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滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究
2013-01-11
一、滾動(dòng)軸承故障診斷的意義
隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)正逐步向生產(chǎn)設(shè)備大型化、復(fù)雜化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展，在提高生產(chǎn)率、降低成本、節(jié)約能源、減少?gòu)U品率、保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。
但是，由于故障所引起的災(zāi)難性事故及其所造成的對(duì)生命與財(cái)產(chǎn)的損失和對(duì)環(huán)境的破壞等也是很嚴(yán)重的，這就使得人們對(duì)諸如航空航天器、核電站、熱電廠及其他大型化工設(shè)備的可靠性、安全性提出了越來越高的要求。除了在設(shè)計(jì)與制造階段，通過改進(jìn)可靠性設(shè)計(jì)、研究和應(yīng)用新材料、新工藝以及加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的質(zhì)檢控制措施提高系統(tǒng)的可靠性與安全性外，提高系統(tǒng)可靠性與安全性的另一個(gè)重要途徑就是對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與診斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效控制，并對(duì)災(zāi)難性故障的發(fā)生進(jìn)行預(yù)警，為采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施提供有效的信息。故障診斷理論就是為了滿足對(duì)系統(tǒng)可靠性和安全性要求的提高，減少并控制災(zāi)難性事故的發(fā)生而發(fā)展起來的。因此，故障診斷理論的發(fā)展必將促進(jìn)故障監(jiān)測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，從而可以進(jìn)一步的提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性，并由此產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
與其他機(jī)械零部件相比，滾動(dòng)軸承有一個(gè)很獨(dú)特的特點(diǎn)，那就是其壽命的離散性很大。由于軸承的這一特點(diǎn)，在實(shí)際使用中就會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況：有的軸承已大大超過其設(shè)計(jì)壽命而依然能正常地工作，而有的軸承遠(yuǎn)未達(dá)到其設(shè)計(jì)壽命就出現(xiàn)各種故障。因此，如果按照設(shè)計(jì)壽命對(duì)軸承進(jìn)行定期維修：一方面，會(huì)造成將超過設(shè)計(jì)壽命而仍正常工作的軸承拆下來作報(bào)廢處理，造成浪費(fèi)；另一方面，未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命而出現(xiàn)故障的軸承沒有被及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，直到定期維修時(shí)才被拆下來報(bào)廢，使得機(jī)器在軸承出現(xiàn)故障后和報(bào)廢前這段時(shí)間內(nèi)工作精度降低，或者未到維修時(shí)間就出現(xiàn)嚴(yán)重故障，導(dǎo)致整部機(jī)器陷于癱瘓狀態(tài)。因此，進(jìn)行滾動(dòng)軸承工作狀態(tài)及故障的早期檢測(cè)與故障診斷，對(duì)于設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。
二、滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
2.1 滾動(dòng)軸承的故障特點(diǎn)
滾動(dòng)軸承具有一個(gè)突出的特點(diǎn)，其壽命離散程度非常大。若僅呆板地按照設(shè)計(jì)壽命對(duì)軸承進(jìn)行定期維修，是很不科學(xué)的。軸承使用中，要隨時(shí)進(jìn)行工況的監(jiān)測(cè)和故障的判別。這樣不僅可以防止設(shè)備工作精度下降，減少事故發(fā)生的機(jī)率，還可以Z大限度地發(fā)揮軸承的工作潛力，節(jié)省開支。
