电机轴承故障诊断与分析

本 科 毕 业 设 计

1 引言

1．1 课题的研究背景

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设备故障诊断学是本世纪六七十年代产生并发展起来的一门综合性边缘学科,经过几十年的发展,理论研究取得了重大进展,按照所采用的技术手段可分为:振动分析法声学分析法，红外分析法!润滑油分析法!计算机辅助诊断及专家系统等方法等，按照诊断对象可分为:旋转机械故障诊断往复机械故障诊断!机械零件故障诊断!工程结构故障诊断!液压设备故障诊断!电气设备故障诊断等，在这些众多诊断分支中,旋转机械故障诊断是一个极为重要和引人注目的分支。

电动机作为拖动系统中的重要组成部分在国民经济中占有举足轻重的地位，它的使用几乎渗透到了各行各业，是工业、农业和国防建设及人民生活正常进行的重要保证，因而确保电动机的正常运行就显得十分重要，而作为电机核心部分的轴承的也担任着不可或缺的角色，轴承故障的诊断就显得尤为重要了。

1.2 发展状况

轴承在旋转机械中应用最为广泛，同时也是最易损坏的元件之一。旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关，轴承的工作好坏对机械的工作状态有很大影响，其缺陷会直接导致设备产生异常振动和噪声，严重时甚至损坏设备，它的运行状态是否正常往往直接影响到整台机器的性能，

滚动轴承故障诊断

滚动轴承是应用最为广泛的机械零件质疑，同时，它也是机器中最容易损坏的元件之一。许多旋转机械的故障都与滚动轴承的状态有关。据统计，在使用滚动轴承的旋转机械中，大约有30%的机械故障都是由于轴承而引起的。可见，轴承的好坏对机器工作状态影响极大。

通常，由于轴承的缺陷会导致机器产生振动和噪声，甚至会引起机器的损坏。而在精密机械中（如精密机床主轴、陀螺等），对轴承的要求就更高，哪怕是在轴承上有微米级的缺陷，都会导致整个机器系统的精度遭到破坏。

最早使用的轴承诊断方法是将听音棒接触轴承部位，依靠听觉来判断轴承有无故障。这种方法至今仍在使用，不过已经逐步使用电子听诊器来替代听音棒以提高灵敏度。后来逐步采用各式测振仪器、仪表并利用位移、速度或加速度的均方根值或峰峰值来判断轴承有无故障。这可以减少对设备检修人员的经验的依赖，但仍然很难发现早期故障。

随着对滚动轴承运动学、动力学的深化研究，对轴承振动信号中频率成分和轴承零件的几何尺寸及缺陷类型的关系有了比较清楚的了解，FFT级数的发展也使得利用频率域分析和检测轴承故障成为一种有效的途径。也是目前滚动轴承监测诊断的基础。

从发展的历程看，滚动轴承故障检测诊断技术大致经历了以下阶段： 1961年

步进电机的故障诊断与分析处理

摘要:步进电机属于特殊的电动机种类，控制其转速的因素主要有转子齿数、脉冲频率和拍数，而与负载、电压、温度等因素是没有关系的。步进电机工作时转速和步数不受负载变化和电压波动的影响，也不受环境条件(温度、冲击、和振动等)变化的影响，只与控制脉冲同步，但它仍有转子和定子构成，而转子和定子是由铁心和绕组构成。所以在转动过程会出现各种故障。

关键词：步进电机；故障；分析

1

1、步进电机及常见故障

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移

滚动轴承故障诊断1（之国外专家版） 滚动轴承故障

现代工业通用机械都配备了相当数量的滚动轴承。一般说来，滚动轴承都是机器中最精密的部件。通常情况下，它们的公差都保持在机器的其余部件的公差的十分之一。但是，多年的实践经验表明，只有10%以下的轴承能够运行到设计寿命年限。而大约40%的轴承失效是由于润滑引起的故障，30%失效是由于不对中或“卡住”等装配失误，还有20%的失效是由过载使用或制造上缺陷等其它原因所致。

