《軸承聲音故障判斷》課件

軸承聲音故障判斷軸承是機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響設(shè)備的正常工作。軸承聲音故障判斷是機(jī)械故障診斷的重要手段，通過分析軸承發(fā)出的聲音，可以判斷軸承的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患。課程目標(biāo)軸承聲音故障識別學(xué)習(xí)識別各種軸承故障產(chǎn)生的聲音特點(diǎn)，例如內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架等故障的聲音。故障診斷方法學(xué)習(xí)了解時域分析、頻域分析、時頻域分析等方法，并學(xué)習(xí)如何提取聲音信號特征參數(shù)。診斷流程掌握熟悉軸承故障診斷流程，包括聲音采集、信號分析、特征提取、診斷決策樹等步驟。實(shí)際應(yīng)用案例通過分析實(shí)際案例，學(xué)習(xí)如何將理論知識應(yīng)用于實(shí)際故障診斷，提升診斷準(zhǔn)確率。軸承聲音基礎(chǔ)知識11.軸承類型軸承分為滾動軸承和滑動軸承兩種類型。22.軸承結(jié)構(gòu)滾動軸承包括內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架等部件。33.聲音產(chǎn)生原因軸承在工作過程中，滾動體與滾道之間會產(chǎn)生摩擦和碰撞，從而產(chǎn)生聲音。44.聲音特點(diǎn)軸承聲音受軸承類型、工作狀態(tài)、負(fù)載等因素影響，聲音特征各不相同。軸承聲音的產(chǎn)生機(jī)理摩擦滾動體與軌道、保持架與內(nèi)圈/外圈之間的摩擦是產(chǎn)生聲音的主要原因之一。摩擦?xí)?dǎo)致振動，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。撞擊滾動體在運(yùn)行過程中與軌道、保持架或其他滾動體發(fā)生碰撞，也會產(chǎn)生聲音?？障遁S承內(nèi)部的空隙，例如滾動體與軌道之間的空隙，會導(dǎo)致滾動體在運(yùn)行過程中產(chǎn)生沖擊和振動，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。不平衡軸承內(nèi)部的不平衡，例如滾動體尺寸不一致或安裝不當(dāng)，會導(dǎo)致軸承在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。正常軸承聲音特點(diǎn)頻率低正常情況下，軸承旋轉(zhuǎn)聲音頻率相對較低，且聲音較為均勻。聲音柔和聲音輕微，不會出現(xiàn)明顯尖銳或刺耳的聲音，聽起來較為舒適。無明顯雜音正常工作時，軸承的聲音中不會出現(xiàn)明顯的雜音，例如摩擦聲、敲擊聲或振動聲。聲音穩(wěn)定在工作狀態(tài)下，軸承聲音不會出現(xiàn)明顯的變化，始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。常見軸承故障類型內(nèi)圈磨損內(nèi)圈磨損會導(dǎo)致滾動體與內(nèi)圈接觸面不均勻，產(chǎn)生異常聲音。外圈磨損外圈磨損會導(dǎo)致滾動體與外圈接觸面不均勻，產(chǎn)生異常聲音。滾動體疲勞滾動體疲勞會導(dǎo)致滾動體表面出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生異常聲音。保持架損壞保持架損壞會導(dǎo)致滾動體無法正常滾動，產(chǎn)生異常聲音。內(nèi)圈故障聲音特點(diǎn)刮擦聲滾動體在內(nèi)圈軌道上滾動時發(fā)生摩擦，發(fā)出刮擦聲。沖擊聲滾動體撞擊內(nèi)圈邊緣產(chǎn)生沖擊聲，聲音頻率較高。振動聲內(nèi)圈發(fā)生磨損，導(dǎo)致振動頻率和幅度變化。外圈故障聲音特點(diǎn)低頻振動外圈故障產(chǎn)生的聲音頻率較低，通常為低頻振動聲。周期性外圈故障聲音具有周期性，聲音的強(qiáng)度和頻率會隨著軸承轉(zhuǎn)速的變化而變化。頻率變化外圈故障聲音的頻率會隨著軸承的轉(zhuǎn)速變化而發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速越快，頻率越高。聲音位置外圈故障聲音通常來自軸承外圈附近，可以聽到明顯的振動感。滾動體故障聲音特點(diǎn)滾動體疲勞滾動體疲勞會導(dǎo)致滾動體表面出現(xiàn)裂紋或剝落，發(fā)出周期性的敲擊聲。疲勞聲音頻率較高，隨著疲勞程度加劇，敲擊聲會變得更加明顯。滾動體磨損磨損會導(dǎo)致滾動體尺寸減小，產(chǎn)生間隙，發(fā)出摩擦聲或沙沙聲。