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[摘 要]深沟球轴承异常声检测与控制是其实际应用的重要组成部分，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了轴承异常声的特征，探讨了异常声的检测，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就异常声产生的原因及控制问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
[关键词]深沟球轴承；异常声；检测；控制
中图分类号：TB532 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0323-01
1前言
深溝球轴承异常声检测与控制是一项实践性较强的综合性工作，其具体操作方法的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对深沟球轴承异常声的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其检测与控制工作的最终整体效果。
2轴承异常声的特征
正常轴承的振动加速度信号是服从高斯分布的零均值随机信号，其有效值（RMS）能描述轴承振动的/烈0度，用以鉴别产品质量水平。异常声轴承的振动加速度信号偏离高斯分布，其均值也为零，但含有峰值较大的非周期性或周期性阻尼振铃衰减振荡信号。
采用时-频谱图作为异常声的数学模型，用时间、频率和强度3个基本参数及有效值作为辅助参数来评估。在用一维单自由度质量-弹性-阻尼振动模型分析的基础上，用一个二维运动微分方程来描述轴承的异常振动。其采用脉冲函数作为引起异常声的冲击力的数学模型，讨论了轴承在运行过程中受到周期性或非周期性的冲击所引起的轴承的异常振动，其理论分析的振动波形与实际测量的波形一致。
3异常声的检测
轴承的振动和噪声有密切的关系，轴承的噪声是其振动在空气中的传播由人听觉感受的结果。尽管轴承振动和噪声相关程度的研究结果鲜有报道，但洛阳轴承研究所与日本NSK技术研究所1998年在中国技术交流中所提供的电机噪声和振动测量仪的安德鲁值之间的关系图表明，轴承振动和噪声有较好的相关性。
3.1异常声评价参数的确定
异常声检测参数的确定是进行异常声检测、评定和控制的关键性工作。我国研究工作者通过大量的实际测试，对轴承的异常声与振动的有效值、峰值及波峰因数等的相关性进行了统计分析，修订了滚动轴承振动的测量方法，制订了深沟球轴承振动值技术条件和深沟球轴承振动波峰因数技术条件。
我国早期的轴承振动测量仪只能检测振动的有效值，对振动的脉冲波反应不敏感，不能有效地判断轴承是否有异常声。经大量实测数据的统计分析得出如下结论：用振动有效值来评价轴承异常声的误判率较高；异常声轴承振动的峰值有比较显著的差别。（1）正常质量轴承的波峰因数值为3-5，而有异常声的轴承，其值可达6-10。（2）脉冲计数用于评价润滑脂中机械杂质的含量对轴承振动的影响十分有效。（3）同时采用振动的有效值和最大峰值（或者波峰因数值）两参数能有效地定量鉴别轴承异常声。仅用有效值或波峰因数来评判轴承异常声有误判的可能性。异常声轴承振动的明显特点是峰值大，因此将峰值作为异常声的一个特征参数是有理论依据的；同时，因波峰因数和峰值成正比，且与轴承的振动测量值大小无关，也可作为异常声的一个特征参数；正常轴承的峭度接近标准值3，异常声轴承其值大于3，因此也将峭度作为异常声的一个辅助特征参数。但是有研究表明当轴承的缺陷比较严重时，其振动的峭度值又回到3，说明峭度值不可单独作为轴承异常声的评价参数。
由此可见，目前评价轴承异常声所涉及的主要参数有振动的有效值、峰值、波峰因数、峭度和脉冲计数等。其中有效值、峰值、波峰因数是主要采用的检测异常声的参数。
3.2异常声评价参数和检测方法
检测异常声有噪声检测法和振动检测法两种。振动检测法是异常声的间接检测方法，又分为定性检测法和参数定量检测法。其中，定性检测法有监听异常声法和观察振动波形法。目前测量轴承异常声的测量仪很多，有手动测量的，也有在线自动测量的。
4异常声产生的原因及控制
4.1引起异常声的原因
引起轴承异常声的因素很多，与轴承的结构设计、轴承零件的制造质量和使用状况等有关。大多数的研究者认为，轴承的异常声主要是由于制造和装机过程中轴承工作表面的缺陷、润滑剂中杂质及装机不当引起的。也有研究人员认为，轴承的异常声和轴承结构设计参数选取不当有关。
4.2异常声控制
异常声的控制涉及到轴承的结构设计、零件的加工工艺、装配工艺、润滑介质及轴承质量的检测与评价等各个环节。我国在控制异常声方面取得了一定的成就。归纳有关文献的报道，控制异常声的具体措施如下：
