轴承故障诊断

1、试验台滚动轴承故障诊断轴承故障诊断步骤：轴承故障诊断步骤：n 1.时域分析时域分析n 2.简易诊断简易诊断-统计特征值计算统计特征值计算n 3.故障趋势分析故障趋势分析n 4.频域分析频域分析轴承数据和轴承元件的通过频率：轴承数据和轴承元件的通过频率：表一表一表二表二轴承轴承型号型号中经中经D压力压力角角a内圈内圈转速转速N620753.55mm01450r/min转频转频fr外圈故外圈故障频率障频率fo内圈故内圈故障频率障频率fi滚动滚动体故体故障频障频率率fd24.17Hz87Hz130Hz50Hz时域分析时域分析：采样频率：fs=16384Hz;采样长度：N=16380；00.10.20

2、.30.40.50.60.70.80.91-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.50.6tamplitudetime domian轴承完好是的时域图 说明：说明： 振幅明显增大，概率密度分布有矮胖型变为瘦高型，轴承振幅明显增大，概率密度分布有矮胖型变为瘦高型，轴承可能存在冲击故障可能存在冲击故障-0.4-0.200.20.40.60.8102004006008001000120014001600概 率 密 度 分 布00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-50-40-30-20-1001020304050tamplitudetime domian轴承有9个点

3、蚀坑时的时域图-15-10-505101520050010001500200025003000350040004500概 率 密 度 分 布倒频谱分析：倒频谱分析：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-5-4-3-2-1012345x 10-3X: 0.01129Y: 0.001141倒 频 谱其倒数为其倒数为88Hz从图上明显可以看出有从图上明显可以看出有88Hz的频率，理论计算得到外圈的故障频的频率，理论计算得到外圈的故障频率为率为87,012Hz由倒频谱可以推断轴承外圈有故障。由倒频谱可以推断轴承外圈有故障。结果分析：结果分析：统计特征值的计算：统计特征值的计算：

4、在在Matlab中通过程序计算得到轴承的统计特征值如下表所示：中通过程序计算得到轴承的统计特征值如下表所示：统计特征值统计特征值峰值、有效值峰值、有效值 滚动轴承振动加速度信号的峰滚动轴承振动加速度信号的峰值和有效值的变化情况如右边值和有效值的变化情况如右边两图所示，其中状态编号两图所示，其中状态编号09表表示点蚀坑个数，示点蚀坑个数，“0”表示未发表示未发生故障的轴承，编号生故障的轴承，编号“9”则表则表示故障最严重的情况。从图中示故障最严重的情况。从图中可以看出峰值和有效值明显增可以看出峰值和有效值明显增大，说明轴承出现了故障，故大，说明轴承出现了故障，故障有不断劣化的趋势。障有不断劣化的

5、趋势。峭度指标的变化趋势如上图所示，从图中可以看出峭度指标有明显峭度指标的变化趋势如上图所示，从图中可以看出峭度指标有明显的增大趋势，说明滚动轴承出现了故障，并且在不断劣化。的增大趋势，说明滚动轴承出现了故障，并且在不断劣化。通过对上述滚动轴承的统计特征值的定量分析，看出振动信号的峰通过对上述滚动轴承的统计特征值的定量分析，看出振动信号的峰值和有效值明显增大，波形指标的值比较大，峰值指标和峭度指标值和有效值明显增大，波形指标的值比较大，峰值指标和峭度指标也在增加，这样可以初步断定轴承发生了故障，且故障在进一步劣也在增加，这样可以初步断定轴承发生了故障，且故障在进一步劣化。化。统计特征值统计特征

6、值峭度指标峭度指标故障趋势分析：故障趋势分析：024681012142468101214 X: 12.55Y: 10.01点 蚀 坑 数峭度指标X: 13.49Y: 10.01y1(3次 拟 合 )y2(4次 拟 合 )经过对峭度指标的经过对峭度指标的4次曲线拟合，算出当峭度指标等于次曲线拟合，算出当峭度指标等于10时，时，轴承的剩余寿命为外圈产生轴承的剩余寿命为外圈产生4.5个点蚀坑的时间。个点蚀坑的时间。经过拟合误差分析得经过拟合误差分析得到：到：3次拟合时残差平方和次拟合时残差平方和为为2.0538，4次拟合次拟合时残差平方和为时残差平方和为2.0516，所以选择，所以选择4次拟合精度高

7、一点。次拟合精度高一点。结果分析：结果分析：从频谱图中可看出，激起了很大的能量，产生大量的边从频谱图中可看出，激起了很大的能量，产生大量的边带，且幅值很大，说明轴承有故障。带，且幅值很大，说明轴承有故障。频域分析频域分析幅值谱、功率谱幅值谱、功率谱050010001500200025003000350040004500500000.511.5f幅值幅 值 谱050010001500200025003000350040004500500000.511.529个 坑 功 率 谱01000200030004000500000.20.4f幅值幅 值 谱01000200030004000500000.0

8、50.10个 坑 功 率 谱频域分析：频域分析：低频域段细化谱分析低频域段细化谱分析0501001502002503003504004505000500100015002000X: 87.89Y: 1402频 率 /HZ幅值/(mm/s2)轴 承 bear5低 频 段 细 化 频 谱X: 174.8Y: 462.7X: 265.6Y: 582.5如图所示对轴承的低频段进行如图所示对轴承的低频段进行细化分析，当轴承没发生故障细化分析，当轴承没发生故障时，如右图所示低频幅值非常时，如右图所示低频幅值非常小，找不出故障频率；在小，找不出故障频率；在bear5中可以找到中可以找到87.89Hz及及其倍

9、频成分，说明轴承可能是其倍频成分，说明轴承可能是外圈出现故障。外圈出现故障。01002003004005006007008009001000050100150频 率 /HZ幅值/(mm/s2)轴 承 bear0低 频 段 细 化 频 谱细化谱分析：细化谱分析：01002003004005006007008009001000010002000300040005000600070008000X: 86.91Y: 1690频 率 /HZ幅值/(mm/s2)X: 173.8Y: 757.5X: 260.7Y: 1828X: 347.7Y: 1964X: 435.5Y: 5561X: 522.5Y: 3

10、664X: 609.4Y: 3350X: 696.3Y: 4180X: 783.2Y: 7685X: 870.1Y: 4387轴 承 bear9低 频 段 细 化 频 谱 上图为上图为bear9轴承低频细化频谱，从图中可以找到频率轴承低频细化频谱，从图中可以找到频率86.91Hz及其谐波及其谐波成分，且其谐波的幅值比较大，与外圈故障频率基本一致，说明外圈出现了成分，且其谐波的幅值比较大，与外圈故障频率基本一致，说明外圈出现了故障，且已经比较严重。故障，且已经比较严重。Hzfr17.24Hzfi50.130Hzfo00.87020040060080010000246810 x 105freque

11、nceamplitude共 振 解 调0100200300400500600700800900100000.20.40.60.811.21.41.61.82x 108X: 25.01Y: 5.392e+007frequenceamplitudeX: 88.02Y: 1.665e+008X: 175Y: 9.359e+007X: 262.1Y: 5.173e+007X: 387.1Y: 1.15e+007共 振 解 调X: 436.1Y: 3.406e+007X: 523.1Y: 2.222e+007X: 697.2Y: 2.669e+007X: 610.1Y: 2.161e+007X: 784.2Y: 2.23e+007X: 871.2Y: 1.056e+0079个 点 蚀 坑