輕微損傷的軸承可以從使用情況，特別是軸承工作表面的磨損狀況、磨損軌跡等征兆來推斷出其失效的真正原因。損傷嚴(yán)重的軸承是因突發(fā)事故而完全報(bào)廢的軸承，Z終的破損狀況往往早已掩蓋了初始損傷的痕跡，暴露出來的只是軸承Z終咬死和燒毀的現(xiàn)象，以及已破損的軸承零件的殘骸。這些原因使得人們?nèi)菀谆煜S承損傷的Z主要根源，只能從軸承的工作條件、潤(rùn)滑狀況、支承的整體結(jié)構(gòu)以及損傷的形式做出推斷，并借助其他科學(xué)的分析方法來驗(yàn)證。因此，在滾動(dòng)軸承的實(shí)際使用過程中，應(yīng)該立足于軸承損傷狀況的監(jiān)測(cè)與識(shí)別，研究早期故障診斷技術(shù)，以預(yù)防因軸承損傷而引發(fā)的停機(jī)、停產(chǎn)和設(shè)備損壞等重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故。
2.2 滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中的常用檢查項(xiàng)目
軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中需要監(jiān)測(cè)檢查的項(xiàng)目主要有：軸承的滾動(dòng)聲、振動(dòng)情況、溫度、潤(rùn)滑的狀態(tài)等，具體情況如下：
?。ㄒ唬?軸承的滾動(dòng)聲
對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承的滾動(dòng)聲的大小及音質(zhì)進(jìn)行檢查，即使有輕微的剝離等損傷，也會(huì)發(fā)出異常音和不規(guī)則音。通過對(duì)這些聲音的分析，可以作為判斷軸承運(yùn)行狀況良好與否的依據(jù)之一。
?。ǘ?軸承的振動(dòng)
軸承振動(dòng)對(duì)軸承的損傷很敏感，例如剝落、壓痕、銹蝕、裂紋、磨損等都會(huì)在軸承振動(dòng)測(cè)量中反映出來。所以，通過采用特殊的軸承振動(dòng)測(cè)量器（如頻率分析器等）可測(cè)量出振動(dòng)的大小。通過對(duì)振動(dòng)頻率的分析，進(jìn)一步推斷異常情況。但是由于測(cè)得的數(shù)值因軸承的使用條件或傳感器安裝位置等不同而又有所差別，因此需要事先對(duì)每臺(tái)機(jī)器的測(cè)量值進(jìn)行分析比較后確定判斷標(biāo)準(zhǔn)。
?。ㄈ?軸承的溫度
通常，軸承的溫度隨著運(yùn)轉(zhuǎn)開始慢慢上升，1-2小時(shí)后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。軸承的正常溫度因機(jī)器的熱容量，散熱量，轉(zhuǎn)速及負(fù)載而不同。如果潤(rùn)滑、安裝部不合適，則會(huì)導(dǎo)致軸承溫度急驟上升，出現(xiàn)異常高溫，這時(shí)必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)，采取必要的防范措施。使用熱傳感器可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)軸承的工作溫度，并實(shí)現(xiàn)溫度超過規(guī)定值時(shí)自動(dòng)報(bào)警或停止，防止燃軸等事故的發(fā)生。
（四） 潤(rùn)滑
潤(rùn)滑對(duì)滾動(dòng)軸承的疲勞壽命和摩擦、磨損、溫升、振動(dòng)等有重要影響。沒有良好的潤(rùn)滑，軸承就不能正常工作。分析軸承損壞的原因表明，約40%左右的軸承損壞都與潤(rùn)滑不良有關(guān)。因此，軸承的良好潤(rùn)滑是減小軸承摩擦和磨損的有效措施。除此之外，軸承的潤(rùn)滑還有散熱，防銹、密封、緩和沖擊等多種作用。軸承潤(rùn)滑的作用可以簡(jiǎn)要說明如下：
a. 在相互接觸的二滾動(dòng)表面或滑動(dòng)表面之間形成一層油膜把二表面隔開，減少接觸表面的摩擦和磨損。
b. 采用油潤(rùn)滑時(shí)，特別是采用循環(huán)油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑和噴油潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑油能帶走軸承內(nèi)部的大部分摩擦熱，起到有效的散熱作用
c. 采用脂潤(rùn)滑時(shí)，可以防止外部的灰塵等異物進(jìn)入軸承，起到封閉作用。
d. 潤(rùn)滑劑都有防止金屬銹蝕的作用。
e. 延長(zhǎng)軸承的疲勞壽命。
2.3 滾動(dòng)軸承故障診斷的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
自二十世紀(jì)六十年代以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)軸承的故障診斷做了大量的研究工作，各種方法與技巧不斷產(chǎn)生、發(fā)展和完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，診斷精度也不斷提高。時(shí)至今日，故障診斷技術(shù)己成為一門獨(dú)立的跨學(xué)科的綜合信息處理技術(shù)，它以可靠性理論、信息論、控制論、系統(tǒng)論為理論基礎(chǔ)，以現(xiàn)代測(cè)試儀器和計(jì)算機(jī)為技術(shù)手段，結(jié)合各種診斷對(duì)象（系統(tǒng)、設(shè)備、機(jī)器、裝置、工程結(jié)構(gòu)、工藝過程等）的特殊規(guī)律而逐步形成一門新興的學(xué)科?！ 】偟膩碚f，軸承故障診斷的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