磨損聲音頻率較低，隨著磨損加劇，摩擦聲會變得更加明顯。保持架故障聲音特點(diǎn)金屬敲擊聲保持架破損，滾動體與保持架或軸承座發(fā)生撞擊，產(chǎn)生金屬敲擊聲。摩擦聲保持架磨損，滾動體在保持架內(nèi)滑動摩擦，發(fā)出摩擦聲。振動保持架松動，導(dǎo)致軸承振動，產(chǎn)生振動聲。潤滑不良故障聲音特點(diǎn)間歇性噪音潤滑不良會導(dǎo)致軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)間歇性的摩擦噪音，聲音通常為尖銳的“吱吱”聲或“沙沙”聲。噪音逐漸加劇隨著潤滑油的減少或失效，噪音會逐漸加劇，最終可能發(fā)展為持續(xù)性的金屬摩擦聲。噪音變化明顯在潤滑油不足的情況下，軸承的噪音通常會在轉(zhuǎn)速變化時發(fā)生明顯的變化，例如在啟動或停止時噪音會更明顯。故障聲音識別技巧11.聲音類型區(qū)分正常聲音和異常聲音，如摩擦聲、沖擊聲、嗡嗡聲等。22.聲音變化注意聲音的變化規(guī)律，例如頻率、強(qiáng)度、持續(xù)時間、位置等。33.聲音位置通過聲音定位，確定故障發(fā)生的部位，方便進(jìn)行更精準(zhǔn)的檢查。44.經(jīng)驗(yàn)積累積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，熟悉各種軸承故障聲音的特點(diǎn)，才能更好地識別故障。聲音采集技巧正確采集軸承聲音信號，可以提高故障診斷的準(zhǔn)確性。聲音采集過程需要選擇合適的設(shè)備和方法，確保采集到的聲音信號清晰、完整。1選擇合適的傳感器使用靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍廣的傳感器2確定合適的采樣頻率根據(jù)軸承轉(zhuǎn)速和聲音信號頻率選擇合適的采樣頻率3降低噪聲干擾選擇安靜的環(huán)境進(jìn)行采集，并使用消聲裝置降低噪聲干擾4保持信號一致性在相同條件下采集多組數(shù)據(jù)，確保信號的一致性聲音信號分析方法軸承聲音信號分析方法主要用于提取軸承聲音信號的特征參數(shù)，以便對軸承運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷。1時域分析分析聲音信號的振幅、頻率和相位等參數(shù)。2頻域分析將聲音信號變換到頻域，分析不同頻率成分的能量分布。3時頻域聯(lián)合分析將時域和頻域分析結(jié)合起來，更全面地分析聲音信號特征。時域分析1直接觀察波形時域分析通過直接觀察軸承聲音信號的波形，識別信號的周期性、突變等特征。2振幅和頻率分析分析信號的振幅和頻率變化，可以判斷軸承的運(yùn)行狀態(tài)，例如，振幅突然增大，頻率發(fā)生變化，可能表明軸承存在故障。3信號特征提取通過時域特征參數(shù)提取，可以更深入地分析軸承的聲音信號，例如，計(jì)算信號的峰值、均值、方差等特征參數(shù)。頻域分析1傅里葉變換將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，揭示信號的頻率組成。2頻譜圖以頻率為橫軸，幅值為縱軸，展示不同頻率成分的能量分布。3特征提取識別軸承故障產(chǎn)生的特定頻率成分，如滾動體、內(nèi)圈、外圈的特征頻率。時頻域聯(lián)合分析時頻域聯(lián)合分析是一種將時域分析和頻域分析相結(jié)合的分析方法。1時頻域聯(lián)合分析結(jié)合時域和頻域信息2時域分析分析聲音信號隨時間的變化3頻域分析分析聲音信號的頻率組成通過將時域和頻域信息結(jié)合起來，可以更全面地了解軸承故障的聲音特征。聲音信號特征提取時域特征時域特征分析聲音信號的振幅和時間變化信息。頻域特征頻域特征分析聲音信號的頻率分布和能量信息。時頻域特征時頻域特征分析聲音信號在不同時刻的頻率變化。信號特征參數(shù)詳解頻率聲音頻率反映軸承振動頻率。振幅振幅表示聲音信號的強(qiáng)度，反映振動的幅度。波形聲音信號的波形可反映軸承的運(yùn)行狀態(tài)。峰值峰值代表聲音信號中的最大值，用于判斷故障程度。特征參數(shù)閾值確定經(jīng)驗(yàn)方法根據(jù)大量歷史故障樣本數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析各類故障特征參數(shù)的分布情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷不同故障類型特征參數(shù)的典型范圍，確定閾值。