滚动轴承概述

毕设要做基于深度学习的轴承故障检测，介绍一下滚动轴承相关知识，这些也是前提，不讲一下太过突兀。

滚动轴承是现代机械设备中最为广泛应用的零部件之一，它依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件，它可以支撑转轴，同时使轴在被支撑住的同时也能够灵活的转动。

滚动轴承现在基本已经实现了标准化，滚动轴承在机械技术中占有极其重要的地位，是代表一个国家制造技术水平的零件，由少数的大型企业以集中、大量的方式生产。

轴承受多种载荷，包括垂直于轴线的径向载荷，也有平行于轴线的轴向载荷，所以轴承也必须能够承受多种载荷，根据这种承受载荷的特点，轴承被分为向心轴承和推力轴承。

以上都是官方说法，但是博客又不是写论文，这么讲怪没意思的

轴承这个东西在机械零件里也算是一大扛把子，《机械设计》这门机类专业必修课，轴系零部件一共四章，滑动轴承一章，滚动轴承一章。 看上去全书18章轴承占2章也没太多对吧？但其实他混迹在各章，只是不拎出来单独说而已。

轴承品种很多，适用不同的载荷情况，轴向的、径向的或者干脆轴向径向一起上的都有，针对不同的情况就需要选用不同的轴承，机械设计必考考点之一就是根据轴承代号解读轴承，轴承代号的第一位表示轴承的类型，最后两位表示内径，二三位是尺寸系列代号，这个对于科普一下并不很重要。比如最最常见的6208，其中的6代表深沟球轴承（就是最常见的内圈外圈中间夹好多小球那种），08代表内径40mm（除了00，01，02，03以外别的都是数字乘5）。

我们建模画轴承一般都是这样（本来想做大点的动图，可是csdn只让传5m以下）

而solidworks自带的标准库里面的深沟球轴承也长这样

 但实际上，这种画法少了个关键的东西，也就是保持架（因为真的不好画，建模性价比很低），但对于轴承本身，保持架还是很重要的，想象一下没有保持架滚动体全攒在一起的样子。轴承结构如下图所示。

轴承有多重要呢？单说滚动轴承，如果你去查一下，一定会看到这些“旋转机械的故障，有30%是滚动轴承引起的；感应电机的故障有40%是滚动轴承引起的；齿轮箱的故障有20%是滚动轴承引起的”“我国机车用滚动轴承每年有40%要下车检验，其中33%需要被更换”“对轴承状态监测诊断以后，事故发生率降低75%，维修费用减少25%-50%”。这段话如果去查重肯定重复率很高，毕竟早到95年钟秉林的机械故障诊断学（也许还有更早的），到17 18年的论文都会有这个数据，我不知道这个数据最早的来历是哪，也没深究过。

如果想看轴承故障的实际案例，其实直接查可能也就是被论文里用烂的“列车热切轴事故”啊等等，因为检修到位了事故也没想象的那么多，并且轴承事故不太会单独拿出来，他连带出来的其他故障看上去更可怕。

而且轴承的故障跟别的故障有点不一样，他故障发生的情况比较飘，有时候离设计寿命还早呢，坏了；有时候早超设计寿命了，还挺好。

所以说来说去，还是要防患于未然，也就是对轴承状态保持监测，及时诊断。至于怎么诊断，在最早期（其实现在大多数地方还是）都是靠技术工人主观判定的，说主观倒不是特别恰当，还是会借助一些小工具的，比如听诊器，然后根据辅助工具的结果视听嗅触判断是不是有故障，是不是挺像中医看病望闻问切的？我觉得挺不可思议的，但是12年出版的杨国安《滚动轴承故障诊断实用技术》确实是这么说的，并且还带了三四十页五官点检法要求。我在找新闻的时候还看到了春运检修用手摸轴承的，行叭，都2019年了还靠人工呢。这种方法不用太多说也知道多不稳妥，而且一个经验丰富的工人or工程师还是很稀罕的。

传统方法还有分析时域频域信号的，当然多数情况采集靠设备，分析靠人力。至于什么原理，论文关键词“轴承故障”“小波分析”啥的能搜到一堆。（其实不多说是因为我也没很懂）

再到现在，希望能用深度学习来搞定轴承故障检测这回事。其实在95年的机械故障诊断学里我就看到有提人工智能和专家系统的监测，不过到现在20多年了还没落实下来（还在靠人工摸轴承呢感觉路还很长）。深度学习能从轴承故障的数据集中摸索出规律，在故障前提前示警就是现在想要做到的事。

参考资料：

1.（日）技能士の友编辑部，机械零件常识[M]，机械工业出版社，2015，60-84

2.濮良贵等，机械设计[M]，第九版，高等教育出版社，2014，303-338

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