（1）提高产品的设计水平。目前轴承行业的大多数企业普遍采用70年代中期到80年代初期的统一设计图纸，有些产品已满足不了主机的需要，制造厂家应进行相应的改进以提升设计水平。（2）做精细的制造技术改进。（3）采用现代制造自动化加工技术与装备（如磨超短线和装配线）以稳定的规模化制造工艺生产优质轴承。（4）加强异常声的检测。
轴承的异常声研究是声学领域的问题，目前的检测方法，无论是由振动仪扬声器发出的声音还是从示波器看到的波形，或计算的异常振动参数，均源自轴承的径向振动信号，并非轴承振动通过介质引起的真实声学效应。可以认为，目前涉及的轴承异常声研究实质是研究轴承的异常振动，没有真正从声学上进行研究。
目前还没有一个科学严谨的轴承异常声的定义，因此，轴承异常声判定没有明确的标准；异常声检测大多采用定性方法，难以定量检测；轴承异常声的计量标定和量值传递系统很难建立。目前现场检测异常声全靠耳听、眼看，人为因素多，可靠性差，应进一步研究轴承异常声检测方法，开发自动检测仪器。实测表明，异常声轴承与正常轴承的振动波形有显著的差异，因此可充分地利用轴承的振动信号，从中分离和提取引起异常声的成分。
在轴承异常声的研究中，应充分注意到异常声是一个声学上的概念。建立在轴承振动基础上的异常声研究，不仅需要考虑振动信号的强度，而且还要考虑频率、波形等声学特征，同时也要考虑轴承的振动与其声响效应之间的关系。所以，轴承异常声的研究还有大量的工作要做。
传统的时频分析法有：短时傅里叶变换，小波变换等，这些方法都具有缺乏自适应性的缺点。Smith2005年提出的新的分解方法LMD（LocalMeanDecomposition）可以自适应的将故障信号分解为若干PF分量（ProductFunction）。但是该方法在分解时噪声对其影响较大，所以在强噪声背景下会出现失真。针对以上情况，本文提出了一种基于LMD方法相结合的故障信号提取方法。
为了验证噪声对LMD影响较大的理论，采用了与MED降噪所用相同仿真信号，分别进行两组仿真实验，第一组不经过降噪，直接用LMD进行分解。有噪声的仿真信号经过LMD分解后信号仍然比较杂乱，从分解得到PF分量中无法获得所需的冲击成分，降噪后可以得到，与原信号相关性最强的PF1中存在周期性故障存在。通过仿真实验，可以表明噪声对LMD分解有很强的影响，在LMD分解前，必须经过降噪处理，才能得到有效的PF分量。
5结束语
综上所述，加强对深沟球轴承异常声检测与控制的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的深沟球轴承异常声检测与控制过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1]张迅雷，孙立明，黄茂林.球轴承振动的试验研究[J].轴承，2005，（11）：22—26.
[2]赵联春，马家驹.球轴承的弹性接触振动[J].机械工程学报，2003，39（5）：60—64.
[关键词]深沟球轴承；异常声；检测；控制
中图分类号：TB532 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0323-01
1前言
深溝球轴承异常声检测与控制是一项实践性较强的综合性工作，其具体操作方法的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对深沟球轴承异常声的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其检测与控制工作的最终整体效果。
2轴承异常声的特征
正常轴承的振动加速度信号是服从高斯分布的零均值随机信号，其有效值（RMS）能描述轴承振动的/烈0度，用以鉴别产品质量水平。异常声轴承的振动加速度信号偏离高斯分布，其均值也为零，但含有峰值较大的非周期性或周期性阻尼振铃衰减振荡信号。
采用时-频谱图作为异常声的数学模型，用时间、频率和强度3个基本参数及有效值作为辅助参数来评估。在用一维单自由度质量-弹性-阻尼振动模型分析的基础上，用一个二维运动微分方程来描述轴承的异常振动。其采用脉冲函数作为引起异常声的冲击力的数学模型，讨论了轴承在运行过程中受到周期性或非周期性的冲击所引起的轴承的异常振动，其理论分析的振动波形与实际测量的波形一致。
3异常声的检测
轴承的振动和噪声有密切的关系，轴承的噪声是其振动在空气中的传播由人听觉感受的结果。尽管轴承振动和噪声相关程度的研究结果鲜有报道，但洛阳轴承研究所与日本NSK技术研究所1998年在中国技术交流中所提供的电机噪声和振动测量仪的安德鲁值之间的关系图表明，轴承振动和噪声有较好的相关性。
3.1异常声评价参数的确定
异常声检测参数的确定是进行异常声检测、评定和控制的关键性工作。我国研究工作者通过大量的实际测试，对轴承的异常声与振动的有效值、峰值及波峰因数等的相关性进行了统计分析，修订了滚动轴承振动的测量方法，制订了深沟球轴承振动值技术条件和深沟球轴承振动波峰因数技术条件。
