基于VB的滚动轴承故障库系统设计与实现

朱亮亮，林素敏，史诺

（杨凌职业技术学院陕西杨凌712100）

滚动轴承是重要的旋转类零件，应用于各类机械设备中，同时，它也是机械设备中最容易损坏的部件之一。统计显示，滚动轴承失效引起的故障是导致机械设备故障的主要因素。滚动轴承故障将会造成企业停机停产，造成经济损失，更甚者可能导致机毁人亡的重大安全事故[1]。

滚动轴承故障分析、诊断、维修，是机械设备故障诊断的重要组成部分，对轴承故障类型、原因、诊断进行研究，能对轴承的运转情况进行有效的检测和预测，实现提前维护保养，减低机械设备的停机率和故障率，避免发生重大事故[2]。滚动轴承类型众多，品牌各异，对轴承故障特征的研究参差不齐，给轴承故障分析、诊断、维修带来极大的挑战和困难。将人机界面友好的VB和关系数据库Access有机结合，开发出数据资源完善、查询方便、安全可靠的滚动轴承数据库系统，实现滚动轴承故障信息的存储、调用、分析，有利于轴承故障的深入研究，推动轴承设计方面的改革和创新[3]。

1 滚动轴承常见故障类型分析

1.1 滚动轴承的故障类型及产生原因

1）滚动轴承疲劳失效。轴承工作时，由于内外圈与滚动体的摩擦接触，导致轴承出现物理疲劳效应，工作时间越长这种疲劳就越显著；另外载荷过大或波动幅度较大时，都会造成轴承疲劳失效。

2）磨损失效。长期运转的轴承，由于机械振动、润滑不良、清洁不到位等因素，会加速轴承各组成构件的快速磨损直至失效。

3）腐蚀失效。轴承在运转中，会受到工作环境的影响，出现化学腐蚀现象，此时轴承表面将受到腐蚀，轴承表面精度降低、工作能力极大削弱。

4）断裂失效。由于安装不当、载荷过大、轴承质量等因素，可能出现轴承断裂，致使设备无法继续运转，在设备运转事故中，轴承的断裂失效影响是最大的。

5）压痕失效。由于载荷过重、润滑不良、轴承质量等因素造成滚动体表面、内外滚道表面出现明显的凹凸痕迹，这种压痕多属于一次性物理伤害。

6）胶合失效。由于清洁不及时、润滑不良，轴承接触表面出现粘连，最终造成轴承的撕裂。

1.2 滚动轴承常见故障现象及故障解决方法

故障类型[4-5]虽然有上述6种，但实际工作时故障的具体表现形式各种各样。经过大量实验资料收集和整理，轴承故障现象一般有七种形式，为了方便后期资料的整理和调用，分别用代码A、B、C、D、E、F、G代表这7种故障：A、轴承温度过高；B、轴承声音异常；C、轴承寿命过短，经常换轴承；D、轴承异常振动；E、设备工作异常，不合要求；F、轴承配合问题；G、装配过紧，轴旋转不畅。

由于同一个故障原因可能导致两个或更多的故障现象，因此故障现象可能存在多个，而故障产生的原因却只有一个。企业中很少有专人对轴承故障现象及产生原因、解决方法进行系统的归类总结，轴承故障相关理论资料不够系统化、细致化，不具有适合某种工况的针对性。为此我们通过企业走访调研、大量数据的排查和分析，整理出轴承故障数据库资源，参看表1。

2 故障库系统实现时几个关键问题

2.1 轴承故障数据库系统技术流程

滚动轴承故障库系统主要包含4方面的内容：1）建立轴承系统平台，并设计人机交互界面；2）建立轴承故障现象及解决方法数据库；3）实现轴承数据库资源的关联；4）实现轴承故障数据的查询及数据库资源更新。其工作流程图如图1所示。

2.2 系统平台支持软件

该轴承故障库系统所需软件[6-10]分别为Access数据库、程序设计语言VB。利用Access数据库实现各类数据资源的存储、管理和调用；利用VB设计人机交互界面，快速有效的设计各类界面、编制调用程序，实现良好的用户交流。利用Access和VB的有机结合，实现软件的无缝对接，提高滚动轴承故障库系统软件的友好性、实用性。

