滚动轴承故障诊断与防范.docx

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1、摘要滚动轴承是装备制造业的关键基础件，其质量高低对众多工业设备具有较大 影响，因此滚动轴承的质量检测与故障诊断研究具有重大的现实意义。滚动轴承 被称为“工业的关节”，是旋转机械中的基础零件之一，广泛应用于铁路、汽车、 轮船、航空航天、机械等领域，和人类的生产生活密不可分，其技术的高低直接 影响高速铁路、机械工业、国防科技等产业的开展水平。因此，许多行业对滚动 轴承要求很高。因此，提升轴承检测技术，研制完善的轴承质量检测和故障诊断 系统，提高出厂轴承的可靠性和平安性，对推动国内轴承开展研究具有十分重要 的意义。关键词：滚动轴承；检测；故障诊断1.1.3 塑性变形在工作负荷果重的情况下，滚动轴承受

2、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，都会在滚道外表形成凹痕或者 划痕。这将使滚动轴承运转时产生剧烈的振动和噪声。而且，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外表的剥落。外表塑性变形主要是指零件外表由于压力作用形成的机械损伤。在接触外表上，当 滑动速度比滚动速度小得多的时候会产生外表塑性变形。外表塑性变形分为一般外表 塑性变形和局部外表塑性变形两类。（1） 一般外表塑性变形是由于粗糙外表互相滚动和滑动，同时，使粗糙外表不断产生塑性碰撞所造成，其 结果形成了冷轧外表，从外观上看，这种冷轧外表已被辗光，但是，如果辗光现象比拟

3、 严重，在冷轧外表上容易形成大量浅裂纹，浅裂纹进一步开展可能（在粗糙外表区域区） 导致显微剥落，但这种剥落很浅，只有几个微米，它能够覆盖很宽的接触外表。根据弹 性流体动压润滑理论，一般外表塑性变形产生的原因是由于两个粗糙外表直接接触，其 间没有形成承载的弹性流体动压润滑膜.因此，当油膜润滑参数小于一定值时，将产生的 一般外表塑性变形.一般油膜润滑参数值越小外表塑性变形越严重.（2）局部外表塑性变形局部外表塑性变形是发生在摩擦外表的原有缺陷附近。最常见的原有缺陷，如压坑 （痕）、磕碰伤、擦伤、划伤等。1）压坑（痕）：压坑（痕）是由于在压力作用下硬质固体物侵入零件外表产生的 凹坑（痕）现象。压坑（

4、痕）的形态特征是：形状和大小不一，有一定深度，压坑（痕） 边缘有轻微凸起，边缘较光滑。硬质固体特的来源是轴承零件在运转中产生的金属颗粒、 密封不良造成轴承外部杂质侵入。压坑（痕）产生的部位主要在冬件的工作外表上。预 防压坑（痕）的措施主要有：提高零件的加工精度和轴承的清洁度、改善润滑、提高密 封质量等。2）磕碰伤：磕碰伤是由于两个硬质特体相互撞击形成的凹坑现象。磕碰伤的形态 特征视两物体形状和相互撞击力的不同其形状和大小不一，但有一定深度，在其边缘处 常有突起。磕碰伤主要是操作不当引起的。产生部位可以在零件的所有外表上。预防磕 碰伤的措施主要有：提高操作者的责任心、规范操作、改进产品容器的结构

5、和增加零件 的保护措施等。3）擦伤：擦伤是两个相互接触的运动零件，在较大压力作用下因滑动摩擦产生的 金属迁移现象。严重时可能伴随烧伤的出现。擦伤的形状不确定，有一定长底和宽度， 深度一般较浅，并沿滑动（或运动）方向由深而浅。擦伤可以在产品制造过程中产生也 可以在使用过程中产生。轴承制造成过程中的擦伤预防措施与磕碰伤的预防措施相同。 使用中的擦伤预防措施主要是从防止“打滑”方面考虑，改进产品内部结构、提高过盈配 合量、调整游隙、改善润滑、保证良好接触状态等。4）划（拉）伤划（拉）伤是指硬质和尖锐物体在压力作用下侵入零件外表并产生 相对移动后形成的痕迹。划伤一般呈线型状，有一定深度，宽度比擦伤窄，

