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1、机械故障诊断技术读书报告滚动轴承诊断案例分析综述Diagnosis of Rolling bearing Case Analysis were Review学 院： 机械与汽车工程学 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 中外三班 姓 名： 余星海 学 号： 1402225188 指导教师： 王平 学年学期： 2017-2018学年第一学期 摘要随着科技的发展，现代工业的高速发展，工业设备的更新换代。工业正逐步向生产设备大型化、高速化、自动化方向发展，这使得生产率有了大幅度的提高，成本的降低，能源的节约，并且产品质量方面得到了极大的保证。但是，由于故障所引起的灾难性事故及其所造成的对生命
2、与财产的损失和对环境的破坏等也是很严重的。滚动轴承是机械设备中最常见的零部件，其性能与工况的好坏直接影响到与之相联的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整个机器设备的性能。因此，研究滚动轴承的失效机理，提出相应的预防和维护措施，对于降低设备的维修费用，延长设备维修周期，提高经济效益，保证设备的长期安全稳定运行，均有现实的意义。关键词：滚动轴承 故障诊断 案例分析AbstractWith the development of science and technology, the rapid development of modern industry and the renewal of indus
3、trial equipment. Industry is developing towards large-scale production, high speed and automation. The productivity has been greatly improved, the cost has been reduced, energy saving has been made, and the quality of products has been greatly guaranteed. However, the catastrophic accidents caused b
4、y the failure and their loss of life and property and the destruction of the environment are also very serious. Rolling bearing is the most common component in mechanical equipment. Its performance and working conditions directly affect the performance of the gear shaft and the whole machine equipme
5、nt installed on the shaft. Therefore, studying the failure mechanism of rolling bearings and putting forward corresponding preventive and maintenance measures are of practical significance for reducing equipment maintenance costs, prolonging equipment maintenance cycle, increasing economic benefits
6、and ensuring long-term safe and stable operation of equipment.Keywords：Rolling bearing fault diagnosis case analysis目 录1机械设备故障诊断概述42机械设备故障诊断的发展过程43设备故障诊断技术的现状及发展趋势44滚动轴承的故障形式55滚动轴承产生故障的原因66高压电机滚动轴承的故障分析86666666666 1.机械设备故障诊断概述 随着科学技术的不断发展与进步，工业设备逐渐趋向复杂，外型向大型化不断发展，系统逐渐实现自动化，这使得生产成本大大降低、生产效率不断提高、残品率有所
7、下降、能源损耗相应减少。然而，设备运行过程中由机械故障而引发的事故，将会对人身安全和公司财产造成难以弥补的损失。因此，人们更加重视大型设备的可靠性和安全性。通过对机械系统运行状态进行监控和诊断，控制相应的机械系统，对损坏性事故进行警告并提供有效的补救措施信息是提升机械系统安全性和可靠性的重要途径。首先，必须正确了解故障设备的相应故障状态和故障位置。其次，信号处理、信息传感和测试计算技术的高速进步使得机械故障诊断成为了可能，从而产生了一门新的学科机械故障诊断。2 机械设备故障诊断的发展过程设备的故障诊断是指在一定的工作环境下，根据机械设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异