階段：利用通用的頻譜分析儀診斷軸承故障。
第二階段：利用沖擊脈沖技術(shù)診斷軸承故障。
第三階段：利用共振解調(diào)技術(shù)診斷軸承故障。
第四階段：以計(jì)算機(jī)為中心的故障診斷。
伴隨著軸承故障診斷這四個(gè)階段的發(fā)展，故障診斷理論和新的信號(hào)測(cè)試與處理方法也不斷地出現(xiàn)。但就基于信號(hào)處理技術(shù)的診斷方法而言，可以分為兩大類：一是基于傳統(tǒng)信號(hào)處理的故障診斷方法，如頻譜分析法、幅值參數(shù)指標(biāo)分析法、沖擊脈沖法、共振解調(diào)法等；二是基于現(xiàn)代信號(hào)處理的故障診斷方法，如現(xiàn)代譜分析法、時(shí)頻分析法、非高斯信號(hào)處理法、非線性技術(shù)處理法、智能診斷法等方法。
隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等更加廣泛和深入地應(yīng)用，故障診斷技術(shù)與當(dāng)前前沿科學(xué)的融合是故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)今故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是傳感器的精密化、多維化，診斷理論和診斷模型的多元化，診斷技術(shù)的智能化?？偟膩碚f，主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：
(l) 故障診斷的遠(yuǎn)程化。
(2) 故障診斷方法的相互融合。
(3) 與多元傳感器信息的融合。
(4) 診斷技術(shù)與虛擬儀器的結(jié)合。
2.4 現(xiàn)有診斷技術(shù)的局限性及急待解決的問題
在以往的經(jīng)典信號(hào)分析與處理方法中，為了便于分析與處理，對(duì)待分析對(duì)象進(jìn)行一些理性化的處理和簡(jiǎn)化，例如假設(shè)被分析的信號(hào)具有線性性、平穩(wěn)性和Z小相位等特征，并在此基礎(chǔ)上形成了完整的理論體系和方法。但是，在工程實(shí)際應(yīng)用中，這樣的簡(jiǎn)化常常忽略了信號(hào)中的一些重要特征，特別是一些非平穩(wěn)的信息，這些信息往往預(yù)示著設(shè)備狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)。利用傳統(tǒng)方法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析時(shí)，不能充分反映出軸承的真實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。對(duì)于工作在較為理想工況條件下的簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備，分析結(jié)果尚可；對(duì)于精密機(jī)械設(shè)備或者是在復(fù)雜的工況條件下的設(shè)備，則診斷結(jié)果常常差強(qiáng)人意，誤診和漏診現(xiàn)象的大量出現(xiàn)，這是影響設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的推廣和進(jìn)一步發(fā)展的Z主要原因。
隨著各種新興的信號(hào)與信息處理方法的引入，如Priestley演變譜、短時(shí)Fourier變換、Cohen類時(shí)頻表示（如Wigner-Ville分布、Cohen分布）、小波分析、非線性時(shí)間序列分析等，振動(dòng)信號(hào)分析方法在非線性、非穩(wěn)態(tài)和非高斯特征處理方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，帶來了一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。但是，上述幾種信號(hào)處理方法本身也存在一些固有的缺陷，例如并未充分考慮到旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備固有的周期時(shí)變特性。演變譜方法要求時(shí)變信號(hào)需要具有多個(gè)觀測(cè)記錄，而短時(shí)Fourier變換和Cohen類時(shí)頻表示通常要求非平穩(wěn)信號(hào)是慢變化的等等。
此外，現(xiàn)有的信號(hào)分析技術(shù)在低信噪比振動(dòng)信號(hào)的特征提取方面，并未取得突破性進(jìn)展。滾動(dòng)軸承的振動(dòng)信號(hào)由于經(jīng)歷復(fù)雜傳遞途徑所帶來的干擾，往往造成故障信息淹沒在背景噪聲和干擾之中，從而使信號(hào)特征提取變得異常困難。
參考文獻(xiàn)
[1] 馬曉建, 陳瑞琪, 吳文英, 周保堂, 賀世正. 機(jī)械故障診斷中常用解調(diào)方法的比較及應(yīng)用[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2001,(05).
