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本文簡單和大家聊聊軸承振動信號分析診斷

    軸承振動對軸承的損傷很敏感，例如剝落、壓痕、銹蝕、裂紋、磨損等都會在軸承及振動測量中反映出來。所以，通過采用特殊的軸承振動測量器（頻率分析器等）可測量出振動的大小，通過頻率分布可推斷出異常的具體情況。測得的數值因軸承的使用條件或傳感器安裝位置等而不同，因此需要事先對每臺機器的測量值進行分析比較后確定判斷標準。  滾動軸承故障的檢測診斷技術有很多種，如振動信號檢測、潤滑油液分析檢測、溫度檢測、聲發射檢測等。在各種診斷方法中，基于振動信號的診斷技術應用最為廣泛，該技術分為簡易診斷法和精密診斷法兩種。  ·簡易診斷利用振動信號波形的各種參數，如幅值、波形因數、波峰因數、概率密度、峭度系數等，以及各種解調技術對軸承進行初步判斷以確認是否出現故障；  ·精密診斷則利用各種現代信號處理方法判斷在簡易診斷中被認為是出現了故障的軸承的故障類別及原因。

  2.1 簡易診斷法   在利用振動對滾動軸承進行簡易診斷的過程中，通常是要測得的振值（峰值、有效值等）與預先給定的某種判定標準進行比較，根據實測的振值是否超出了標準給出的界限來判斷軸承是否出現了故障，以決定是否需要進一步進行精密診斷。  用于滾動軸承簡易診斷的判斷標準可大致分為三種：

（1）絕對判定標準：是用于判斷實測振值是否超限的絕對量值；

（2）相對判定標準：是對軸承的同一部位定期進行振動檢測，并按時間先后進行比較，以軸承的情況下的振值為標準，根據實測振值與該基準振值之比來進行診斷的標準；

（3）類比判定標準：是把若干同一型號的軸承在相同的條件下在同一部位進行振動檢測，并將振值相互比較進行判斷的標準。

絕對判定標準是在規定的檢測方法的基礎上制定的標準，因此必須注意其適用頻率范圍，并且必須按規定的方法進行振動檢測。適用于所有軸承的絕對判定標準是不存在的，因此一般都是兼用絕對判定標準、相對判定標準和類比判定標準，這樣才能獲得準確、可靠的診斷結果。

簡易診斷主要有以下幾種方法：

（1）振幅值診斷法

這里所說的振幅值指峰值XP、均值X（對于簡諧振動為半個周期內的平均值，對于軸承沖擊振動為絕對值處理后的平均值）以及均方根值（有效值）Xrms。

這是一種常用的診斷法，它是通過將實測的振幅值與判定標準中給定的值進行比較來診斷的。

·峰值反映的是某時刻振幅的最大值，因而它適用于像表面點蝕損傷之類的具有瞬時沖擊的故障診斷。

·均值用于診斷的效果與峰值基本一樣，其優點是檢測值較峰值穩定，但一般用于轉速較高的情況（如300r/min以上）。

·均方根值是對時間平均的，因而它適用于像磨損之類的振幅值隨時間緩慢變化的故障診斷。

（2）概率密度診斷法

滾動軸承振幅的概率密度曲線是典型的正態分布曲線；而一旦出現故障，則概率密度曲線可能出現偏斜或分散的現象。

（3）峭度系數診斷法

振幅滿足正態分布規律的軸承，其峭度值約為3。隨著故障的出現和發展，峭度值具有與波峰因數類似的變化趨勢。此方法的優點在于與軸承的轉速、尺寸和載荷無關，主要適用于點蝕類故障的診斷。

（4）波形因數診斷法

波形因數定義為峰值與均值之比（XP/X）。該值也是用于滾動軸承簡易診斷的有效指標之一。

（5）波峰因數診斷法

波峰因數定義為峰值與均方根值之比（XP/Xrms）。該值用于滾動軸承簡易診斷的優點在于它不受軸承尺寸、轉速及載荷的影響，也不受傳感器、放大器等一、二次儀表靈敏度變化的影響。該值適用于點蝕類故障的診斷。通過對XP/Xrms值隨時間變化趨勢的監測，可以有效地對滾動軸承故障進行早期預報，并能反映故障的發展變化趨勢。

·當滾動軸承時，XP/Xrms，為一較小的穩定值；

·當軸承出現了損傷時，則會產生沖擊信號，振動峰值明顯增大，但此時均方根值尚無明顯的增大，故XP/Xrms增大；

·當故障不斷擴展，峰值逐步達到極限值后，均方根值則開始增大，XP/Xrms逐步減小，直至恢復到時的大小。

2.2 精密診斷法

滾動軸承的振動頻率成分十分豐富，既含有低頻成分，又含有高頻成分，而且每一種特定的故障都對應有特定的頻率成分。精密診斷的任務，就是要通過適當的信號處理方法將特定的頻率成分分離出來，從而指示特定故障的存在。常用的精密診斷有下面幾種。

（1）低頻信號分析法

低頻信號是指頻率低于8kHz的振動。一般測量滾動軸承振動時都采用加速度傳感器，但對低頻信號都分析振動速度。因此，加速度信號要經過電荷放大器后由積分器轉換速度信號，然后再經過上限截止頻率為8kHz的低通濾波器去除高頻信號，最后對其進行頻率成分分析，以找到信號的特征頻率，進行診斷。

（2）中、高頻信號解調分析法

中頻信號的頻率范圍為8~20kHz，高頻信號的頻率范圍為20~80kHz。由于對中、高頻信號可直接分析加速度，傳感器信號經過電荷放大器后，直接通過高通濾波器去除低頻信號，然后對其進行解調，最后進行頻率分析，以找出信號的特征頻率。

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