如果机器都进行了精确对中和精确平衡，不在共振频率附近运转，并且轴承润滑良好，那么机器运行就会非常可靠。机器的实际寿命也会接近其设计寿命。然而遗憾的是，大多数工业现场都没有做到这些。因此有很多轴承都因为磨损而永久失效。你的工作是要检测出早期症状并估计故障的严重程度。振动分析和磨损颗粒分析都是很好的诊断方法。

1、频谱特征

故障轴承会产生与1X基频倍数不完全相同的振动分量——换言之，它们不是同步的分量。对振动分析人员而言，如果在振动频谱中发现不同步分量那么极有可能是轴承出现故障的警告信号。 振动分析人员应该马上诊断并排除是否是其它故障引起的这些不同步分量。（非转频的倍数峰值疑似为故障信息）

如果看到不同步的波峰，那极有可能与轴承磨损相关。

電機軸承異音的分析與解決

三相非同步電動機應用廣泛，但通過長期運行後，會發生各種故障，及時判斷故障原因，進行相應處理，是防止故障擴大，保證設備正常運行的一項重要的工作。

一、通電後電動機不能轉動，但無異響，也無異味和冒煙。 1．故障原因

①電源未通（至少兩相未通）； ②熔絲熔斷（至少兩相熔斷）； ③過流繼電器調得過小

(過載繼電器，是做為過熱過載電流保護的電控元件，通常裝設於接觸器後方，並做為防止高功率馬達電流過載之用途。 英文是Thermal Relay又稱為Overload relay、Over Current Relay，英文代號是TH-RY或O?L，中文又常譯作熱動繼電器、過電流繼電器、積熱繼電器。繼電器(英文：Relay)也稱為電驛，因此工業用語也常稱為過載電驛、積熱電驛。)

④控制設備接線錯誤。

2．故障排除

①檢查電源回路開關，熔絲、接線盒處是否有中斷點，修復；

②檢查熔絲型號、熔斷原因，換新熔絲； ③調節繼電器整定值與電動機配合； ④改正接線。

二、通電後電動機不轉，然後熔絲燒斷 1．故障原因

①缺一相電源，或定幹線圈一相反接； ②定子繞組相間短路； ③定子繞組接地； ④定子繞組接線錯誤； ⑤熔絲截面過小； ⑥電源線短路或接

实验六 电机故障诊断实验

班级：电气09-4

学号：22090297

姓名:许天翔

一、实验目的

1．初步了解故障诊断的过程；

2．了解并初步掌握电机转子断条和气隙偏心故障的定子电流频谱分析方法；

3．认识不同的数据处理和故障诊断方法在故障诊断的敏感性和准确性等方面的差异；

二、实验内容

分别采集状态良好的和存在良好的和存在转子断条，气隙偏心，匝间短路故障相三相异步电动机、在不同的负载工况下的三相电流数据，然后运用已编好的软件或运用MATLAB自行编程，对测试数据进行频谱分析，根据相应的故障特征频谱分量，判断点击的故障状态。

三、实验原理

当三相电动机出现转自断条故障时，电流频谱中会出现特征分量fb=（1±2Ks）f1，通常k=1时的特征最为明显；当出现气隙偏心故障时，电流频谱中会出现分量fag=f1±fr,其中fr为转子频率，m为正整数。当三相电动机出现定子匝间短路故障时，通过对三相定子电流运用Park矢量模平方函数进行变换，电流中忽略了直流分量外还出现了两倍的基频分量。电机稳态运行时，转速相对稳定，故障特征频率也相对稳定，因此，可根据频谱分析结果判断电机有无对应故障。

四、实验步骤

1.转子断条与气隙偏心故障

注意；严格按照实

汽轮机轴承的诊断

设有-个喷嘴组"其布置如图"所示#每个喷嘴组各由一个调速汽门控制"油动机通过凸轮配汽机构操纵调速汽门"实现高压缸进汽量的调节#高压调速汽门的开启顺序为!("!#!$#