[2] 何曉霞, 沈玉娣, 張西寧. 連續(xù)小波變換在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù), 2001,(04).
[3] 王平, 廖明夫. 滾動(dòng)軸承故障特征信息的自動(dòng)提取方法研究[J]. 機(jī)械強(qiáng)度, 2003,(06).
隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)正逐步向生產(chǎn)設(shè)備大型化、復(fù)雜化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展，在提高生產(chǎn)率、降低成本、節(jié)約能源、減少?gòu)U品率、保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。
但是，由于故障所引起的災(zāi)難性事故及其所造成的對(duì)生命與財(cái)產(chǎn)的損失和對(duì)環(huán)境的破壞等也是很嚴(yán)重的，這就使得人們對(duì)諸如航空航天器、核電站、熱電廠及其他大型化工設(shè)備的可靠性、安全性提出了越來越高的要求。除了在設(shè)計(jì)與制造階段，通過改進(jìn)可靠性設(shè)計(jì)、研究和應(yīng)用新材料、新工藝以及加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的質(zhì)檢控制措施提高系統(tǒng)的可靠性與安全性外，提高系統(tǒng)可靠性與安全性的另一個(gè)重要途徑就是對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與診斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效控制，并對(duì)災(zāi)難性故障的發(fā)生進(jìn)行預(yù)警，為采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施提供有效的信息。故障診斷理論就是為了滿足對(duì)系統(tǒng)可靠性和安全性要求的提高，減少并控制災(zāi)難性事故的發(fā)生而發(fā)展起來的。因此，故障診斷理論的發(fā)展必將促進(jìn)故障監(jiān)測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，從而可以進(jìn)一步的提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性，并由此產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
與其他機(jī)械零部件相比，滾動(dòng)軸承有一個(gè)很獨(dú)特的特點(diǎn)，那就是其壽命的離散性很大。由于軸承的這一特點(diǎn)，在實(shí)際使用中就會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況：有的軸承已大大超過其設(shè)計(jì)壽命而依然能正常地工作，而有的軸承遠(yuǎn)未達(dá)到其設(shè)計(jì)壽命就出現(xiàn)各種故障。因此，如果按照設(shè)計(jì)壽命對(duì)軸承進(jìn)行定期維修：一方面，會(huì)造成將超過設(shè)計(jì)壽命而仍正常工作的軸承拆下來作報(bào)廢處理，造成浪費(fèi)；另一方面，未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命而出現(xiàn)故障的軸承沒有被及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，直到定期維修時(shí)才被拆下來報(bào)廢，使得機(jī)器在軸承出現(xiàn)故障后和報(bào)廢前這段時(shí)間內(nèi)工作精度降低，或者未到維修時(shí)間就出現(xiàn)嚴(yán)重故障，導(dǎo)致整部機(jī)器陷于癱瘓狀態(tài)。因此，進(jìn)行滾動(dòng)軸承工作狀態(tài)及故障的早期檢測(cè)與故障診斷，對(duì)于設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。
二、滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
2.1 滾動(dòng)軸承的故障特點(diǎn)
滾動(dòng)軸承具有一個(gè)突出的特點(diǎn)，其壽命離散程度非常大。若僅呆板地按照設(shè)計(jì)壽命對(duì)軸承進(jìn)行定期維修，是很不科學(xué)的。軸承使用中，要隨時(shí)進(jìn)行工況的監(jiān)測(cè)和故障的判別。這樣不僅可以防止設(shè)備工作精度下降，減少事故發(fā)生的機(jī)率，還可以Z大限度地發(fā)揮軸承的工作潛力，節(jié)省開支。
