主轴承作为盾构机核心部件之一,其使用寿命决定了盾构机性能,制约着施工进度。据统计,盾构机主轴承使用过程中,仅有5%能达到其设计使用寿命。主轴承在施工过程中一旦损坏会造成盾构机停机,且因其更换周期长、维修难度大,导致整个工程进展严重滞后,带来巨大的经济损失。因此,实时进行故障诊断,及时发现故障对盾构机主轴承的良好/健康运行具有重要意义。本文首先介绍了盾构机主轴承的机械结构、主轴承常见的振动机理、故障形式、轴承固有频率和故障特征频率及轴承振动形式,分析了故障诊断中振动信号的时域特征值法和精密诊断方法,精密诊断方法主要包括:小波变换法、小波包变换法、希尔伯特变换等方法。针对这些诊断方法存在的不足,提出了小波包和希尔伯特包络分析相结合的振动信号检测方法。其次设计了主轴承振动故障信号检测方案及硬件系统,该硬件系统具有串口通信、采样速率快、12位AD转换等特点。并在Lab VIEW软件环境下开发了相应配套软件系统,该软件系统具有数据采集、数据存储、数据通讯、报表打印、故障诊断、时频特征值简易分析及频域分析的功能。通过分析系统得出的轴承振动数据和SIEMENS300 PLC采集的盾构机主轴承温度、转速等相关数据,实现轴承温度信号和振动信号的实时监测。最后,利用上述开发的故障诊断系统对实验室轴承故障模拟平台采集的数据及国产某型号盾构机主轴承现场实测数据进行分析处理。实验平台数据的分析可以准确的提取到轴承故障特征频率并判断出轴承故障类型。将现场采集的数据与历史数据进行比较发现所监测盾构机工作状态正常。尽管没有检测到轴承故障时的特征频率,但仍然积累了大量可用数据,为评价该盾构机健康状况及以后的检测方案提供了依据,同时进一步验证了本文方法在实际工程应用中的可行性。