6、划伤的伤 痕方向是任意的，长度不定。产生部位主要在零件的工作外表和配合外表上。而拉伤只 发生在轴承内径（过盈）配合面上，伤痕方向一般与轴线平行，有一定长度、宽度和深 度，并成组出现。划伤可以在轴承制造过程中产生也可在使用中产生。而拉伤只发生在 轴承安装拆卸过程中。预防轴承制造过程中的划伤与预防磕碰伤的措施相同。预防使 用中划伤与预防压坑（痕）的措施基本相同。预防拉伤的措施是严格安装拆卸规程、 保证配合面的清洁、安装时在配合面上适当润滑等。综上所述，预防外表塑性变形的措 施是要正确选用轴承、增强材料的耐磨性，保证润滑的有效性、注意安装方法、提高轴 承密封装辂的密封性等。1.1.4 腐蚀腐蚀也是滚

7、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，滚动轴承温度下降到达零点，空气中的水分 凝结成水滴吸附在轴承的外表上也会引起腐蚀。此外当滚动轴承内部有电流通过时，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 外表上形成波纹状的凹凸不平。高精度的滚动轴承往往由于外表腐蚀，丧失精度而不能 继续工作。金属与其所处环境中的物质发生化学反响或电化学反响变化所引起的消耗称为腐 蚀。金属腐蚀的形式多种多样，就金属与周围介质作用的性质来分可以分为化学腐蚀和 电化学腐蚀两类。化学腐蚀是由于金属与周围介质之间的纯化学作用引起

8、的。其过程 中没有电流产生，但有腐蚀物质产生。这种物质一般都覆盖在金属外表上形成一层疏松 膜.化学反响形成的腐蚀机理比拟简单，主要是物体之间通过接触产生了化学反响，如 金属在大气中与水产生的化学反响形成的腐蚀（又称为锈蚀）电化学腐蚀是由于金属 与周围介质之间产生电化学作用引起的。其基本特点是在腐蚀的同时又有电流产生。电 化学反响的腐蚀机理主要是微电池效应。就滚动轴承而言，产生腐蚀的主要原因有：A、 轴承内部或润滑剂中含有水、碱、酸等腐蚀物质B、轴承在使用中的热量没有及时释放， 冷却后形成水分C、密封装珞失效D、轴承使用环境湿度大E、清洗、组装、存放不当 腐蚀产生部位：零件各外表都会有。按程度有

9、腐蚀斑点或腐蚀坑（洞），斑点和蚀坑一 般呈零星或密集分布，形状不规那么，深度不定，颜色有浅灰色、红褐色、灰褐色、黑色。 对于金属材料来说，消除腐蚀是比拟困难的，但可以减缓腐蚀的发生，防止轴承与腐蚀 物质接触，可以通过合金化，外表改性等方法提高耐腐蚀能力，使得金属外表形成一层 稳定致密与基体结合牢固的钝化膜。1.1.5 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、热处理或者装配时引起的剩余应力、工作时的热应力过大等也都有可能 造成滚动轴承零件的断裂。1.2滚动轴承的诊断方法可用于对滚动轴承进行故障诊断的方法有很多，包括振动信号分析法、声发射法、 油

10、污染分析法（磁性法，铁谱法的光谱分析法）等，它们各有特点，其中以振动信号分 析法相对简单，应用最为广泛。1.2.1 冲击脉冲法（SPM法）冲击脉冲（SPM, Shock Pulse Method）法是一种用于提取滚动轴承在运转中所产生 的冲击能量的方法。当滚动轴承受到损伤后，如疲劳剥落、裂纹、磨损及外表划伤等， 在运转过程中就会产生衰减性的振动。这种振动中冲击的强弱反映了滚动轴承在一定转 速下的故障大小程度.冲击脉冲法就是基于这个基本原理。首先将信号进行带通滤波，然 后利用传感或者谐振电路的谐振放大特点，提取冲击能量或者折算成脉冲值.利用脉冲值 （dB）可以确定滚动轴承的好坏情况。122共振解

11、调法（IFD法）共振解调法（IDF, Incipient Failure Detection）,这是美国波音公司创造的一项技 术.共振解调法与冲击脉冲法的共同特点是：利用传感器或者电路的谐振（共振），将故 障冲击法引起的衰减振动放大，因而大大提高了探测故障的灵敏度和可靠性。共振解调 法还进一步利用解调技术将故障信息提取出来，通过对解调后的信号做频谱分析，可以 诊断出故障发生的部位，如具体指出故障发生在滚动轴承外圈、内圈还是在滚动体上， 对于共振解调法在后面将做详细的介绍。1.2.3 特征参数判断法利用一些具有特殊意义的系数或者因子即特征参数，来判断滚动轴承故障往往也是 简单有效的方法。如：（1

