滚动轴承故障诊断实验平台设计(3)
作为机械行业中的标准件，滚动轴承的生产制造大都交给专门轴承工厂成批产出。标准的滚动轴承如图2-1所示。滚动轴承组成构建一般来说包括以下四部分：外圈、内圈、滚动体与保持架。
滚动轴承的结构图
图2-2所示的滚动轴承的几何参数有以下几种：
Z-滚珠个数：滚珠或滚针的数目；
d-滚珠直径：滚动体的平均直径；
D-轴承滚道节径：轴承滚动体中心所在处圆的直径；
α-接触角：滚动体的受力方向和内外滚道垂直线的夹角；
r1-内圈滚道半径：内圈滚道的平均直径；
r2-外圈滚道半径：外圈滚道的平均直径；
2.2滚动轴承的振动原因
在旋转机械系统的运转过程中，很多因素会使滚动轴承发生振动。大体上说有两种。一个是滚动轴承自出厂的时候就有问题，还有一个是出厂的时候是符合规定的，但是实际使用的时候就会出现问题。第一种，出厂的时候有问题，主要是因为在滚动轴承的加工过程中，加工的内、外轨道有十分明显的粗糙度差距，使得加工出来的滚动轴承不符合规定。第二种是因为我们在用滚动轴承进行旋转运动的时候，滚动轴承的外圈处于固定或相对固定的状态，内圈和轴一起旋转，滚动体就在轴承的内、外圈的滚道上滚动。当滚动轴承承受交变载荷的时候，每一个承受载荷的滚动体的数目都是不一样的，这个时候就会发生载荷变化，载荷的刚度一旦发生改变，那么轴承就会振动。
当滚动轴承速度达到一定值，承受荷载达到一定量时，所在系统将受到激励继而产生振动。当然，这一事件的产生离不开内外因素的共同作用。其中，内部因素包括轴承自身结构特点、加工装配过程中的误差，同时还包括轴承运转中的故障。外部因素主要就是同传动轴上其他零部件的相互作用。
2.3滚动轴承的振动机理
滚动轴承在随着轴一起运转的时候，轴承外圈和轴承座或机械外壳相配合联接，轴承内圈和传动轴相联接。在运转过程中会发生滚动轴承故障的现象，引起滚动轴承故障的主要因素有传动轴上其他零部件的运转、滚动轴承自身的结构特点和运转的时候产生的误差、在加工和装配过程中产生的误差等，滚动轴的振动机理如图2-3所示。当滚动轴承运转过程中开始承受载荷的时候，在不同的位置，承受载荷的滚动体数目也不同，从而导致载荷的刚度会发生变化，当承载刚度变化时，轴心就会产生有起伏的波动，进而引起振动。当滚动体处于在载荷下非对称位置时，有水平分力。当轴承刚度变化时必振无疑。在轴承的制造过程中，制造轴承的加工设备会产生机械振动从而导致轴承的加工面会出现波纹度，是的轴承在后来的使用过程中会因为滚动体的大小不均匀而引起轴心进行摆动，进而引起振动。
在实际对滚动轴承进行故障诊断的过程中，我们可以通过在轴承座或外壳上的适当位置放置振动传感器来采集在在各种内外部激励的综合结果下产生的信号，来判断滚动轴承是否出现故障。如果我们我考虑轴承在加工和装配过程中产生的误差，那么我们所采集到的振动信号主要是由内部因素中的运行故障所引起的振动。
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