频谱分析的轴承故障诊断方法研究【字数：10448】
摘 要滚动轴承作为旋转机械中运用最广的重要部件，它运行状态的正常与否直接影响整个机械运作的安全。因此其故障诊断具有非常重要的研究价值。故障诊断技术迅猛发展，频谱分析、时频分析法、包络分析法、等是故障诊断的常用方法。本文介绍了滚动轴承结构、故障形式和它的振动特性，以及正常和异常滚动轴承的特征频率信号特点。调研并总结了频谱分析的原理，并基于这种方法使用幅值谱、功率谱、包络谱对正常轴承及故障轴承进行实验研究。采用FFT对振动信号变换实现频谱分析，从所画出频谱图中可以看出有效值、峰值等参数，从而提取有效故障特征频率，诊断出了相应的故障，取得了不错的效果。
目 录
1.绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究的目的及意义 1
1.2.1 课题研究的目的 1
1.2.2 课题研究的意义 2
1.3 滚动轴承故障诊断国内外研究发展 2
1.3.1滚动轴承故障诊断发展 2
1.3.2国内外研究发展状况 2
1.4 本文主要研究内容 3
2.滚动轴承故障形式及其振动特征分析 3
2.1 滚动轴承的故障分析 3
2.1.1滚动轴承常见的失效形式 3
2.1.2 滚动轴承故障诊断方法分析 4
2.2 滚动轴承的振动特征分析 5
2.2.1 滚动轴承的结构及其振动机理 6
2.2.2 滚动轴承的固有频率 7
2.2.3 正常和异常故障滚动轴承的特征频率信号特征 8
3.滚动轴承故障的振动特征分析方法 7
3.1 幅值谱分析方法 7
3.2 功率谱分析法 8
3.3 包络谱分析法 8
4.基于频谱分析的滚动轴承的故障研究 9
4.1频谱分析的基本理论 9
4.2频谱分析的原理 9
4.3滚动轴承数据的频谱分析 10
5.结论与展望 20
参考文献 21
致 谢 22
1.绪论
1.1 课题研究背景
在如今社会飞速发展的状况下，机械行业也是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
飞速发展。各种机械化自动化设备也是不断涌现。也是因为这样的环境下，旋转机械出现的故障率也变得高了起来。而滚动轴承更是其最重要的部件之一。轴承在工作中可能会由于过大的载荷或者由于出厂的时候检验不合格导致自身的故障，从而影响到整个机械设备的运行与安全。这样的例子在生活中还是见得挺多的。由于轴承的工作环境非常特殊，它的使用寿命具有很大的离散性，基本很难准确知道他的使用期限。正是由于该这个特点，无法使用他的使用寿命来诊断他的故障位置以及类型。虽然可以计算出轴承的寿命，但是如果以这个为标准来作为判断标准，我们可能会浪费掉很多轴承资源。或者一些本身已经出现故障的轴承，如果继续使用，会有很大的安全隐患，这是机械行业生产不愿意看到的情况。因此，机械故障诊断技术就显得非常重要。可以通过机械故障诊断技术去发现和判断故障是否存在，从而对轴承进行检测。这样可以降低因为故障而造成的损失，也可以提高设备的效率以及安全性。因此，对滚动轴承的振动信号的分析检测与诊断是非常的有必要。
1.2 课题研究目的及意义
1.2.1 课题的研究目的
如今社会快速发展和现代化大生产的日益普及,旋转机械变得大型化、复杂化、高速化和自动化,使得设备的运行安全有了更高的要求。滚动轴承是回转机械中运用最广的重要部件，其运行状态的正常与否直接影响了设备的性能和安全。如果发生故障，就会影响整个设备的正常运作，直接或间接造成巨大的经济损失，而且危及人身安全，造成非常严重的后果。在国民经济中，滚动轴承到的正常工作对生产、生活和交通运输等同样具有重要的意义。根据故障起因的不同，滚动轴承的常见故障可分为疲劳点蚀、塑性变形、磨损或擦伤、断裂四种。所以故障诊断具有非常重要的理论与实际研究价值。滚动轴承的故障大多以局部缺陷的形式存在于轴承工作周期的早期，早期故障信息由于轻微，往往淹没在背景噪声中。故障诊断技术迅猛发展，频谱分析、AR模型分析法、包络分析法、等是故障诊断的常用方法。本文调研并总结了频谱分析的原理，并基于这种方法对正常轴承及故障轴承进行实验研究，处理得到的振动信号，提取故障特征，诊断出了相应的故障。
1.2.2 课题研究的意义
滚动轴承广泛应用于各类机械设备中,是重要的支撑与传动部件。但同时，滚动轴承也是故障多发的部件。有资料表明,各类旋转机械故障中,约30%是由滚动轴承故障引起的。因此，对滚动轴承进行状态监测和故障诊断，及时地对轴承进行修理、更换能够使机械设备的安全可靠运行得到保障。用频谱分析来对滚动轴承进行故障诊断分析是一个比较有效的方法。
1.3 滚动轴承故障诊断国内外研究发展
1.3.1滚动轴承故障诊断发展
很早期的时候通常利用仪表等设备或者凭着个人的经验进行故障的分析。目前仍有人在使用电子听诊器这种方法，来检查并判断疲劳损伤，但是这种方法并不是很准确。故障出现时，很难做出准确的判断。到了1960年左右，因为计算机的出现，传感技术的发展，诊断故障技术有了很大的提升。多年之后到现在诊断技术，已经变得成熟了。1966年，欧洲的一家SKF公司深入研究了轴承故障机理，发明了能检测轴承故障的仪器，使得诊断水平提高了很大一部分。1970年之后，人们开始把频谱分析技术用于机械故障诊断领域中，电，使诊断技术正式从理论研究进入到了实际的应用阶段。在1982年之后，借助微型计算机来进行故障诊断技术。21世纪以来，诊断技术在国内迅速发展，正向国际水平发展。