12、）有效值和峰值判别法。有效值即均方根值，它反映了信号总体能量的大小。 一般情况下，有效值对磨损这类滚动轴承故障可以给出比拟恰当的评价，而峰值那么对疲 劳剥落、划痕等一类有瞬变冲击振动的故隙比拟有用。（2）峭度系数法。峭度系数是无量纲因子，其特点是对载荷及轴的转速不敏感, 可以发现早期故障。第2章 滚动轴承振动机理2.1 滚动轴承的基本参数2.1.1 滚动轴承的典型结构滚动轴承的典型结构如图2.1所示，它由内圈，外圈，滚动体和保持架四局部组成。滚动轴承的几何参数主要有：滚动轴承节径。、滚动体直径d、内圈滚道半径为、外圈滚道半径兀、接触角 滚动体个数Z。2.1.2 滚动轴承的特征频率为分析滚动轴承

13、各局部的运动参数，先做如下假设：（1）滚道与滚动体之间无相对滑动；（2）承受径向，轴向载荷时各局部无变形；（3）滚动轴承外圈固定，内圈（即轴）的旋转频率为/、；那么滚动轴承工作时各点的转动速度如下：内圈滚道上一点的速度为：VTrfFD-dcosa） （2-1）外圈滚道上一点的速度为：V（） = 0（2-2）保持架上一点的速度为:10v.=2卜+匕）=71 f D (2-3)(V.+Vo)由此可得保持架的旋转频率（即滚动体的公转频率）为:2卜-V Dcosa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4成反比:2八fs ddfs ddD cos a由此可得滚动体

14、自转频率（滚动体通过内滚道或外滚道的频率）fb:Fb =2dfXDcos- a(2-5)I+COS6ZD同时考虑到滚动轴承有Z个滚动体，那么:（1）Z个滚动体与外圈滚道上某一固定点的接触频率为:d_2cos2 3 a(2-8)于。, /,，分别为外圈、内圈和滚动体的通过频率.当“某一固定点”是局部损伤 点（如点蚀点、剥落点等）时，/。、力和九分别成为局部损伤点撞击滚动轴承元件 的频率，因此/、和又分别称为外圈、内圈和滚动体的故障特征频率.ii2.1.3 滚动轴承的固有频率滚动轴承在运行过程中，由于滚动体与内圈或外圈冲击而产生振动，这时的振动频 率为滚动轴承各局部的固有频率。固有振动中，内、外圈

15、的振动表现最明显，滚动轴承 元件的固有振动频率如下：(1)轴承圈在自由状态下的径向弯曲振动的固有频率为：式中E-弹性模量，钢材为2I0GPa; 1-套圈横截面的惯性矩mm4：密度,钢材为786xl()-6kg/mnF A-套圈横截面积，A =bh, mm2：。-套圈横截面中性轴直径，mm; g-重力加速度，9=9800mm/s2o-振动阶数(变形波数)，=2, 3；对钢材.，将各常数代入式得(2)钢球振动的固有频率为：f =0.212 空(2-10)J bnRy式中犬一钢球半径。2.2 滚动轴承故障诊断常用参数特征参数被定义为在各个时间领域、频率领域中的参数。在此之中，分为有量纲特 征参数和无

16、量纲特征参数。以前的故障诊断中主要被使用的是有量纲特征参数，现在， 和有量纲特征参数相比，更多的是使用了对运作状态的依赖小、诊断散乱少的无量纲诊 断参数。在本研究中，运用时间领域无量纲特征参数和频率领域无量纲特征参数进行研 究。2.2.1 时间领域有量纲特征参数在对滚动轴承故障诊断和监测中，迄今为止一直使用的是以振动为主的特征参数。 另外，作为被使用的振动的特征参数，以速度的实效值，变位的实效值等有量纲参数为 主。在此，在滚动轴承诊断中常用的有量纲特征参数，用以下的公式表示，另外，没有 特别说明的，取时间序列数据的绝对值。N(1)绝对值总和：(2-11)/=1(2)平均值：X =ZX/N (2