8、常现象，并判定产生故障的原因和部位，以及预测、预报设备状态的技术。故障诊断的实质就是状态的识别，诊断过程主要有三个步骤：第一步是检测设备状态的特征信号，如振动、噪声、温度等：第二步就是从所检测到的特征信号中提取征兆；第三步是故障的模式识别。机械设备故障诊断技术的发展可以分为以下几个阶段：基于故障事件的故障诊断阶段。当出现故障后才检查故障原因和发生部位，故障诊断的手段是通过对设备的解体分析并借助以往的经验以及一些简单的仪器。基于故障预防的故障诊断阶段。该阶段故障诊断的目的在于为合理的维修周期的制定提供依据，并在定期维修前检查突发性故障，保证在故障出现之前就能排除故障。这一阶段的诊断手段主要是一些
9、简单的状态检测仪，多设有一定运行参数的报警值，能够对突发故障进行预测。基于故障预测的故障诊断阶段。该阶段故障诊断是以信号采集与处理为中心，多层次、多角度地利用各种信息对设备的状态进行评估，针对不同的设备采取不同的措施。属于正常运行状态的设备，可依据原先的检测计划进行检测；属于故障进行性发展的设备，重点检测：而个别故障较严重发展的设备，应及时停机进行故障诊断。3 设备故障诊断技术的现状及发展趋势20年以来，随着科学技术的不断进步和发展，尤其是计算机技术的迅速发展和普及，设备故障诊断技术已逐步形成了一门较为完整的新兴边缘综合工程学科。该学科以设备的管理、状态监测和故障诊断为内容，以建立新的维修体制
10、为目标，成为国际上一大热门学科我国对机械设备故障诊断工作的开展始于1983年。设备诊断技术在我国的化工、冶金、电力、铁路等行业得到应用，取得了较好的效果。随着诊断技术的发展，出现了与之有关的厂家。部分传感器、数据采集器已接近国际水平，同时研制开发了一些诊断仪器和设备。设备故障诊断技术发展到今天，已成为一门独立的跨学科的综合信息处理技术，它以可靠性理论为、控制论、信息论和系统论为理论基础，以现代测试仪器和计算机为手段，结合各种诊断对象的特殊规律而逐步形成的一门新兴学科。它大体上有三部分组成：第一部分为故障诊断物理、化学过程的研究；第二部分为故障诊断信息学的研究，它主要研究故障信号的采集、选择、处
11、理和分析过程；第三部分为诊断逻辑与数学原理方面的研究，主要是通过逻辑方法、模型方法、推论方法和人工智能方法，根据可观测的设备故障表征来确定下一步的检测部位，最终分析判断故障发生的部位和产生故障的原因。故障的诊断方法可简单地划分为传统的诊断方法、数学诊断方法以及智能诊断方法。传统的诊断方法包括：振动监测技术、油液分析技术、噪声监测技术、红外测温技术、声发射技术以及无损检测技术等：数学诊断方法包括：基于贝叶斯决策判据以及基于线性和非线性判别函数的模式识别方法、基于概率统计的时序模型诊断方法、基于距离判据的故障诊断方法一模糊诊断原理、灰色系统诊断方法、故障树分析法、小波分析法以及混沌分析法与分形几何
12、法等；智能诊断方法包括：模糊逻辑、专家系统、神经网络、进化计算方法(如遗传算法)等。设备故障诊断技术与当代前言科学的融合是设备故障诊断技术的发展方向。当今故障诊断的发展趋势是传感器的精密化、多维化，诊断理论、诊断模型的多元化，诊断技术的智能化，具体说来表现在：当代最新传感器技术尤其是激光测试技术的融和o与最新信号处理方法的融和。与非线性原理和方法的融合。与多传感器技术的融和。与现代智能方法的融和。诊断过程主要有三个步骤：第一步是检测设备状态的特征信号，如振动、噪声、温度等；第二步就是从所检测到的特征信号中提取征兆：第三步是故障的模式识别；第四步是诊断决策。4 滚动轴承的故障形式滚动轴承在正常情
13、况下，长时间运转也会出现疲劳剥落和磨损。而制造缺陷、对中偏差大、转子不平衡、基础松动、润滑油变质等因素会加速轴承的损坏。滚动轴承的主要故障形式与原因如下：（1）疲劳剥落滚动轴承的内外滚道和滚动体交替进入和退出承载区域，这些部件因长时间承受交变载荷的作用，首先从接触表面以下最大交变切应力处产生疲劳裂纹，继而扩展到接触表面在表层产生点状剥落，逐步发展到大片剥落，称之为疲劳剥落。疲劳剥落往往是滚动轴承失效的主要原因，一般所说的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿命。2）磨损失效由于滚道和滚动体的相对运动(包括滚动和滑动)和尘埃异物的侵入等都会引起表面磨损，而当润滑不良时更会加剧表面磨损。磨损的结果使滚动轴承游
14、隙增大，表面粗糙度增加，降低了滚动轴承的运转精度，因而也降低了机器的整体运动精度，振动及噪声也随之增大。对于精密机械中所用的滚动轴承，往往就是因为磨损量限制了滚动轴承的寿命。此外，还有一种所谓的微振磨损。当滚动轴承本身不旋转而受到振动时，由于滚动体和滚道接触面间微小的，往复的相对滑动，因而导致微振磨损产生，其结果是在滚道上形成波纹状的磨痕。（3）塑性变形在工作负荷果重的情况下，滚动轴承受到过大的冲击载荷或者静载荷，或者因为热变形引起额外的载荷，或者当有高硬度的异物侵入时，都会在滚道表面形成凹痕或者划痕。这将使滚动轴承运转时产生剧烈的振动和噪声。而且，一旦产生上述凹痕，由此所引起的冲击载荷可能还
15、会进一步引起附近表面的剥落。（4）腐蚀失效腐蚀也是滚动轴承的常见故障之一。当水分直接侵入滚动轴承时就会引起滚动轴承腐蚀，另一方面，当滚动轴承停止工作时，滚动轴承温度下降达到零点，空气中的水分凝结成水滴吸附在轴承的表面上也会引起腐蚀。此外当滚动轴承内部有电流通过时，在滚道和滚动体之间的接触点处，电流通过很薄的油膜引起火花，使表面局部熔融，在表面上形成波纹状的凹凸不平。高精度的滚动轴承往往由于表面腐蚀，丧失精度而不能继续工作。（5）断裂当载荷超过滚动轴承或者滚动体的强度极限时会引起滚动轴承零件的破裂此外，由于磨削加工、热处理或者装配时引起的残余应力、工作时的热应力过大等也都有可能造成滚动轴承零件的断裂。（6）胶合所谓胶合是指一个表面的金属粘附到另一表面的现象。在润滑不良，高速重载的情况下，由于摩擦发热，滚动轴承零件可能在极短的时间内达到很高的温度，从而导致表面损伤及损坏。