輕微損傷的軸承可以從使用情況，特別是軸承工作表面的磨損狀況、磨損軌跡等征兆來推斷出其失效的真正原因。損傷嚴(yán)重的軸承是因突發(fā)事故而完全報(bào)廢的軸承，Z終的破損狀況往往早已掩蓋了初始損傷的痕跡，暴露出來的只是軸承Z終咬死和燒毀的現(xiàn)象，以及已破損的軸承零件的殘骸。這些原因使得人們?nèi)菀谆煜S承損傷的Z主要根源，只能從軸承的工作條件、潤(rùn)滑狀況、支承的整體結(jié)構(gòu)以及損傷的形式做出推斷，并借助其他科學(xué)的分析方法來驗(yàn)證。因此，在滾動(dòng)軸承的實(shí)際使用過程中，應(yīng)該立足于軸承損傷狀況的監(jiān)測(cè)與識(shí)別，研究早期故障診斷技術(shù)，以預(yù)防因軸承損傷而引發(fā)的停機(jī)、停產(chǎn)和設(shè)備損壞等重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故。
2.2 滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中的常用檢查項(xiàng)目
軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中需要監(jiān)測(cè)檢查的項(xiàng)目主要有：軸承的滾動(dòng)聲、振動(dòng)情況、溫度、潤(rùn)滑的狀態(tài)等，具體情況如下：
?。ㄒ唬?軸承的滾動(dòng)聲
對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承的滾動(dòng)聲的大小及音質(zhì)進(jìn)行檢查，即使有輕微的剝離等損傷，也會(huì)發(fā)出異常音和不規(guī)則音。通過對(duì)這些聲音的分析，可以作為判斷軸承運(yùn)行狀況良好與否的依據(jù)之一。
?。ǘ?軸承的振動(dòng)
軸承振動(dòng)對(duì)軸承的損傷很敏感，例如剝落、壓痕、銹蝕、裂紋、磨損等都會(huì)在軸承振動(dòng)測(cè)量中反映出來。所以，通過采用特殊的軸承振動(dòng)測(cè)量器（如頻率分析器等）可測(cè)量出振動(dòng)的大小。通過對(duì)振動(dòng)頻率的分析，進(jìn)一步推斷異常情況。但是由于測(cè)得的數(shù)值因軸承的使用條件或傳感器安裝位置等不同而又有所差別，因此需要事先對(duì)每臺(tái)機(jī)器的測(cè)量值進(jìn)行分析比較后確定判斷標(biāo)準(zhǔn)。
?。ㄈ?軸承的溫度
通常，軸承的溫度隨著運(yùn)轉(zhuǎn)開始慢慢上升，1-2小時(shí)后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。軸承的正常溫度因機(jī)器的熱容量，散熱量，轉(zhuǎn)速及負(fù)載而不同。如果潤(rùn)滑、安裝部不合適，則會(huì)導(dǎo)致軸承溫度急驟上升，出現(xiàn)異常高溫，這時(shí)必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)，采取必要的防范措施。使用熱傳感器可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)軸承的工作溫度，并實(shí)現(xiàn)溫度超過規(guī)定值時(shí)自動(dòng)報(bào)警或停止，防止燃軸等事故的發(fā)生。
（四） 潤(rùn)滑
潤(rùn)滑對(duì)滾動(dòng)軸承的疲勞壽命和摩擦、磨損、溫升、振動(dòng)等有重要影響。沒有良好的潤(rùn)滑，軸承就不能正常工作。分析軸承損壞的原因表明，約40%左右的軸承損壞都與潤(rùn)滑不良有關(guān)。因此，軸承的良好潤(rùn)滑是減小軸承摩擦和磨損的有效措施。除此之外，軸承的潤(rùn)滑還有散熱，防銹、密封、緩和沖擊等多種作用。軸承潤(rùn)滑的作用可以簡(jiǎn)要說明如下：
a. 在相互接觸的二滾動(dòng)表面或滑動(dòng)表面之間形成一層油膜把二表面隔開，減少接觸表面的摩擦和磨損。
b. 采用油潤(rùn)滑時(shí)，特別是采用循環(huán)油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑和噴油潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑油能帶走軸承內(nèi)部的大部分摩擦熱，起到有效的散熱作用
c. 采用脂潤(rùn)滑時(shí)，可以防止外部的灰塵等異物進(jìn)入軸承，起到封閉作用。
d. 潤(rùn)滑劑都有防止金屬銹蝕的作用。
e. 延長(zhǎng)軸承的疲勞壽命。
2.3 滾動(dòng)軸承故障診斷的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
自二十世紀(jì)六十年代以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)軸承的故障診斷做了大量的研究工作，各種方法與技巧不斷產(chǎn)生、發(fā)展和完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，診斷精度也不斷提高。時(shí)至今日，故障診斷技術(shù)己成為一門獨(dú)立的跨學(xué)科的綜合信息處理技術(shù)，它以可靠性理論、信息論、控制論、系統(tǒng)論為理論基礎(chǔ)，以現(xiàn)代測(cè)試儀器和計(jì)算機(jī)為技術(shù)手段，結(jié)合各種診斷對(duì)象（系統(tǒng)、設(shè)備、機(jī)器、裝置、工程結(jié)構(gòu)、工藝過程等）的特殊規(guī)律而逐步形成一門新興的學(xué)科?！ 】偟膩碚f，軸承故障診斷的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