17、/2)12(3)标准方差：6=i Z=J|X/X)(2/3)V N-l曰一+X：Xmaxf(4)最大值：Xmax= Xmaxe Xmaxt/Xmaxt26 (2-14)MiV A / 2 _z .X max t(5)最大平均值：X max= XmaxGXmaxt/Xmaxt6 (2-15)M 2(6)极大值的平均值:LXpiX P(2-16)(7)极大值的标准方差：0沏尸(2.17)(8)极小值的平均值:(8)极小值的平均值:Xl =i=lT(2-18)在此：Xz X- N X/X Y x,3=1 N(9)极小值的标准方差:(9)极小值的标准方差:5寸ETT(2-19)时间领域的无量纲特征参数

18、在此，在滚动轴承诊断中常用的有量纲特征参数，用以下的公式表示。(1)波形率：S, =(2-20)X(2)歪度：夕工/|X卜X) Q)(3)峭度:4= 卜X) (2-22)(4)波高率：0二区外 (2-23)5 (T(5)最大值比率：R =区里 (2-24) tmax/V max(6)极大值的变动率：Y =乂 (2-25)L 613(7)极小值的变动率：yL = （2-26）(8)平方根的平均值：Lf =(2-27)（9）自乘平均值:Ex：1 R-(2-28)(J(10)对数平均数：+ (2-29) log(cr)频率领域的无量纲特征参数(1)R =平均特征频率：(2)P?=波形安定指数：X/*

19、s()V Z=M&)(2-30)E：N/)Z*S)设.3i)(3)(4)变动率： S (2-32)p =-izl歪度：4 oN (2-33)(5)N _ 4Z(/-7) *s(工)p =-峭度：(2-34)(6)Pg =平方根比率：6Z7(/-7)*s 5)=|(2-35)以上各式中：（工）分辨指数和识别率I阿N-分辨指数：DI =I 2 2+g或者二x2-x.I 22M +g(2-36)14识别率:。其中:P。(2-37)15AbstractRolling bearing is the key basic component of equipment manufacturing indust

20、ry, and its quality has a great impact on many industrial equipment. Therefore, the research on quality detection and fault diagnosis of rolling bearing has great practical significance. Rolling bearing is known as the joint of industry, which is one of the basic parts of rotating machinery. It is w

21、idely used in railway, automobile, ship, aerospace, machinery and other fields, and is closely related to human production and life. Its technology directly affects the development level of high-speed railway, machinery industry, national defense technology and other industries. Therefore, many indu

22、stries have high requirements for rolling bearings. Therefore, it is of great significance to improve the bearing detection technology, develop a perfect bearing quality detection and fault diagnosis system, and improve the reliability and safety of the bearing.Key words: rolling bearing; detection;

23、 fault diagnosisii第3章 滚动轴承及齿轮的故障信号分析3.1 滚动轴承的故障信号分析滚动轴承在运行过程中出现故障，要产生突变的冲击脉冲力，该脉冲力为一宽带信 号，往往覆盖轴承各个固有频率从而引起轴承的振动，同时引起的振动响应往往会被较 大的振动信号掩盖，从而无法从功率谱中分辨出来。小波分析由于同时具有分析信号时 域与频域的特性，所以能够有效分辨并提取出故障频率。本文利用小波分析的方法对采 集的信号进行频谱分析，找H1轴承元件的故障特征频率，以此判断滚动轴承的故障部位。从图3.2的时域波形图上无法看出是否存在外环故障。对图3.2的信号用dbl()正交 小波基进行5层小波分解，分

24、解后得到图3.3所示的小波细节信号。其中dld5分别表 示第15层的细节信号。从小波分解的细节信号中还未能发现外环的特征频率。为了 进一步提取外环故障特征频率，对前三层细节信号dld3做Hilbert包络谱分析，结果 如图3.45-6所示。从图3.45-6中可以发现，第一层细节信号包络谱出现的故障频率 比拟明显，故障频率为50.7法。通过对照轴承故障特征频率可知，轴承的外环发生了故 障。-5000 0-3000-400034时间67x 1043000 r：o o o o O o o o O o o o O 2 1-1-2图3.1正常信号的时域波形16-40004 时间图3.2外环故障信号的时域

25、波形1y|j111-hL no十二加y14 -200-400 500-500 L11111图3.3 5层dbio小波分解的细节信号图3.4第1层细节信号的包络谱图17图3.5第2层细节信号的包络谱图图3.6第3层细节信号的包络谱图本文采用小波分析的方法对含有故障的轴承进行了故障诊断，提取出了信号中的故 障特征，能够明显地看到故障特征频率的存在，因此这种方法可对可对故障进行准确的 定位。经过对信号的处理和分析，取得了良好的诊断结果，进一步说明这种方法适合于 滚动轴承的故障诊断。3.2 齿轮箱体外表故障信号的小波分解采用压电式加速度传感对某水泥厂一级齿轮齿数比为：41/358；二级齿轮齿数比为:

26、36/172；总速比为：41.7；输出转数为725r/min的二级传动减速机用的采样频率 实测振动信号，如图3.7所示，其中。为振动信号的有效值幅值，mm5 /为时间，ms。将图3.7所示的信号利用正交小波基和双正交小波基分解并重构信号，通过比拟选 取较优的小波基。图3.8,图3.9分别为基于正交小波基“心双正交小波基 Bbr2.4在尺度5, 4, 3, 2, 1下的小波重构系数、尺度重构系数及误差。图3.8中。0,爪0 为尺度重构系数波形图；J5, d5b, d4, d4b, d3, d3b, d2, d2b, JI, dg分别 为尺度5, 4, 3, 2, 1下的小波重构系数波形图。横坐标

27、表采样点数，纵坐标表示振动 信号的有效值幅值。利用Bior2A重构信号，绝对误差较小，为6.94x10-8,假设利用dblO, 其绝对误差为9.30x103。利用Bior2A双正交小波基对图3.7所示的故障信号进行正交小波变换，得到小波变 换系数如图3.10所示。原始信号含1024个点，图3.10中为尺度系数波形图；cd5b, cd4b, cd3b, cd2b, cdg分别为尺度5, 4, 3, 2, 1下的小波系数波形图。横坐标为18采样点数，纵坐标表示振动信号的有效值幅值。根据小波分解的原理知，各小波分解系 数所含点数分别为：cdlb(512), 421(256), 43 伙 128),数

28、4伙64), cd 5b(32), ca5b(32) o 从图3.10中可以看出，小波系数上所含的信息量最多，所以更有可能包含故障信号， 而且还别离出了齿轮故障的突变信号，更为重要的是保存了突变信号的时间信息，这些 时间信息反映了突变信号的重复频率及变化规律，包含了齿轮故障模式的信息。图3.7实测原始振动信号时域波形图图3.8基于正交波基DaubechieslO的小波分解图19-100d1 0 ?000图3.10基于SYM1的小波分解图20第4章 滚动轴承常见故障及选用分析4.1 剥落疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表 面在接触应力的反复作用下，其滚动外表

29、金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象 称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展 后将形成疲劳剥落。疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动外表呈凹凸不平的鳞状, 有尖锐的沟角.通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路.产生部位主要出现在套圈和滚动 体的滚动外表。4.2 变形4.2.1 一般外表塑性变形是由于粗糙外表互相滚动和滑动，同时，使粗糙外表不断产生塑性碰撞所造成，其 结果形成了冷轧外表，从外观上看，这种冷轧外表已被辗光，但是，如果辗光现象比拟 严重，在冷轧外表上容易形成大量浅裂纹，浅裂纹进一步开展可能（在粗糙外表区域区） 导致显微剥落，但这种剥落

30、很浅，只有几个微米，它能够覆盖很宽的接触外表。根据弹 性流体动压润滑理论，一般外表塑性变形产生的原因是由于两个粗糙外表直接接触，其 间没有形成承载的弹性流体动压润滑膜.因此，当油膜润滑参数小于一定值时，将产生的 一 般外表塑性变形.一般油膜润滑参数值越小外表塑性变形越严重.4.2.2 局部外表塑性变形局部外表塑性变形是发生在摩擦外表的原有缺陷附近。最常见的原有缺陷，如压坑 （痕）、磕碰伤、擦伤、划伤等。（1）压坑（痕）：压坑（痕）是由于在压力作用下硬质固体物侵入零件外表产生 的凹坑（痕）现象。 压坑（痕）的形态特征是：形状和大小不一，有一定深度，压坑 （痕）边缘有轻微凸起，边缘较光滑。硬质固体

31、特的来源是轴承零件在运转中产生的金 属颗粒、密封不良造成轴承外部杂质侵入。压坑（痕）产生的部位主要在零件的工作表 面上。预防压坑（痕）的措施主要有：提高零件的加工精度和轴承的清洁度、改善润 滑、提高密封质量等。（2）磕碰伤：磕碰伤是由于两个硬质特体相互撞击形成的凹坑现象。磕碰伤的形 态特征视两物体形状和相互撞击力的不同其形状和大小不一，但有一定深度，在其边缘21 处常有突起。磕碰伤主要是操作不当引起的。产生部位可以在零件的所有外表上。预防 磕碰伤的措施主要有：提高操作者的责任心、规范操作、改进产品容潜的结构和增加零 件的保护措施等。4.3 腐蚀金属与其所处环境中的物质发生化学反响或电化学反响变

