电机轴承故障诊断与分析

序
前言

第一篇电机轴承故障诊断与分析概述
第一章电机轴承故障诊断与分析技术体系3
第一节电机轴承故障诊断分析的基本概念与基本方法、步骤3
一、设备故障与故障诊断3
二、电机轴承故障诊断与分析4
三、电机轴承故障诊断与分析的基本步骤5
第二节电机轴承故障诊断分析相关技术6
一、故障诊断与状态监测、分析7
二、电机轴承故障诊断与电机轴承应用技术7
三、电机轴承故障诊断与失效分析8
第三节电机轴承故障诊断与分析的目的和意义9
一、电机轴承故障诊断分析在电机设计中的应用、目的和意义9
二、电机轴承故障诊断分析在设备维护中的应用、目的和意义10

第二篇电机轴承故障诊断中的检查与测量
第二章电机轴承故障分析常用指标参数的测量方法与限值15
第一节电机轴承温度的测量与限值15
一、电机轴承温度的测量16
二、电机轴承温度的限值19
第二节电机轴承振动的测量与限值21
一、电机轴承振动的测量21
二、电机轴承振动测试的限值28
第三节电机轴承噪声的测量与限值29
一、电机轴承噪声的现场测量30
二、电机轴承噪声现场判断31
第四节电机轴承的其他运行状态指征检查32
一、轴承旋转不顺畅32
二、轴承室内部滚动体转动异常32
三、密封件异常32
四、轴承外观是否有损伤33
五、轴承润滑脂是否正常33
六、轴承防锈油是否有异常33
第三章电机轴承故障信息参数的应用34
第一节基于电机轴承设计参数的检查与分析方法35
一、电机工作工况的检查35
二、电机轴承系统设计的检查37
三、电机轴承安装工艺的检查38
四、电机储运、使用、维护状态和工况的检查40
五、电机轴承状态检查的顺序与优先级40
第二节基于运行状态监测参数的分析方法42
一、主要使用的状态监测参数42
二、基于状态监测信号的时域分析42
三、基于状态监测信号的特征量分析44
第三节基于轴承形貌的分析方法（轴承失效分析技术）45
第四节基于大数据的轴承故障诊断分析方法45
一、基于大数据的轴承故障诊断基本思路和步骤45
二、电机轴承故障诊断与分析的大数据实施思路47
三、基于大数据的统计分析48
四、基于大数据的趋势分析与预测性分析49
五、基于大数据的特征量分析49
六、基于知识图谱的人工智能故障诊断与分析50第三篇电机轴承故障诊断与分析基本技术
第四章电机轴承应用技术53
第一节电机轴承应用技术在故障诊断中的作用53
第二节电机轴承选型检查54
一、检查电机轴承的选型55
二、电机轴承的承载能力校核64
三、检查电机轴承游隙选择69
第三节电机轴承布置检查71
一、电机轴系统的基本要求以及轴承的相应布置方式72
二、电机轴承典型布置方式及其故障排查76
第四节轴承相关零部件的公差配合检查87
一、轴承与轴承室尺寸公差配合的
选择89
二、几何公差检查方法92
第五节电机轴承的寿命校核检查94
一、电机轴承基本疲劳寿命校核的目的和意义94
二、一般电机轴承基本疲劳寿命校核方法95
三、轴承寿命计算的调整96
四、负荷变动工况下的寿命计算99
第六节电机轴承的安装、拆卸工艺检查100
一、电机轴承安装前的准备工作101
二、电机轴承的安装方法104
三、电机轴承安装后的检查108
四、轴承的拆卸方法108
第七节电机轴承的润滑检查112
一、润滑的基本知识112
二、电机轴承润滑选择的检查115
三、电机轴承油路设计的检查120
四、电机轴承润滑工艺的检查123
第八节电机轴承的维护、使用过程检查126
一、电机轴承润滑维护的检查127
二、电机轴承密封件的检查132
三、电机在维护中的对中检查136
第五章电机轴承振动监测与分析技术138
第一节振动监测与分析概述138
一、振动的基本概念138
二、振动信号分析中的傅里叶变换140
三、频谱分析方法141
第二节电机轴承振动现场分析步骤143
第三节电机轴承的固有振动144