针对该机"号瓦频繁脱胎碎裂及轴振大问题"曾进行了多次治理"采取的主要解决措施有!高压

$(-号调速汽门改为新型线结构$增加"号瓦润滑

油量$抬高"号瓦轴承标高"控制高’中压对轮下张口$处理中箱膨胀不畅$控制高’中压转子联接同心度等#通过上述处理""号瓦频繁脱胎碎裂现象有所缓解"但$B%号瓦轴振过大的现象没有改观#

图(+(!"")()"!)型汽轮发电机组轴系结构示意

$00/年大修后""号瓦轴振值进一步增大"最大为"A&%3"最小为$*&%3"仍是随负荷增加而增大"

在负荷$/&’(附近达到最大"负荷再增加轴振略有减小#通过对国内同型号汽轮机运行情况进行调研"发现普遍存在这一问题"只是故障的严重程度有所不同#

第二组实验 轴承故障数据：

Test2.mat 数据打开后应采用X105_DE_time作为分析数据，其他可作为参考，转速1797rpm

轴承型号：6205-2RS JEM SKF, 深沟球轴承 采样频率：12k Hz

1、确定轴承各项参数并计算各部件的故障特征频率

通过以上原始数据可知次轴承的参数为：

轴承转速r=1797r/min；滚珠个数n=9；滚动体直径d=7.938mm； 轴承节径D=39mm；：滚动体接触角α=0 由以上数据计算滚动轴承不同部件故障的特征频率为： 外圈故障频率f1=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cosα)=107.34Hz 内圈故障频率f2=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cosα)=162.21Hz 滚动体故障频率f3=r/60*1/2*D/d*[1-(d/D)^2* cos^2(α)]=70.53Hz

保持架外圈故障频率f4=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cosα)=11.92Hz

2.对轴承故障数据进行时域波形分析

将轴承数据Test2.mat导入MATLAB中直接做FFT分析得到

时域图如下：

并求得时域信号的

第二组实验 轴承故障数据：

Test2.mat 数据打开后应采用X105_DE_time作为分析数据，其他可作为参考，转速1797rpm

轴承型号：6205-2RS JEM SKF, 深沟球轴承 采样频率：12k Hz

1、确定轴承各项参数并计算各部件的故障特征频率

通过以上原始数据可知次轴承的参数为：

轴承转速r=1797r/min；滚珠个数n=9；滚动体直径d=7.938mm； 轴承节径D=39mm；：滚动体接触角α=0 由以上数据计算滚动轴承不同部件故障的特征频率为： 外圈故障频率f1=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cosα)=107.34Hz 内圈故障频率f2=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cosα)=162.21Hz 滚动体故障频率f3=r/60*1/2*D/d*[1-(d/D)^2* cos^2(α)]=70.53Hz

保持架外圈故障频率f4=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cosα)=11.92Hz

2.对轴承故障数据进行时域波形分析

将轴承数据Test2.mat导入MATLAB中直接做FFT分析得到

时域图如下：

并求得时域信号的

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电动汽车故障诊断与分析

?? 常州机电职业技术学院 毕业设计 系 部：专

业：题 目： 车辆工程系 汽车检测与维修 电动汽车故

障诊断与分析 2013 年 5 月 毕业设计中文摘要 电动汽车的出现对解决当今世界能源危机问题和环保有很大的帮助。而且低碳环保的概念正成为主流思想，所以在可以预见的未来电动汽车必将成为大势。 对此对电动汽车的发展史进行了较为详细的介绍，并阐述了增程式电动汽车的定义、原理、特点以及系统的设计方案。着重对电动汽车常见的故障现象进行了分析并对出现的故障给出了解决方案，并且给出了

对于电动汽车日常保养的一些建议。 关键词：电动汽车 故障检测 故障维修 原理 毕业设计中文摘要 Title：Electric automotive fault

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