32、化所引起的消耗称为腐 蚀。金属腐蚀的形式多种多样，就金属与周围介质作用的性质来分可以分为化学腐蚀和 电化学腐蚀两类。化学腐蚀是由于金属与周围介质之间的纯化学作用引起的。其过程 中没有电流产生，但有腐蚀物质产生。这种物质一般都覆盖在金属外表上形成一层疏松 膜.化学反响形成的腐蚀机理比拟简单，主要是物体之间通过接触产生了化学反响，如 金属在大气中与水产生的化学反响形成的腐蚀（又称为锈蚀）电化学腐蚀是由于金属 与周围介质之间产生电化学作用引起的。其基本特点是在腐蚀的同时又有电流产生。电 化学反响的腐蚀机理主要是微电池效应。就滚动轴承而言，产生腐蚀的主要原因有：A、 轴承内部或润滑剂中含有水、碱、酸等

33、腐蚀物质B、轴承在使用中的热量没有及时释放， 冷却后形成水分C、密封装珞失效D、轴承使用环境湿度大E、清洗、组装、存放不当 腐蚀产生部位：零件各外表都会有。按程度有腐蚀斑点或腐蚀坑（洞），斑点和蚀坑一 般呈零星或密集分布，形状不规那么，深度不定，颜色有浅灰色、红褐色、灰褐色、黑色。 对于金属材料来说，消除腐蚀是比拟困难的，但可以减缓腐蚀的发生，防止轴承与腐蚀 物质接触，可以通过合金化，外表改性等方法提高耐腐蚀能力，使得金属外表形成一层 稳定致密与基体结合牢固的钝化膜。22第5章滚动轴承防范措施5.1 严谨铁路货车出现超载现象为了最大程度的防止铁路货车的滚动轴承出现故障，就要严谨货车出现高超载的

34、情 况。就当前情况来看，由于一些装车部门在进行货物装箱时经常违反相关规定，进而造 成铁路货车出现严重的超载现象，进而使得滚动轴承遭受极大的承载力，甚至造成了滚 动轴承的轴径发生弯曲的现象，轴承随之也会发生相应的不良变化，使得密封罩、保持 架等其他相应的滚动轴承部件发生松动或者是脱落的现象。因此，相关部门要从严抓起， 坚决抵抗铁路货车出现超载现象，制定严格的监督管理机制，一旦发现铁路货车出现超 载现象，一定要严格处理，防止铁路货车超载现象的再次出现。5.2 提高轴承造修质量一是轴承生产、大修厂家加大科技投入，积极引进新技术、新工艺、新材料、新设 备，提高新造及大修轴承源头质量。二是建立轴承质量信

35、息库，落实滚动轴承生产工序 控制和质量跟踪制度，保证轴承出厂质量达标合格。三是轴承使用单位加强理赔力度， 迫使厂家优化制造、大修工艺，生产高品质产品。四是车辆段加强新造及大修轴承的入 库验收，对批量抽验不合格的轴承，应对同批次未装用轴承全部予以退换。同时，装用新造或大修轴承时，必须对轴承逐套进行外观检查和测量，严格控制好 尺寸等方面的缺陷。5.3 加强轴承一般检修控制一是密封罩压装设备要求模具、密封罩、滚动轴承之间具有很高的同心度，但实际 上目前设备的结构和调试手段无法进行量化控制，建议针对压装设备制作校准压头与外 圈定位胎具的试块，让设备开工前的机能校验做到有据可依。二是滚动轴承外圈牙口沟

36、槽或密封罩牙口凸台尺寸不符合标准，在滚动轴承一般检修时没有检测和控制手段，建 议配发图纸，统一样板或检具、统一测量方法、统一检修标准。三是工作者对轴承内外 圈滚道、滚子及外圈牙口、内圈小挡边等易产生隐蔽故障配件检查时，必须在专用灯光 下使用放大镜认真仔细检查，防止漏检故障危及行车平安。四是严格控制成品滚动轴承 的运输和搬运，防止滚动轴承磕碰和跌落造成两个内圈组件沿着外圈滚道方向向外冲击, 导致密封罩脱出。运输时宜采取滚动轴承捆扎、约束内圈组件轴向运动、使用轴承搬运 专用工具等方式，减少滚动轴承磕碰和跌落风险。23结语随着高速重载列车在铁路上的大量累积运行，车辆的运行状况越来越差，这将加速 车辆