機(jī)器學(xué)習(xí)方法利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，例如支持向量機(jī)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，自動學(xué)習(xí)故障特征參數(shù)與故障類型的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)模型訓(xùn)練結(jié)果，確定最佳閾值，提高故障診斷的準(zhǔn)確性和效率。故障診斷決策樹1特征提取提取軸承聲音特征參數(shù)2閾值判斷將特征參數(shù)與閾值進(jìn)行比較3故障判定根據(jù)比較結(jié)果判定故障類型4診斷結(jié)果輸出診斷結(jié)果，包括故障類型和程度故障診斷決策樹是一種常用的故障診斷方法，它將故障診斷過程分為多個步驟，每個步驟都有相應(yīng)的決策規(guī)則。常見故障診斷實(shí)例1例如，一臺大型風(fēng)機(jī)軸承發(fā)出異常的“咯咯”聲，聲音頻率較低，且伴隨間歇性的振動。通過聲音信號分析，發(fā)現(xiàn)信號中存在明顯的沖擊信號，頻率約為100Hz，并且沖擊信號的幅值隨著時間推移而逐漸增大。根據(jù)這些信息，可以初步判斷軸承存在內(nèi)圈損傷，且損傷程度正在加劇。常見故障診斷實(shí)例2滾動體磨損會導(dǎo)致振動和噪音增加，并影響軸承的使用壽命。通過聲音信號分析，可以識別滾動體磨損產(chǎn)生的高頻沖擊信號，并通過信號特征提取和閾值判斷，確定滾動體磨損程度。此實(shí)例展示了如何利用聲音信號分析技術(shù)，快速有效地識別滾動體磨損故障。常見故障診斷實(shí)例3案例：某電機(jī)軸承運(yùn)行時發(fā)出異常噪聲，懷疑滾動體出現(xiàn)磨損。診斷步驟：采集軸承運(yùn)行聲音，并進(jìn)行時域分析、頻域分析和時頻域聯(lián)合分析。分析結(jié)果：在時域信號中發(fā)現(xiàn)明顯的沖擊脈沖，頻域信號顯示高頻成分增強(qiáng)，時頻域圖譜顯示高頻成分隨時間推移逐漸增強(qiáng)。診斷結(jié)論：軸承滾動體存在磨損，建議更換軸承。常見故障診斷實(shí)例4滾動體疲勞剝落會導(dǎo)致軸承發(fā)出異常聲音，如“砰砰”聲或“咔嗒”聲。聲音頻率較高，且隨著負(fù)載增加，聲音逐漸變大。滾動體疲勞剝落嚴(yán)重時，軸承可能出現(xiàn)卡死或轉(zhuǎn)動不順暢的情況，影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。及時更換滾動體或軸承可以解決問題。診斷流程總結(jié)11.聲音采集使用專業(yè)設(shè)備采集軸承運(yùn)行聲音。22.信號分析對采集到的聲音信號進(jìn)行時域、頻域分析。33.特征提取提取聲音信號特征參數(shù)，例如頻率、幅值等。44.故障診斷根據(jù)特征參數(shù)與故障類型數(shù)據(jù)庫對比，判斷軸承故障類型。診斷結(jié)果輸出故障類型輸出軸承具體的故障類型，例如內(nèi)圈損傷、外圈損傷、滾動體損傷、保持架損傷、潤滑不良等。故障程度描述故障的嚴(yán)重程度，例如輕微損傷、嚴(yán)重?fù)p傷、即將失效等，并提供相應(yīng)的建議。診斷結(jié)論根據(jù)診斷結(jié)果，給出最終的診斷結(jié)論，例如軸承需要更換、軸承可以繼續(xù)使用、需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢測等。建議根據(jù)診斷結(jié)果，給出相應(yīng)的建議，例如更換軸承、調(diào)整潤滑方式、進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)等。診斷效果評價準(zhǔn)確度診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性是評價診斷效果的關(guān)鍵指標(biāo)。通過評估診斷結(jié)果與實(shí)際故障情況的匹配度，可以衡量診斷方法的有效性。效率診斷時間和診斷效率是評價診斷效果的重要指標(biāo)。更快的診斷速度可以有效提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備停機(jī)時間，降低生產(chǎn)成本。可解釋性診斷結(jié)果的可解釋性對于用戶理解診斷過程至關(guān)重要。清晰的診斷過程和結(jié)果分析有助于用戶理解故障原因，并采取相應(yīng)的措施。經(jīng)濟(jì)效益診斷結(jié)果可以幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)備使用壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)