轴承故障诊断小波分析

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1、机械故障诊断课程设计（指导老师：XXXXXX）题目：滚动轴承故障诊断姓名：XXXXX学号:XXXXXXXX班级：XXXXXXXXX2013年10月26日摘要滚动轴承在使用过程屮由于本身质量和外部条件的原因，其承载能力、旋转精度和耐磨性能等会发生变化•当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，轴承就发生了故障甚至失效，轴承一旦发生失效等意外情况后，机器、设备将会停转，出现功能丧失等各种异常现象，因此需要在短期内查出发牛的原因,并采取相应的措施.滚动轴承的常见故障有轴承转动困难、发热；轴承运转有异声；轴承产生振动；内座圈剥落、开裂；外座圈剥落、开裂；轴承滚道和滚动

2、体产生压痕等，随着现代生产技术的发展，轴承的应用越来越广泛，而随着生产的需要，对轴承故障的检测方法也越来越多，其中，运用比较广发的集中方法是FFT、功率谱、倒谱、小波分析、人工神经网络、希尔伯特■黄变换、双谱。关键字：滚动轴承故障小波分析滚动轴承破坏形式由于滚动轴承的材料缺陷，加工或者装配不当，润滑不良，水分或者异物侵入，腐蚀以及过载等原因都可能导致早期损坏。即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况下，经过一段时间的运转，滚动轴承也会出现疲劳剥落和磨损等现彖影响机器的正常工作。概括起来滚动轴承的主要故障形式有：1）疲劳剥落滚动轴承工作时，滚道和滚动体表面既承受载荷又

3、相对滚动，由于交变载荷的作用，首先在表面下一定深度处（最大剪应力处）形成裂纹，继而扩展到接触表层产生剥落坑，最后大面积剥落，这种现象就叫做疲劳剥落。正常工作条件下,疲劳剥落是滚动轴承故障的主要原因。习惯上所说的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿命。2）磨损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

4、所谓的微振磨损。当滚动轴承本身不旋转而受到振动吋，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。而口，一旦产生上述凹痕，由此所引起的冲击载荷可能还会进一步引起附近表面的剥落。4）腐蚀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

5、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吋，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、热处理或者装配吋引起的残余应力、工作时的热应力过人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

6、达到很高的温度,从而导致表面损伤及损坏。7）保持架损坏通常，由于装配不当或者使用不当而引起的保持架发生变形，从而就可能增加保持架与滚动体之间的摩擦，甚至使某些滚动体卡死而不能滚动，或保持架与内外滚道发牛摩擦等均可引发保持架损坏，这也使振动、噪声与发热增加。而本论文重点是在研究滚广东轴承的故障信号，滚动轴承的故障主要分为三类，主要有滚动体因磨损，挤压导致滚动体变形，破坏，这种故障称为滚动体故障，第二种是轴承外圈因为挤压，剪切等的破坏，称为外圈故障，第三种是轴承内圈因为挤压等原因出现的问题吗，称为内圈故障。分析方法分析方法介绍：小波（Wavelet）这一术语，顾名思义

7、，"小波〃就是小的波形。所谓〃小〃是指它具有衰减性；而称之为〃波〃则是指它的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。与Fourier变换相比，小波变换是时间（空间）频率的局部化分析，它通过伸缩平移运算对信号（函数）逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分,低频处频率细分，能自动适应吋频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变换的困难问题，成为继Fourier变换以來在科学方法上的重大突破。有人把小波变换称为"数学显微镜〃。小波变换由于其良好的时频特性，己广泛应用于旋转机械，往复机械,齿轮，轴承等状态的检测和故障诊断中。采用不同的小波基函数并与

8、分形，模糊