階段：利用通用的頻譜分析儀診斷軸承故障。
第二階段：利用沖擊脈沖技術(shù)診斷軸承故障。
第三階段：利用共振解調(diào)技術(shù)診斷軸承故障。
第四階段：以計(jì)算機(jī)為中心的故障診斷。
伴隨著軸承故障診斷這四個(gè)階段的發(fā)展，故障診斷理論和新的信號(hào)測(cè)試與處理方法也不斷地出現(xiàn)。但就基于信號(hào)處理技術(shù)的診斷方法而言，可以分為兩大類：一是基于傳統(tǒng)信號(hào)處理的故障診斷方法，如頻譜分析法、幅值參數(shù)指標(biāo)分析法、沖擊脈沖法、共振解調(diào)法等；二是基于現(xiàn)代信號(hào)處理的故障診斷方法，如現(xiàn)代譜分析法、時(shí)頻分析法、非高斯信號(hào)處理法、非線性技術(shù)處理法、智能診斷法等方法。
隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等更加廣泛和深入地應(yīng)用，故障診斷技術(shù)與當(dāng)前前沿科學(xué)的融合是故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)今故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是傳感器的精密化、多維化，診斷理論和診斷模型的多元化，診斷技術(shù)的智能化?？偟膩碚f，主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：
(l) 故障診斷的遠(yuǎn)程化。
(2) 故障診斷方法的相互融合。
(3) 與多元傳感器信息的融合。
(4) 診斷技術(shù)與虛擬儀器的結(jié)合。
2.4 現(xiàn)有診斷技術(shù)的局限性及急待解決的問題
在以往的經(jīng)典信號(hào)分析與處理方法中，為了便于分析與處理，對(duì)待分析對(duì)象進(jìn)行一些理性化的處理和簡(jiǎn)化，例如假設(shè)被分析的信號(hào)具有線性性、平穩(wěn)性和Z小相位等特征，并在此基礎(chǔ)上形成了完整的理論體系和方法。但是，在工程實(shí)際應(yīng)用中，這樣的簡(jiǎn)化常常忽略了信號(hào)中的一些重要特征，特別是一些非平穩(wěn)的信息，這些信息往往預(yù)示著設(shè)備狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)。利用傳統(tǒng)方法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析時(shí)，不能充分反映出軸承的真實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。對(duì)于工作在較為理想工況條件下的簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備，分析結(jié)果尚可；對(duì)于精密機(jī)械設(shè)備或者是在復(fù)雜的工況條件下的設(shè)備，則診斷結(jié)果常常差強(qiáng)人意，誤診和漏診現(xiàn)象的大量出現(xiàn)，這是影響設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的推廣和進(jìn)一步發(fā)展的Z主要原因。
隨著各種新興的信號(hào)與信息處理方法的引入，如Priestley演變譜、短時(shí)Fourier變換、Cohen類時(shí)頻表示（如Wigner-Ville分布、Cohen分布）、小波分析、非線性時(shí)間序列分析等，振動(dòng)信號(hào)分析方法在非線性、非穩(wěn)態(tài)和非高斯特征處理方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，帶來了一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。但是，上述幾種信號(hào)處理方法本身也存在一些固有的缺陷，例如并未充分考慮到旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備固有的周期時(shí)變特性。演變譜方法要求時(shí)變信號(hào)需要具有多個(gè)觀測(cè)記錄，而短時(shí)Fourier變換和Cohen類時(shí)頻表示通常要求非平穩(wěn)信號(hào)是慢變化的等等。
此外，現(xiàn)有的信號(hào)分析技術(shù)在低信噪比振動(dòng)信號(hào)的特征提取方面，并未取得突破性進(jìn)展。滾動(dòng)軸承的振動(dòng)信號(hào)由于經(jīng)歷復(fù)雜傳遞途徑所帶來的干擾，往往造成故障信息淹沒在背景噪聲和干擾之中，從而使信號(hào)特征提取變得異常困難。
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