一、负荷区滚动体交替带来的振动144
二、滚动体与保持架碰撞引发的振动145
三、滚动体与滚道碰撞引发的振动146
四、轴承内部加工偏差带来的振动146
五、润滑引起的振动147
六、轴承内部部分固有振动的削弱方法147
第四节电机轴承振动的时域分析148
一、电机轴承振动时域分析的依据148
二、电机轴承进入失效期的振动时域表现149
三、单台电机轴承时域分析与报警值的设定150
四、电机轴承振动时域分析基本方法151
第五节电机轴承振动的频域分析153
一、电机轴承振动的频域表现153
二、电机轴承故障诊断中振动频域分析的实施方法（频谱分析方法）154
三、电机轴承的缺陷振动频率（缺陷特征频谱）158
四、电机轴承相关故障的特征频谱159
第六节电机轴承振动分析与其他分析方法的结合应用163
一、电机轴承振动分析的边界与限制163
二、电机轴承振动分析与失效分析的关系164
三、电机轴承振动分析与其他分析的结合165
第六章电机轴承噪声分析方法166
第一节噪声的基本概念167
一、噪声的概念167
二、噪声的特性168
第二节电机轴承噪声中的固有噪声171
一、电机轴承负荷区内滚动体交替引发的噪声171
二、电机轴承滚动体与保持架碰撞的噪声172
三、电机轴承滚动体与滚道碰撞的噪声174
四、轴承内部加工偏差引发的相关噪声175
五、润滑引起的噪声176
第三节电机轴承噪声的现场检查与诊断177
一、电机轴承噪声的现场检查177
二、电机轴承噪声的诊断178
第四节电机轴承噪声分析与其他方法的综合运用183
一、电机轴承噪声“听诊”方法的局限183
二、噪声分析方法与其他方法的综合运用183
第七章电机轴承的发热分析185
第一节电机轴承温度的正常分布185
一、电机轴承的发热185
二、电机轴承内部的温度分布188
三、电机轴承系统的温度分布189
第二节电机轴承发热问题的现场诊断191
一、根据温度限值的判断191
二、温度分布分析与判断193
三、发热来源分析与判断194
四、温度变化趋势分析与判断195
五、基于红外热成像技术的电机轴承发热诊断197
第三节电机轴承发热分析与其他方法的综合运用198
一、电机轴承发热分析与振动分析198
二、电机轴承发热分析与轴承应用技术199
三、电机轴承发热分析与轴承失效分析199
第八章电机轴承失效分析技术200
第一节电机轴承失效分析概述200
一、电机轴承失效分析的概念200
二、电机轴承失效分析的基础和依据（标准）201
三、电机轴承失效分析的限制202
第二节电机轴承的接触轨迹分析203
一、轴承接触轨迹（旋转轨迹、负荷痕迹）的定义203
二、接触轨迹分析的意义204
三、电机轴承的正常接触轨迹204
四、电机轴承的非正常接触轨迹207
五、接触轨迹分析的工程应用209
第三节轴承失效类型及其机理211
一、概述211
二、轴承失效类型之一——疲劳212
三、轴承失效类型之二——磨损216
四、轴承失效类型之三——腐蚀219
五、轴承失效类型之四——电蚀224
六、轴承失效类型之五——塑性变形226
七、轴承失效类型之六——断裂和开裂228
第四节电机轴承失效分析方法与应用229
一、现场信息采集与初步处理230
二、拆卸失效的轴承232
三、轴承本身的失效分析与诊断233
第五节电机轴承失效分析与其他方法的综合运用248

第四篇电机轴承故障诊断与分析的实战和应用
第九章电机轴承故障诊断的实战方法综合运用251
第一节电机轴承故障诊断与分析实战中相关知识综合运用方法251
第二节电机轴承故障诊断与分析的实际操作步骤254
一、电机试验过程中的故障诊断与分析过程255
二、电机使用中的故障诊断与分析过程258
第十章电机轴承典型故障诊断与分析实战263
第一节电机轴承负荷不当的故障诊断与分析264
一、电机轴承负荷不当的故障机理及表现264