1.3.2国内外研究发展状况
自二十世纪六十年代开始，国内外学者就开展了大量对轴承故障的研究，发展至今，故障诊断技术已经成为一门独立的信息处理技术。故障诊断技术大体分为4个发展阶段：
目 录
1.绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究的目的及意义 1
1.2.1 课题研究的目的 1
1.2.2 课题研究的意义 2
1.3 滚动轴承故障诊断国内外研究发展 2
1.3.1滚动轴承故障诊断发展 2
1.3.2国内外研究发展状况 2
1.4 本文主要研究内容 3
2.滚动轴承故障形式及其振动特征分析 3
2.1 滚动轴承的故障分析 3
2.1.1滚动轴承常见的失效形式 3
2.1.2 滚动轴承故障诊断方法分析 4
2.2 滚动轴承的振动特征分析 5
2.2.1 滚动轴承的结构及其振动机理 6
2.2.2 滚动轴承的固有频率 7
2.2.3 正常和异常故障滚动轴承的特征频率信号特征 8
3.滚动轴承故障的振动特征分析方法 7
3.1 幅值谱分析方法 7
3.2 功率谱分析法 8
3.3 包络谱分析法 8
4.基于频谱分析的滚动轴承的故障研究 9
4.1频谱分析的基本理论 9
4.2频谱分析的原理 9
4.3滚动轴承数据的频谱分析 10
5.结论与展望 20
参考文献 21
致 谢 22
1.绪论
1.1 课题研究背景
在如今社会飞速发展的状况下，机械行业也是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
飞速发展。各种机械化自动化设备也是不断涌现。也是因为这样的环境下，旋转机械出现的故障率也变得高了起来。而滚动轴承更是其最重要的部件之一。轴承在工作中可能会由于过大的载荷或者由于出厂的时候检验不合格导致自身的故障，从而影响到整个机械设备的运行与安全。这样的例子在生活中还是见得挺多的。由于轴承的工作环境非常特殊，它的使用寿命具有很大的离散性，基本很难准确知道他的使用期限。正是由于该这个特点，无法使用他的使用寿命来诊断他的故障位置以及类型。虽然可以计算出轴承的寿命，但是如果以这个为标准来作为判断标准，我们可能会浪费掉很多轴承资源。或者一些本身已经出现故障的轴承，如果继续使用，会有很大的安全隐患，这是机械行业生产不愿意看到的情况。因此，机械故障诊断技术就显得非常重要。可以通过机械故障诊断技术去发现和判断故障是否存在，从而对轴承进行检测。这样可以降低因为故障而造成的损失，也可以提高设备的效率以及安全性。因此，对滚动轴承的振动信号的分析检测与诊断是非常的有必要。
1.2 课题研究目的及意义
1.2.1 课题的研究目的
如今社会快速发展和现代化大生产的日益普及,旋转机械变得大型化、复杂化、高速化和自动化,使得设备的运行安全有了更高的要求。滚动轴承是回转机械中运用最广的重要部件，其运行状态的正常与否直接影响了设备的性能和安全。如果发生故障，就会影响整个设备的正常运作，直接或间接造成巨大的经济损失，而且危及人身安全，造成非常严重的后果。在国民经济中，滚动轴承到的正常工作对生产、生活和交通运输等同样具有重要的意义。根据故障起因的不同，滚动轴承的常见故障可分为疲劳点蚀、塑性变形、磨损或擦伤、断裂四种。所以故障诊断具有非常重要的理论与实际研究价值。滚动轴承的故障大多以局部缺陷的形式存在于轴承工作周期的早期，早期故障信息由于轻微，往往淹没在背景噪声中。故障诊断技术迅猛发展，频谱分析、AR模型分析法、包络分析法、等是故障诊断的常用方法。本文调研并总结了频谱分析的原理，并基于这种方法对正常轴承及故障轴承进行实验研究，处理得到的振动信号，提取故障特征，诊断出了相应的故障。
1.2.2 课题研究的意义
滚动轴承广泛应用于各类机械设备中,是重要的支撑与传动部件。但同时，滚动轴承也是故障多发的部件。有资料表明,各类旋转机械故障中,约30%是由滚动轴承故障引起的。因此，对滚动轴承进行状态监测和故障诊断，及时地对轴承进行修理、更换能够使机械设备的安全可靠运行得到保障。用频谱分析来对滚动轴承进行故障诊断分析是一个比较有效的方法。
1.3 滚动轴承故障诊断国内外研究发展
1.3.1滚动轴承故障诊断发展
很早期的时候通常利用仪表等设备或者凭着个人的经验进行故障的分析。目前仍有人在使用电子听诊器这种方法，来检查并判断疲劳损伤，但是这种方法并不是很准确。故障出现时，很难做出准确的判断。到了1960年左右，因为计算机的出现，传感技术的发展，诊断故障技术有了很大的提升。多年之后到现在诊断技术，已经变得成熟了。1966年，欧洲的一家SKF公司深入研究了轴承故障机理，发明了能检测轴承故障的仪器，使得诊断水平提高了很大一部分。1970年之后，人们开始把频谱分析技术用于机械故障诊断领域中，电，使诊断技术正式从理论研究进入到了实际的应用阶段。在1982年之后，借助微型计算机来进行故障诊断技术。21世纪以来，诊断技术在国内迅速发展，正向国际水平发展。
1.3.2国内外研究发展状况
自二十世纪六十年代开始，国内外学者就开展了大量对轴承故障的研究，发展至今，故障诊断技术已经成为一门独立的信息处理技术。故障诊断技术大体分为4个发展阶段：
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