滚动轴承故障的时频联合分析和精密诊断研究.pdfVIP

制造业自动化 滚动轴承故障的时频联合分析和精密诊断研究 彭永胜 ,王太勇 ,王国锋 ,胥永刚 (天津大学机械工程学院，天津 300072) 摘 要：滚动轴承的故障需要综合运用多种方法才能进行有效的诊断。本文以型号为B22459-464的轮 毂轴承的一个故障为例，运用谱阵和频谱分析的方法直观判别出故障的冲击特征。随后计算出 代表故障特征的振动信号的峰值指标、峭度指标、脉冲指标和裕度指标等参数。计算结果表明 被测轴承在一定的转速下确实出现冲击的现象。对振动信号用时频分析方法—小波包方法处理， 提取出其中的谐振频率成份，运用包络分析的方法对谐振信号进行解调，还原出故障的特征频 率约为35.0Hz，与该轴承滚子的特征频率(理论值37.3Hz)接近。拆解表明，正是因为一个滚子 的剥落造成了冲击的产生。 关键词:滚动轴承；参数分析；时频分析；精密诊断 中图分类号：TH133.33文献标识码：B 文章编号： Study on time-frequency j oint analysis and accurate diagnosis of fault of rolling bearing PENG Yong-sheng, WANG Tai-yong, WANG Guo-feng , XU Yong-gang Abstract: time-frequency method－wavelet packets method－ Key words: rolling bearing；parameter analysis；time-frequency analysis；exact diagnostic 0 前言 中，轴承外圈的一阶径向固有振动信号的频率一般 滚动轴承的故障通常表现为内圈、滚动体或外 在1～10kHz之间，且振动幅值受到低频冲击的调 圈等部件的磨损、点蚀、裂纹或剥落等。出现故障 制。将该中频谐振信号解调后，既可得到轴承的故 后，轴承将产生周期性的冲击。这些周期性冲击的 障特征信息，又能排除低频噪声的干扰，适合于轴 [1] 频率就是各部件的故障持征频率，称为 “通过频 承故障的诊断分析 。 率”。滚动轴承的通过频率一般较低，在1000Hz以 诊断滚动轴承故障的过程中，单纯使用某种分 下。但这些低频的振动往往会激发轴承各部件及传 析方法往往不能准确地定位故障的特征和部位。而 感器本身在各自的固有频率上发生中、高频谐振。 必须综合运用时域、频域、时—频域联合等多种方 轴承各部件的谐振频率通常在数千到数十千赫兹之 法才能对轴承故障做出准确判断。本文针对一台汽 间，而传感器的谐振频率通常在数十千赫兹以上。 车轮毂试验机轴承在较高转速时出现的异响，测取 由于轴承的通过频率较低，容易受到噪声干扰，故 了该轴承在水平和垂直两个方向上的振动信号，综 很少直接被用于分析诊断。而在中\高频谐振信号 合运用了频谱分析、典型参数分析、时—频域联合 收稿日期：2005-03-15 基金项目：国家自然基金项目资助 作者简介：彭永胜(1972－)，男，讲师，天津大学机械学院在职博士研究生。 【10】 第27卷 第9期 2005-09 制造业自动化 分析以及包络分析等多种手段，最终确定出故障部 1kHz以下的信号随转速的增大而增大，由837.5Hz 件。分析时先采用频谱分析的方法，以便直观地了