二、轴承负荷不当故障的改进建议267
第二节电机轴承润滑不良的故障诊断与分析269
一、电机轴承润滑不良的故障机理及表现269
二、电机轴承润滑不良的改进建议271
第三节电机轴承污染的故障诊断与分析271
一、电机轴承污染的故障机理及故障表现271
二、轴承污染的诊断与改进建议274
第四节电机轴承安装不当的故障诊断与分析275
一、电机轴承安装不当的故障机理及表现275
二、电机轴承安装不当的诊断分析与改进建议277
第五节电机轴承过电流的故障诊断与分析277
一、电机轴承过电流的机理及表现277
二、电机轴承过电流的处理和改进建议281
三、电机轴承电蚀解决方案建议283
第六节电机轴承运行时啸叫声的故障诊断与分析283
一、电机轴承啸叫声的故障机理及表现283
二、电机轴承啸叫声的改进建议285
第七节电机轴承跑圈问题的故障诊断与分析285
一、电机轴承跑圈问题的故障机理及表现285
二、电机轴承跑圈问题的故障改进建议286
第八节电机储运过程不当造成轴承损伤的故障诊断与分析286
一、电机储运损伤的故障机理及表现286
二、电机轴承储运损伤的诊断与改进建议288
附录289
附录1电机轴承发热分析与故障诊断树289
附录2电机轴承故障对照表（GB/T 24611—2009/ISO 15243：2004）313
附录3深沟球轴承的径向游隙（GB/T 46041—2012）314
附录4圆柱滚子轴承的径向游隙（GB/T 46041—2012） 314
附录5开启式深沟球轴承（60000型）的极限转速值315
附录6带防尘盖的深沟球轴承（60000－Z型和60000－2Z型）的极限转速值315
附录7带密封圈的深沟球轴承（60000－RS型、2RS型、RZ型、2RZ型）的极限转速值316
附录8内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承（NU0000型、NJ0000型、NUP0000型、N0000型、NF0000型）的极限转速值316
附录9单列圆锥滚子轴承（30000型）的极限转速值316
附录10单向推力球轴承（510000型）的极限转速值317
附录11单向推力圆柱滚子轴承（80000型）的极限转速值317
附录12单列角接触轴承（70000C型、70000AC型、70000B型）的极限转速值317
附录13ISO公差等级尺寸规则317
附录14深沟球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表318
附录15带防尘盖的深沟球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表319
附录16带骨架密封圈的深沟球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表321
附录17内圈无挡边的圆柱滚子轴承新老标准型号及基本尺寸对比表322
附录18外圈无挡边的圆柱滚子轴承新老标准型号及基本尺寸对比表323
附录19单向推力球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表 329
附录20推力圆柱滚子轴承新老标准型号及基本尺寸对比表330
附录21我国和国外主要轴承生产厂电机常用滚动轴承型号对比表（内径≥10mm）330
附录22径向轴承（圆锥滚子轴承除外）内环尺寸公差表331
附录23径向轴承（圆锥滚子轴承除外）外环尺寸公差表332
附录24径向轴承（圆锥滚子轴承除外）内外圈厚度尺寸公差表332
附录25Y（IP44）系列三相异步电动机现用和曾用轴承牌号332
附录26Y2（IP54）系列三相异步电动机现用和曾用轴承牌号333
附录27滚动轴承国家标准334
附录28滚动轴承行业标准335
参考文献336