37、运行局部轴承等旋转部件的早期疲劳损伤。利用共振解调技术开发的HXD3驱动装 置车载故障诊断系统，实现了对车辆轴承（包括车辆轴承）的全过程在线和事前监测和 预测，成功地预测了车辆轴承（包括车辆轴承）的故障。轴箱轴承、轮对轮轴承、电机 轴承、大小齿轮、踏板等早期故障有效地保证了行驶平安。该系统还可以为实施车辆维 修制度改革，降低车辆维修本钱提供可靠的技术支持。本次设计因为对各项国标以及行标都不是很了解，因此在设计过程中难免有不符合 标准的地方出现，以后需要针对性的改进。随着现今技术的进步和设计制造能力的提高， 诸多原先的困难已不复存在，但是如何在数控加工中心进行高效的加工仍然是我们现在 面临的一个

38、重要课题，而这其中关键在于在设计加工工艺时如何采取更高效的夹紧方式, 如何提供更稳定的动力。因此下一步的设计目标主要是加工中心夹紧机构的设计和动力 装置的设计，我相信随着科学技术的进步我们去的突破性的开展。24参考文献1董正荣.NSE轴承盖生产线的规划与工艺分析J.柴油机设计与制造，2011,01： 35-43+47.2郭良平，张卫正，王长园，赵维茂.柴油机轴承盖传热规律研究J.北京理工大 学学报，2011, 03： 277-282.3刘振锋.轴承盖气门导管孔加工精度改进J.机械制造与自动化,2011,03:57-59.4王化清.HXN5型轴承盖加工中心装备的设计与应用J.金属加工(冷加工),

39、2011, 14： 38-40.5张可刚.柴油机轴承盖铸造模具三维设计与制造J.铁道机车车辆，2011, S1： 354-357.6段守财:景红，刘敏，吴鑫，张发平.柴油机轴承盖精密加工技术研究及应用J. 铁道机车车辆，2011, S1： 358-361.7关颖.柴油机轴承盖气门孔系加工方法的改进J.煤炭技术，2012, 03： 24-25.8张红梅.复合刀具在柴油机轴承盖加工中的应用J.机械工程师，2012, 06： 161-163.9郭良平,刘福水，崔国起，李向荣,孙伟华.BFM1015柴油机轴承盖的改进设计 和试验研究J.内燃机工程,2012, 04： 82-86+92.10张士越，胡凤

40、芹，刘秋红.轴承盖气门导管孔的加工工艺探讨J.价值工程,2014, 27： 62-63.11王建明，易良均，田宇，丁新岭.湿式气缸套加装工艺轴承盖圻磨加工研究J.拖 拉机与农用运输车，2014, 06： 60-61.12符博峰，负虎臣，赵明，乔卫杰.船用柴油机轴承盖高同轴度孔系加工工艺技 术优化J.金属加工(冷加工)，2015, ()5： 37-40.13杜黎清，惠炜，陈琛.快速重组刀具在柴油机轴承盖枪钱加工中的应用研究J. 现代车用动力，2015, ()1： 43-46.14徐俊，王燕萍，黄斌.轴承盖制造工艺开发与研究J.柴油机，2014, 05： 45-48.15李道敏.浅谈机车内燃机轴承

41、盖的数控加工工艺研究J.科技创新与应用，2015, 15： 143.25目录摘要IAbstractII前言1第1章滚动轴承诊断基础41.1 滚动轴承的常见故障形式4疲劳剥落41.1.1 磨损5塑性变形61.1.2 腐蚀7断裂81.2 滚动轴承的诊断方法8冲击脉冲法(SPM法)81.2.1 共振解调法(IFD法)8特征参数判断法9第2章滚动轴承振动机理102.1 滚动轴承的基本参数10滚动轴承的典型结构1()2.1.1 滚动轴承的特征频率1()滚动轴承的固有频率122.2 滚动轴承故障诊断常用参数12时间领域有量纲特征参数122.2.1 时间领域的无量纲特征参数13频率领域的无量纲特征参数14第