我国早期的轴承振动测量仪只能检测振动的有效值，对振动的脉冲波反应不敏感，不能有效地判断轴承是否有异常声。经大量实测数据的统计分析得出如下结论：用振动有效值来评价轴承异常声的误判率较高；异常声轴承振动的峰值有比较显著的差别。（1）正常质量轴承的波峰因数值为3-5，而有异常声的轴承，其值可达6-10。（2）脉冲计数用于评价润滑脂中机械杂质的含量对轴承振动的影响十分有效。（3）同时采用振动的有效值和最大峰值（或者波峰因数值）两参数能有效地定量鉴别轴承异常声。仅用有效值或波峰因数来评判轴承异常声有误判的可能性。异常声轴承振动的明显特点是峰值大，因此将峰值作为异常声的一个特征参数是有理论依据的；同时，因波峰因数和峰值成正比，且与轴承的振动测量值大小无关，也可作为异常声的一个特征参数；正常轴承的峭度接近标准值3，异常声轴承其值大于3，因此也将峭度作为异常声的一个辅助特征参数。但是有研究表明当轴承的缺陷比较严重时，其振动的峭度值又回到3，说明峭度值不可单独作为轴承异常声的评价参数。
由此可见，目前评价轴承异常声所涉及的主要参数有振动的有效值、峰值、波峰因数、峭度和脉冲计数等。其中有效值、峰值、波峰因数是主要采用的检测异常声的参数。
3.2异常声评价参数和检测方法
检测异常声有噪声检测法和振动检测法两种。振动检测法是异常声的间接检测方法，又分为定性检测法和参数定量检测法。其中，定性检测法有监听异常声法和观察振动波形法。目前测量轴承异常声的测量仪很多，有手动测量的，也有在线自动测量的。
4异常声产生的原因及控制
4.1引起异常声的原因
引起轴承异常声的因素很多，与轴承的结构设计、轴承零件的制造质量和使用状况等有关。大多数的研究者认为，轴承的异常声主要是由于制造和装机过程中轴承工作表面的缺陷、润滑剂中杂质及装机不当引起的。也有研究人员认为，轴承的异常声和轴承结构设计参数选取不当有关。
4.2异常声控制
异常声的控制涉及到轴承的结构设计、零件的加工工艺、装配工艺、润滑介质及轴承质量的检测与评价等各个环节。我国在控制异常声方面取得了一定的成就。归纳有关文献的报道，控制异常声的具体措施如下：
（1）提高产品的设计水平。目前轴承行业的大多数企业普遍采用70年代中期到80年代初期的统一设计图纸，有些产品已满足不了主机的需要，制造厂家应进行相应的改进以提升设计水平。（2）做精细的制造技术改进。（3）采用现代制造自动化加工技术与装备（如磨超短线和装配线）以稳定的规模化制造工艺生产优质轴承。（4）加强异常声的检测。
轴承的异常声研究是声学领域的问题，目前的检测方法，无论是由振动仪扬声器发出的声音还是从示波器看到的波形，或计算的异常振动参数，均源自轴承的径向振动信号，并非轴承振动通过介质引起的真实声学效应。可以认为，目前涉及的轴承异常声研究实质是研究轴承的异常振动，没有真正从声学上进行研究。
目前还没有一个科学严谨的轴承异常声的定义，因此，轴承异常声判定没有明确的标准；异常声检测大多采用定性方法，难以定量检测；轴承异常声的计量标定和量值传递系统很难建立。目前现场检测异常声全靠耳听、眼看，人为因素多，可靠性差，应进一步研究轴承异常声检测方法，开发自动检测仪器。实测表明，异常声轴承与正常轴承的振动波形有显著的差异，因此可充分地利用轴承的振动信号，从中分离和提取引起异常声的成分。
在轴承异常声的研究中，应充分注意到异常声是一个声学上的概念。建立在轴承振动基础上的异常声研究，不仅需要考虑振动信号的强度，而且还要考虑频率、波形等声学特征，同时也要考虑轴承的振动与其声响效应之间的关系。所以，轴承异常声的研究还有大量的工作要做。
传统的时频分析法有：短时傅里叶变换，小波变换等，这些方法都具有缺乏自适应性的缺点。Smith2005年提出的新的分解方法LMD（LocalMeanDecomposition）可以自适应的将故障信号分解为若干PF分量（ProductFunction）。但是该方法在分解时噪声对其影响较大，所以在强噪声背景下会出现失真。针对以上情况，本文提出了一种基于LMD方法相结合的故障信号提取方法。
为了验证噪声对LMD影响较大的理论，采用了与MED降噪所用相同仿真信号，分别进行两组仿真实验，第一组不经过降噪，直接用LMD进行分解。有噪声的仿真信号经过LMD分解后信号仍然比较杂乱，从分解得到PF分量中无法获得所需的冲击成分，降噪后可以得到，与原信号相关性最强的PF1中存在周期性故障存在。通过仿真实验，可以表明噪声对LMD分解有很强的影响，在LMD分解前，必须经过降噪处理，才能得到有效的PF分量。
5结束语
综上所述，加强对深沟球轴承异常声检测与控制的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的深沟球轴承异常声检测与控制过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1]张迅雷，孙立明，黄茂林.球轴承振动的试验研究[J].轴承，2005，（11）：22—26.
[2]赵联春，马家驹.球轴承的弹性接触振动[J].机械工程学报，2003，39（5）：60—64.