表1 轴承故障库数据（部分数据资源）

图1 故障查询流程图

2.3 人机界面设计

合理、方便、快捷的界面设计，可以提高软件的运行速度、优化软件数据结构。该软件系统主要是按照查询要求和查询功能，对界面进行设计、布局，选取最合适的功能控件。

利用 textbox、CheckBox、RadioButton、Button、Label、 GroupBox、 NumericUpDow、 DataGridView、TabControl等VB的众多控件建立软件系统的操作平台，例如登陆界面、故障查询界面、故障更新界面等，如图2所示为系统登录界面。

2.4 相关数据资源的调用

图2 登录界面

Access数据库中保存有大量的数据资源[11-16]，为了方便使用，需要以Excel文档或Word文档的格式显示，以JPG或BMP图片格式调用，并且对于新的故障现象和故障图片要能够及时保存更新，这是该研究的重点和难点。常见的故障Excel文档的调用、故障图片的调用、故障图片的保存及重命名等代码编程可参看表2，其他系统主框架程序、各子模块程序的具体编程代码不再列举赘述。

表2 部分编程代码一览表

3 轴承故障库系统运行及分析

3.1 轴承故障库系统运行

程序运行，经过身份验证后，进入主界面，故障分析主界面分为两大部分即故障查询和故障更新。

1）故障查询

进入故障查询页面，在故障现象点选框中，点选故障代码，点击查询按钮，即可在右侧页面的原因及解决方法中显示出所查询到对应故障相关文档内容；在右侧页面的故障现象图片中即可显示该故障现象所对应的图片信息，如图3所示。

点击故障查询页面的文档显示按钮，即可显示所查询内容的Excel文档或Word文档，能够实现文档的打印和保存等功能，如图4所示。

图3 故障图片显示

图4 Excel文档显示

2）故障更新

点击故障查询页面下侧的故障更新按钮，显示进入故障更新页面的对话框如图5所示，输入用户名及密码，点击确定按钮，显示故障更新页面，企业一般使用人员只能进入故障查询页面，只有管理员能够进入故障更新界面进行故障相关信息的添加和更新。

图5 故障更新身份验证界面

在图片信息确定中，点击加载图片按钮，弹出图片浏览对话框，选择好所需要图片，并为该图片命名，点击图片命名确定按钮，在弹出的对话框中点击确定按钮，命名成功，如图6所示为轴承故障图片选择界面。

图6 故障图片选择界面

点击页面下侧更新按钮，对故障更新页面中输入的信息进行了保存，新的故障代码及故障现象出现在故障查询页面中以备查询。

3.2 轴承故障库系统分析

针对轴承企业的滚动轴承故障库系统设计，以VB为开发工具、以Access为数据存储平台，开发了集滚动轴承故障查询、故障解决、故障更新等为一体的软件系统。

1）根据企业用户要求和系统分析，设计和建立系统总结架构，对系统进行功能模块划分，实现模块间的联系。

2）以VB为开发工具，编程实现数据调用，设计界面实现用户交流，满足故障相关信息的保存与调用。

3）以Access作为数据存储平台，实现轴承相关资源的保存、管理和调用。

4）利用VB编程语言对Access和Excel进行综合关联调用，实现了对应故障信息文件、图片的生成。

5）建立了轴承常见故障及产生原因、解决方法的数据库，节省了成本，提高了企业的生产效率，较好地指导了企业的生产活动。

4 结 论

1）本研究利用VB和Access各自的优点，以VB为平台，借助计算机辅助设计手段与Access数据库，通过混合编程将两者有机结合，开发出轴承故障查询的应用软件。

2）由于滚动轴承数量众多，并且型号不同，这就需要整理出大量的数据并不断更新Access数据库的数据，随着数据库的不断完善，本系统的实用性也将逐渐增强。

3）滚动轴承故障库系统的建立及功能的实现，对于其他标准件或可系列化生产的机械产品故障库系统的建立，具有一定指导意义。