轴承运行状态监测与故障诊断方法研究文献综述

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1、文献综述轴承运行状态监测与故障诊断方法研究1前言装备制造业是为国民经济和国防建设提供技术的重耍产业，而振兴装备制造业的重屮之重是提高装备的创新和产詁的国产化，轴承产品作为装备制造业屮重犬装备的基础零件，也必须实现其自主创新和国产化。从文献所知，国务院在《关于加快振兴装备制造业若干意见》屮提出，选择16个对国家经济和国防建设有重要影响的关键领域，以垂人装备为垂点，尽快扩人自主装备的市场山有率⑴。而在这16个关键领域屮的重大技术装备屮，绝大部分都要装用轴承，并且需要高技术的轴承来保证其精度、性能、寿命和可靠性。据数据显示，至2010年，这1

2、6个关键领域每年要配套轴承约550.5万套，产值约116.5亿元。滚动轴承作为机械设备中重要的零件，是机械设备的重要故障源之一。统计表明：在使用滚动轴承的机械屮，大概有30%的机械故障是由滚动轴承引起的。在感应电机故障屮,滚动轴承故障约占电机故障的40%左右，而齿轮箱各类故障中的轴承故障率仅次于齿轮占20%。有关资料表明，我国现有的机车用的滚动轴承，每年约40%要经过下车检验，其中的33%左右被史换。因此，改定期维修为状态监控维修，研究机车轴承故障监测和诊断，有重要的经济效益和实用价值⑵。据统计，对机械设备应用状态监测与故障诊断技术，事

3、故发生率可降低75%,维修费用可减少25〜50%。滚动轴承的状态监测与故障诊断技术在了解轴承的性能状态和及时发现潜在故障等方面起着至关重要的作用，并且可以冇效提高机械设备的运行管理水平及维修效能，具冇显著的经济效益。2主题现在，我国在滚动轴承监测与故障诊断技术方面的研究经丿力了2个重要阶段:从70年代末到80年代初，主要吸收国外先进技术，并对一些故障原理和诊断方法展开研究；从80年代初期到现在，全面开展了对滚动轴承的故障诊断新理论及其应用的研究工作，引入了先进技术，大大提高了诊断系统可实施性，并取得了丰硕成果⑴。对滚动轴承故障监测和诊断

4、的理论与方法的研究一直是研究的重点。根据故障监测和诊断方法原理的不同，滚动轴承的故障诊断技术主要为振动诊断技术、油液诊断技术、热诊断技术、声学诊断技术、油膜电阻诊断技术、光纤诊断技术等Y其中振动诊断技术、铁谱诊断技术、热诊断(热成像诊断和温度诊断)技术应用最为广泛。(1)振动信号基的故障监测和诊断技术基于振动信号的滚动轴承故障监测和诊断技术，主要是通过对运行过程中轴承振动信号的采集和处理来来对滚动轴承出现的疲劳剥落、变形、压痕、局部腐蚀等现象进行监测与诊断。该方法应用广泛，理论和实践都相对比较成熟，可以实现在线监测。(2)油液基的故障监

5、测和诊断技术滚动轴承故障的主要形式是磨损、断裂、腐蚀等⑵，油润滑或油冷却的轴承在运行的过程中，会将和关的信号带入到循环油液中，因此对运行过程中的油液进行观察、析，可以了解轴承的运行状态，推断岀轴承故障的形式和部位。(3)温度基的故障监测和诊断技术温度诊断技术是一种相对比较常规简单的诊断技术，对运行过程屮轴承温度的监测来对轴承故障进行监测和诊断。轴承的运转温度主要由轴承的载荷、转速、摩擦力矩、润滑剂类型、粘度、轴承类型等因素决定，因此轴承的温度可以一淀程度反映轴承的运转参数的变化和运行的故障，特别是对轴承烧伤的诊断效果比较好。(4)声学基

6、的故障监测和诊断技术声学监测和诊断技术是近几年发展起來的新技术，通过对轴承曲于变形、剥落或裂纹等原因产生的波的监测实现对轴承故障的诊断。由于轴承经常在工作中受到载荷作用，使材料产生错位运动或塑性变形，在这过程中伴随着声信号的产生。金属材料的发射频率可达几十至几百兆赫兹，其信号的强度差异小，故需要屯荷放大器等仪器的辅助。声信号随着轴承故障类型的不同而不同，从而实现对不同故障的有效诊断。该方法的诊断过程快速、简便，但它需要专用的设备，格比较昂贵，使得该诊断技术的推广应用受到了一定的限制。(5)油膜电阻基的故障监测和诊断技术如果轴承在运转过程

7、中，滚道和滚动体之间形成很好的汕膜，则内外圈的电阻值可达兆欧姆，但当润滑油膜遭到破坏后，内外圈之间的电阻可降低至零欧姆,该故障诊断技术正是利用这一特性，轴承的润滑状态和轴承的磨损、腐蚀进行监测和诊断。但该方法对其它损伤情况如表面剥落、压痕、裂纹、点蚀等损伤情况诊断效果较差。所以，该技术比较适用于旋转轴外露的情况。(1)光纤基的故障监测和诊断技术光纤诊断技术是用光导纤维束制成位移传感器发射和接受光纤束，对轴承情况做出判断，该方法灵敏度高、信噪比大，可以直接地反映轴承的制造质量、表面磨损程度、载荷、润滑和间隙等情况，适用于将传感器安装在轴承

8、座内的场合。(2)综合故障监测和诊断系统随着轴承状态监测和故障诊断方法的深入发展，模糊数学理论、模式识别理论、专家系统技术、人工神经网络技术、灰色理论、可拓数学、信息科学理论等对故障的可行性也逐渐在工程中得