【正文】 以滾子故障頻率構(gòu)成另一族調(diào)制邊帶。 圖 7— 9c是其倒頻譜，明顯看出有 106Hz及 ，理論計(jì)算上滾子故障頻率為 ，在此看出，倒頻譜反映出的故障頻率與理論幾乎完全一致。 處理過程： 離散信號(hào)序列 {xi} FFT變換 功率譜 S{ f } 求對(duì)數(shù) lgS(f) 求逆傅里葉變換 F1{lgS(f)} 得到倒譜 C(τ) C(τ)=F1{lgS(f)} 例： 圖 7— 9a，是內(nèi)圈軌道上有疲勞損傷和滾子有凹坑缺陷軸承的振動(dòng)時(shí)間歷程。這是由于各運(yùn)動(dòng)件在力的相互作用下各自形成特有的特征頻率，并且 相互疊加與調(diào)制 ，因此在頻譜圖上則形成 多族諧波 成分，如果應(yīng)用倒頻譜則較易于識(shí)別。 軸上的齒輪等零件的振動(dòng)也會(huì)受到軸承振動(dòng)的影響，導(dǎo)致自身的振動(dòng)出現(xiàn)幅值增大， 諧頻成分增多 的現(xiàn)象。 滾動(dòng)軸承原故障信號(hào)弱，并不意味常規(guī)的 FFT信號(hào)分析技術(shù)對(duì)滾動(dòng)軸承的故障診斷束手無策。實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場的信號(hào)是極復(fù)雜的，包含了諸多軸、齒輪等強(qiáng)振信號(hào)，而滾動(dòng)軸承的故障信號(hào)因?yàn)閺?qiáng)度太小，而被淹沒。且在 現(xiàn)象。通過比較可以看出，當(dāng)出現(xiàn)故障后頻譜圖上有較高階諧波。 圖 7－ 8 故障軸承與完好軸承的頻譜圖對(duì)比 a)故障軸承 b)完好軸承 例如，圖 7－ 8a，是一個(gè)外環(huán)有劃傷的軸承頻譜圖，明顯看出其頻譜中有較大的周期成分，其基頻為。 根據(jù)滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)關(guān)系式計(jì)算得到各項(xiàng)特征頻率，在頻譜圖中找出、觀察其變化，從而判別故障的存在與部位。 該軸承的實(shí)際故障 是內(nèi)、外滾道表面上各有一處疲勞剝落。圖 7—7(a)為原信號(hào)直接用低頻信號(hào)接收法得到的頻譜，圖中譜峰密集，較難尋找出故障的特征頻率。 圖 7－ 7 兩種信號(hào)處理方法比較 例：共振解調(diào)法（包絡(luò)檢波頻譜分析法） 實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波的方法有多種，常用的有兩種方法： 希爾伯特(Hilbett)變換法 和 檢波濾波法 。 圖 (d)為對(duì)圖 (c)所示振蕩波再進(jìn)行 包絡(luò)檢波 處理后的波形，也就是取振蕩波形的 包絡(luò)線 。這是一種振幅被放大了的高頻自由衰減振蕩波，振蕩頻率就是諧振器的 諧振頻率 ?n(?n=1/Tn)，它的最大振幅與故障沖擊的強(qiáng)度成正比，而且每組振蕩波在時(shí)域上得到了展寬， 振蕩波的重復(fù)頻率與故障沖擊的重復(fù)頻率相同 。雖然這種脈沖是以 T為周期，但 在頻譜上卻直接反映不出對(duì)應(yīng)的頻率 1／ T成分。 共振解調(diào)法的基本原理可用圖7—6所示信號(hào)變換過程中的波形特征來說明。軸承的狀況分為三個(gè)區(qū)： （ 0～ 20） dBN 表示軸承狀況良好 （ 20～ 35） dBN 表示軸承狀況已經(jīng)劣化，屬發(fā)展中的損傷期 （ 35～ 60） dBN 表示軸承已經(jīng)存在明顯的損傷。測到的軸承沖擊 dBi值與軸承基準(zhǔn)值 dB0相減（ dB0是良好軸承的測定值）。 441)(1 ∑r m sNiiq XxxNC ==?4．沖擊脈沖法（ SPM） 沖擊脈沖法 是利用軸承故障所激發(fā)的軸承元件固有頻率的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)加速度傳感器的共振放大、帶通濾波及包絡(luò)檢波等信號(hào)處理，所獲得的信號(hào)振幅正比于沖擊力的大小。 *當(dāng)軸承 故障進(jìn)入晚期 ，由于 剝落斑點(diǎn)充滿整個(gè)滾道， 峭度指標(biāo)反而下降。 *當(dāng)軸承出現(xiàn) 初期故障時(shí) ，有效值變化不大，但峭度指標(biāo)值已經(jīng)明顯增加，達(dá)到數(shù)十甚至上百，非常明顯。 ?3．峭度指標(biāo)法 峭度指標(biāo) Cq反映振動(dòng)信號(hào)中的沖擊特征。 另外，峰值系數(shù)不受振動(dòng)信號(hào)的絕對(duì)水平所左右。 正常時(shí) ，滾動(dòng)軸承的峰值系數(shù)約為 5，當(dāng)軸承有 故障時(shí) ，可達(dá)到幾十。 2．峰值系數(shù)法 所謂 峰值系數(shù) ，是指峰值與有效值之比。因?yàn)闆_擊波峰的振幅大，并且持續(xù)時(shí)間短。因而可以用 有效值 作為軸承異常的判斷指標(biāo)。