(yīng)的措施。經(jīng)濟(jì)效益診斷結(jié)果可以幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)備使用壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)