基于包络解调分析的滚动轴承故障诊断研究RollingBearingFaultDiagnosisBasedOnEnvelopeDemodulation宋晓美孟繁超张玉(华北电力大学机械工程系，河北保定071003)［摘要］利用包络解调分析方法对滚动轴承的各种故障进行了模拟和诊断研究。总结了滚动轴承的故障诊断机理，介绍了包络解调分析方法的基本原理，论述了将包络解调分析用于滚动轴承故障诊断的基本思想，通过对QPZZ－II.旋转机械故障试验系统进行滚动轴承各种故障的实例验证分析，验证了将包络解调分析方法运用于滚动轴承的故障诊断的实际效果。［关键词］滚动轴承;故障诊断;包络解调［文献标识码］［中图分类号］TH133.3A下，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损而不能正常工作。总之，滚动轴承的故障原因是十分复杂的。滚动轴承的故障形式很多，其基本形式主要如下［2、3］:引言滚动轴承是各类回转机械中应用最广的一种通用机械部件，它的运行质量直接影响整台设备的工作性能。旋转机械的许多故障都与滚动轴承密切相关，一旦滚动轴承产生故障，就会导致轻则影响机械设备的正常运行，重则带来人民生命和财产的巨大损失。因此，研究滚动轴承的故障诊断技术具有十分重要的现实意义［1］。目前运用在滚动轴承的故障诊断方法有很多，如时域参数分析法、频域分析法、包络解调分析冲击脉冲分析等。其中包络解调方法主要用来对滚动轴承进行精密诊断，不但可以判断轴承是否故障，而且可以判断轴承的故障部位。该方法通过对轴承的振动信号进行滤波、包络检波等处理，然后进行解调，分离调幅和载波的信息，根据频谱中的轴承故障特征频率来判断轴承是否故障及其故障部位。本文利用包络解调分析方法对轴承不同故障的试验数据进行处理，取得了很好的分析结果。1)磨损失效磨损是滚动轴承最常见的一种失效形式，是轴承滚道、滚动体、保持架、座空或安装轴承的轴颈由于机械原因或润滑杂质引起的表面磨损。在工作环境恶劣的情况下，许多杂质会混杂在润滑油中进入轴承，从而就会在滚动体和滚道上产生磨料磨损，在滚动体和滚道上出现不均匀的划痕。磨料的存在，是轴承磨损的基本原因。2)疲劳失效疲劳是滚动轴承的另一种失效形式，常表现为滚动体或滚道表面金属剥落或脱皮。初期是在表面上形成不规则的凹坑，以后逐渐延伸成片滚动轴承在工作时，由于滚动体与内、外圈接触面积很小，因此接触应力很大。在高速旋转时，由于巨大交变接触应力多次反复作用，轴承元件金属表面就会发生疲劳，产生剥落形成小凹坑。造成剥落的主要原因是载荷引起的交变应力，有时是因为润滑不良强迫安装。3)腐蚀失效腐蚀是滚动轴承严重的问题之一，高精度轴承可能会由于表面的腐蚀失效导致精度丧失而不能继续工作。水分或酸、碱性物质的直接侵入会1滚动轴承故障诊断机理滚动轴承在运转过程中可能会由于各种原因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等，都可能会导致轴承过早损坏。即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况—16—基于包络解调分析的滚动轴承故障诊断研究宋晓美，等引起滚动轴承腐蚀;当滚动轴承停止工作后，轴承温度下降到露点，空气中的水分凝结成水滴附在轴承表面上也会引起腐蚀;当滚动轴承内部有较大电流通过时，在滚道和滚动体的接触点处，电流通过很薄的油膜会产生电火花，使表面局部熔融而产生电腐蚀。4)断裂失效轴承零件的破断或裂纹主要是由磨削、热处理、运行载荷过大、转速过高、润滑不良、装配不善、产生过大的热应力而引起的。等于理论计算值。这主要是因为滚动体并非纯滚动等因素造成的。所以在频谱图上寻找各特征频率时，需在计算的频率值的上下找其近似的值来诊断故障。此外，随着故障程度的增加，经常还会出现一些以特征频率为主频，以轴的转频为差值的调制边频现象，而当内圈、外圈和滚子同时出现故障时，由频谱分析明确诊断比较困难。2包络解调分析2.1包络解调的基本原理包络解调分析法综合利用信号包络检波和频谱分析，根据包络谱的谱峰来识别故障。对于高频冲击振动而言，包络分析法更是一项重要而有效的基于传统功率谱分析的技术。当轴承局部存在损伤或缺陷时，在受载过程中将产生突变的衰减冲击脉...