儀表統(tǒng)計(jì) 單位時(shí)間內(nèi)聲發(fā)射信號(hào)的頻度和強(qiáng)度，一旦頻度或強(qiáng)度超過某個(gè)報(bào)警限，則判定軸承故障。 b)監(jiān)測高頻段的信號(hào) ，其目的是要獲取唯一的軸承故障信號(hào)，采用自振頻率在 25～ 30KHz的 加速度 傳感器，利用加速度傳感器的共振效應(yīng)，將這個(gè)頻段的軸承故障信號(hào)放大，再用帶通濾波器將其它頻率的信號(hào)（主要是低頻信號(hào)）濾除，獲得 唯一的軸承故障信號(hào)。 信號(hào)拾取方式： 針對(duì)不同的信號(hào)所處頻段，需采用不同的信號(hào)拾取方式。 b).高頻段： 位于 Ⅱ 區(qū)，這個(gè)頻段的信號(hào)是軸承故障所激發(fā)的 軸承自振頻率 的振動(dòng)。 a). 低頻段： 在 8kHz以下，滾動(dòng)軸承中與結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)關(guān)系相聯(lián)系的故障信號(hào)在這個(gè)頻率段，少數(shù)高速滾動(dòng)軸承的信號(hào)頻段能延展到 B點(diǎn)以外。 圖 7－ 5 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)頻譜 傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇 軸承故障信號(hào)分布的頻段 傳感器和感應(yīng)頻率段的選擇，如圖 7－ 5所示，這是一個(gè)航空軸承通過故障實(shí)驗(yàn)得到的頻譜圖。 由于軸的空間位置波動(dòng)，也必然影響齒輪等零件的振動(dòng)。這里距故障信號(hào)源最近，傳輸損失最小，也是軸、齒輪等故障信號(hào)傳輸路徑必經(jīng)的最近位置。 三 滾動(dòng)軸承信號(hào)分析方法 軸承故障信號(hào)的拾取實(shí)際上是傳感器及安裝部位和感應(yīng)頻率段的選擇 。 這種情況往往預(yù)示著滾動(dòng)軸承出現(xiàn) 早期故障 。 對(duì)于轉(zhuǎn)軸上的零件為齒輪等非轉(zhuǎn)子類零件的軸而言 ， 其 動(dòng)不平衡量 是不隨時(shí)間變化的 。 由于這些振動(dòng)具有更強(qiáng)的能量 ， 軸承早期 缺陷所激發(fā)的微弱周期性脈沖信號(hào)往往 淹沒 在這些強(qiáng)振信號(hào)中 ， 給在線故障監(jiān)測系統(tǒng)帶來困難 ， 但是 ， 滾動(dòng)軸承故障在低頻段的特征還是可以得到的 。因此 ,有些軸承診斷儀，就 針對(duì)這一特點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)分析處理，在這一頻段內(nèi)工作的儀表。見圖 7－ 4， 第一類 振動(dòng)是上節(jié)所講的以結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)關(guān) 系為特征的振動(dòng)，表現(xiàn)為沖擊振動(dòng)的周 期性； 第二類 振動(dòng)是 被激發(fā)的以軸承元件固有頻 率的衰減振蕩，表現(xiàn)為每一個(gè)脈沖的衰 減振蕩波。 滾動(dòng)軸承的特征頻率（內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，外圈固定時(shí)） ? 1) 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率 ?1： Hz ? 2) 保持架旋轉(zhuǎn)頻率 ?2： ? 3） 滾動(dòng)體自轉(zhuǎn)頻率 ?3： ? 4） 保持架過內(nèi)圈頻率 ?4： ? 5） 滾動(dòng)體通過內(nèi)圈頻率 ?5： ? 6） 滾動(dòng)體通過外圈頻率 ?6： 式中， n—內(nèi)圈轉(zhuǎn)速 (r/min)， z—滾動(dòng)體個(gè)數(shù) 在故障診斷的實(shí)踐中，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率 ?滾動(dòng)體通過內(nèi)圈頻率 ?滾 動(dòng)體通過外圈頻率 ?6對(duì)表面缺陷有較高的敏感度，是重要的參照指標(biāo)。 滾動(dòng)軸承的 特征頻率 (即接觸激發(fā)的基頻 )，完全可以根據(jù)軸承元件之間滾動(dòng)接觸的速度關(guān)系建立的方程求得。滾動(dòng)體在這些凹凸面上轉(zhuǎn)動(dòng)，則產(chǎn)生交變的激振力。 圖 7—2滾動(dòng)軸承剛度的變化 ?2. 由滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)副引起的振動(dòng) 當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體便在內(nèi)外圈之間滾動(dòng)。這 類參數(shù)的變化與運(yùn)動(dòng)都將引起軸承的振