42、3章滚动轴承及齿轮的故障信号分析163.1 滚动轴承的故障信号分析163.2 齿轮箱体外表故障信号的小波分解18第4章滚动轴承常见故障及选用分析214.1 剥落21hi16燕超鹏，林凯歌，刘金才，李劲松，谷丽娟，辛娟娟.某种轴承盖零件的加工 工艺性设计J.柴油机,2015, 04： 53-55.17李惠朝，王巧.轴承盖气门座圈坡口锥面及导管内孔加工J.金属加工（冷加工）, 2014, 21： 34-36.高洪玉.轴承盖气门导管孔的加工工艺研究J,中国高新技术企业，2016, 08： 59-60.19朱正岳，黄建松.PCBN铳刀在柴油机轴承盖半精铳面加工中应用J.金属加工 （冷加工）,2016,

43、 15： 50-52.20姜兴国，冷长庚.高效加工轴承盖电热塞孔的工艺安排J.内燃机与动力装置， 2016, 06： 65-66.21周保龙，内燃机学M,机械工业出版社2000.122范崇洛，谢黎明，机械加工工艺学M,东南大学出版社2004.423杨明忠，朱家诚，机械设计M,武汉理工大学出版社2001.10264.2 变形21一般外表塑性变形214.2.1 局部外表塑性变形214.3 腐蚀22第5章 滚动轴承防范措施235.1 严谨铁路货车出现超载现象235.2 提高轴承造修质量235.3 加强轴承一般检修控制23结语24参考文献25IV刖言滚动轴承集成了诸多设计理论和制造技术，表达了国家高端

44、制造核心竞争力，是 国民经济和国防平安重大设备的重要基础保障：国家中长期科学和技术开展规划纲 要（20062020年）列出的16项重大专项中,飞机、机床等重大装备的核心技术问 题之一就是轴承，它对整个装备制造业的开展起着举足轻重的作用。轴承行业是为国 家重大装备和精密装备制造业配套的重要行业，而国家重大装备又是我们攻关的重点; 现在世界上重大装备竞争十分激烈；重大装备有许多核心件，轴承就是一个。2009年我国轴承总产量110亿套，总产值920亿元人民币。但我国仅仅是轴承 产量大国，而不是制造强国，口前轴承产品技术附加值低，高性能轴承仍依靠进口。 在重载、高速、高温等苛刻服役工况下，我国高性能滚

45、动轴承技术无法满足装备制造 业快速开展的要求，严重制约着整个重大装备技术的开展，影响国民经济的健康高效 开展和国防平安。比方：在高速铁路行业方面，我国铁路轴承需求量每年约合人民币 40000万元。现运行的动车组所用高速铁路轴承全部是进口轴承，主要由德国FAG. 瑞典SKF和日本NTN等国外知名品牌所把持，特别是动车组高速铁路轴承己被他们 所垄断，全国几万公里铁路线上奔驰的260歹入2000多辆高速动车上没有装用一套 国产轴承。另外，高档机床主轴轴承和风力发电机增速器轴承、主轴轴承、发电机轴 承等95 %依赖进口，轧机轴承中进口量达60%左右。与之同时，高性能滚动轴承核 心技术一直被封锁，用于尖

46、端技术或国防领域的P2级以上的超精密轴承，属西方国 家对我国严格限制出口的产品。总之，我国轴承与国外知名品牌轴承的性能差距主要表达在以下几方面：（1）在尺寸公差与旋转精度方面，现有国产轴承在尺寸偏差的离散度方面还存 在着较大差距。此外，缺乏对高速精密轴承的精细指标的研究，如“不可重复跳动” 等旋转精度指标。（2）在高速性能方面，目前国外名牌产品的DmN值已达4 x l（）6mm Wmin,而 国产轴承仅为2xl06mm r/ mino（3）在润滑介质方面，国外知名企业己经开展了针对高精密轴承的特种润滑油、 润滑脂等的研究，甚至设计开发了专有润滑结构，从而在超高速下改善轴承内部润滑 状态，保证轴承高速、重载以及高精密条件下的运行状态，口前国内尚缺乏针对滚动 轴承极限工况下的润滑介质研究。（4）在振动及噪声控制方面，国外己推出静音及超静音轴承，而我国轴承的振动极值水平与日本产品相比，一般要相差10dB以上。（5）在轴承材料方面，国产轴承的材料性能指标差异较大，同批轴承材料性能 指标离散度大，一致度较低，而口本NSK等轴承材料的一致性明显优于国产轴承材 料。（6）在服役寿命与可靠性方面，以深沟球轴承为例，国外名牌产品的寿命一般 为计算寿命的8倍以上（最高可达30倍以上），可靠性为98%,而我国轴承的寿命仅 为