设备状态监测与故障诊断摘要.doc

设备状态检测与故障诊断答卷 列举滚动轴承故障特征频率分析的方法。 解法（1）滚动轴承的典型结构如下图所示，它由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈、外圈分别与轴颈及轴承座装配在一起。在大多数情况下外圈不动，而内圈随轴回转。滚动体是滚动轴承的核心元件，它使相对运动表面间的华东摩擦变为滚动摩擦。滚动体的形式有球形、圆柱形、锥柱形和鼓形等等。滚动体可在内、外圈滚道上进行滚动。 滚动轴承的结构图 其中： D——轴承滚动体中心所在的圆的直径； d——滚动体的平均直径； ——内圈滚道的平均直径； ——外圈滚道的平均直径； ——滚动体受力方向与内外滚道垂直线的夹角； Z——滚珠或滚针的数目。 为分析轴承各部分运动参数，先做如下假设： (l)滚道与滚动体之间无相对滑动; (2)承受径向、轴向载荷时各部分无变形; (3)内圈滚道回转频率为; (4)外圈滚道回转频率为; (5)保持架回转频率为(即滚动体公转频率为)。 参见图，则滚动轴承工作时各点的转动速度如下: 内滚道上一点的速度为: 外滚道上一点的速度为: 保持架上一点的速度为: 由此可得保持架的旋转频率(即滚动体的公转频率)为: 单个滚动体在外滚道上的通过频率，即保持架相对外圈的回转频率为: 单个滚动体在内滚道上的通过频率，即保持架相对内圈的回转频率为: 从固定在保持架上的动坐标系来看，滚动体与内圈作无滑动滚动，它的回转频率之比与成反比。由此可得滚动体相对于保持架的回转频率(即滚动体的自转频率，滚动体通过内滚道或外滚道的频率): 可得： 根据滚动轴承的实际工作情况，定义滚动轴承内、外圈的相对转频率为。一般情况下，滚动轴承外圈固定，内圈转动: ，。同时考虑到滚动轴承有Z个滚动体，滚动轴承的特征频率如下: 滚动体在外圈滚道上的通过频率（即当外圈有缺陷时滚动轴承的故障特征频率）为: 滚动体在内圈滚道上的通过频率（即当内圈有缺陷时滚动轴承的故障特征频率）为: 滚动体在保持架上的通过频率(即滚动体自转频率—当滚动体有缺陷时滚动轴承的故障特征频率)为: 解法（2）假设：滚动体为纯滚动 其中 f1——滚动体公转频率； fr——内圈滚道回转频率为； D——轴承滚动体中心所在的圆的直径（既其公转直径）； D——滚动体直径； V1——外圈固定时，滚动体圆心的瞬时速度； V2——外圈固定时，滚动体与内圈接触点的瞬时速度； Z——滚动体的数量； ——滚动体受力方向与内外滚道垂直线的夹角； ——内圈滚道的平均直径 根据瞬心原理 由上图得： 2V1=V2 (1) V1=2πf1*D/2 (2) V2= 2πfr*(D-dcosα)/2 (3) 将(2),(3)代入(1)式，得： 2f1D=fr(D-dcosα) (4) 当外圈有缺陷时： fo=f1z= fr(1-d/Dcosα)z/2 当内圈有缺陷时： fe=(fr-f1)z = fr(1+d/Dcosα)z/2 所以推得： 当外圈有缺陷时，滚动轴承的故障特征频率： fe=fr(1+d/Dcosα)z/2 当内圈有缺陷时，滚动轴承的故障特征频率： fo=fr(1-d/Dcosα)z/2 由于滚动体与内圈作无滑动滚动，它的回转频率之比与成反比。 因此可得 当滚动体有缺陷时滚动轴承的故障特征频率为: 通过上述2种解法的比较，我们可以看出，方法2（即瞬心解法）相对与方法1，具有算法简单明了，更容易掌握。 齿轮啮合频率产生的原因？ 答：啮合频率在齿轮传动过程中，每个轮齿周期地进入和退出啮合。以直齿圆柱齿轮为例，其啮合区分为单齿啮合区和双齿啮合区。在单齿啮合区内，全部载荷内一对齿副承担；当一旦进入双齿啮合区，则载荷分别由两对齿副按其啮合刚度的大小分别承担(啮合刚度是指啮合齿副在其啮合点处抵抗挠曲变形和接触变形的能力)。 因此齿轮啮合频率产生的原因主要有： ⑴在单、双齿啮合区的交变位置，每对齿副所承受的载荷将发生突变，这必将激发齿轮的振动； ⑵同时，在传动过程中，每个轮齿的啮合点均从齿根向齿顶(主动齿轮)或齿顶向齿根(从动齿轮)逐渐移动，出于啮合点沿齿高方向不断变化，各啮合点处齿副的啮合刚度也随之变化、相当于变刚度弹簧，