滾動軸承故障

小天鵝

滾動軸承故障
9 F, z, p7 `3 G/ L7 a    現(xiàn)代工業(yè)通用機(jī)械都配備了相當(dāng)數(shù)量的滾動軸承,。一般說來,，滾動軸承都是機(jī)器中最精密的部件,。通常情況下，它們的公差都保持在機(jī)器的其余部件的公差的十分之一,。但是,，多年的實踐經(jīng)驗表明，只有10%以下的軸承能夠運(yùn)行到設(shè)計壽命年限,。而大約40%的軸承失效是由于潤滑引起的故障,，30%失效是由于不對中或“卡住”等裝配失誤，還有20%的失效是由過載使用或制造上缺陷等其它原因所致,。
/ w8 M7 k% a* Q    如果機(jī)器都進(jìn)行了精確對中和精確平衡,，不在共振頻率附近運(yùn)轉(zhuǎn)，并且軸承潤滑良好,，那么機(jī)器運(yùn)行就會非�,？�*。機(jī)器的實際壽命也會接近其設(shè)計壽命。然而遺憾的是,，大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場都沒有做到這些,。因此有很多軸承都因為磨損而永久失效。你的工作是要檢測出早期癥狀并估計故障的嚴(yán)重程度,。振動分析和磨損顆粒分析都是很好的診斷方法,。
1、頻譜特征
    故障軸承會產(chǎn)生與1X基頻倍數(shù)不完全相同的振動分量——換言之,，它們不是同步的分量,。對振動分析人員而言，如果在振動頻譜中發(fā)現(xiàn)不同步分量那么極有可能是軸承出現(xiàn)故障的警告信號,。 振動分析人員應(yīng)該馬上診斷并排除是否是其它故障引起的這些不同步分量,。
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+ Z$ X! I. j* f4 \+ L/ C如果看到不同步的波峰，那極有可能與軸承磨損相關(guān),。如果同時還有諧波和邊頻帶出現(xiàn),，那么軸承磨損的可能性就非常大——這時候你甚至不需要再去了解軸承準(zhǔn)確的擾動頻率。
* J& P, b- `# X9 _9 w& Q( E6 F2,、擾動頻率計算
有四個與軸承相關(guān)的擾動頻率：球過內(nèi)圈頻率（BPI）,、球過外圈頻率（BPO）、保持架頻率（FT）和球的自旋頻率（BS）,。軸承的四個物理參數(shù)：球的數(shù)量,、球的直徑、節(jié)徑和接觸角,。其中,，BPI和BPO的和等于滾珠/滾柱的數(shù)量。例如,，如果BPO等于3.2 X,，BPI等于4.8 X，那么滾珠/滾柱的數(shù)量必定是8,。

軸承擾動頻率的計算公式如下：
4 H: }& [. W5 w9 E5 y# \# W
注意：BS的值可能會加倍,，因為所給的公式針對的是球撞擊內(nèi)圈或外圈的情況。如果有庇點(diǎn)的滾球/滾柱同時撞擊內(nèi)圈和外圈,，那么其頻率值應(yīng)該加倍,。
' n- C3 ]+ R" O: P1 \; i# H需要說明的是由于受到各種實際情況如滑動、打滑,、磨損、軸承各參數(shù)的不精確（如直徑可能不完全精確）等的影響,，我們所計算出來的頻率值可能會與真實值有小范圍的差異,。
在檢查過程中你可能會經(jīng)常涉及到滾珠的數(shù)目，對于軸承而言你所能了解到的信息可能只有滾珠（或滾柱）的數(shù)目。如果能夠根據(jù)頻譜（或其它地方）確定其中一個的擾動頻率,，我們就可以根據(jù)它計算出其它的頻率,。
* x8 v2 o$ E. |. w/ v; n. t對于四個擾動頻率計算還有一個近似的經(jīng)驗公式可供參考。對于8～12個滾珠/滾柱的軸承：BPO通常等于滾珠數(shù)量的0.4倍,，BPI是滾珠數(shù)量的0.6倍,，而FT等于0.4 X。

3,、軸承失效的九個階段
有人把軸承失效劃分為四個階段,，在此我們?yōu)榱嗣枋龅酶�加詳�?xì)將它細(xì)分為九個階段。
第一階段：
在軸承失效的最初階段,，其頻率范圍大約在20 KHz～60 KHz之間——或更高,。有多種電子設(shè)備可以用來檢測這些頻率，包括峰值能量,、 HFD,、 沖擊脈沖、 SEE等超音頻測量裝置,。在這個階段,，普通的頻譜上不會出現(xiàn)任何顯示。
; ?1 X4 M$ j9 j; R8 q5 V0 q第二階段：
由于軸承上的庇點(diǎn)增大,，使它在共振（固有）頻率處發(fā)出鈴叫聲,。同時該頻率還作為載波頻率調(diào)制軸承的故障頻率。
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第三階段：
出現(xiàn)軸承故障頻率,。開始的時候我們只能觀察到這個頻率本身,。圖中所示為軸承內(nèi)圈故障時的頻譜顯示。當(dāng)軸承磨損進(jìn)一步加劇后,，在故障頻率（例子中的BPI）處的波峰值將會升高,。大多數(shù)情況下波峰值將隨著時間線性增加。

# z2 Z' ?) k7 j* a- ?. G( O5 U第四階段：
! l$ u9 W+ o4 S& m隨著故障的發(fā)展,，故障頻率將產(chǎn)生諧波,。這表明發(fā)生了一定程度的沖擊。故障頻率的諧波有時可能會比基頻波峰更早被發(fā)現(xiàn),。因此,，我們首先要查找頻譜中的非同步波峰，并查證是否有諧波,。對應(yīng)的時域波形中同時也會出現(xiàn)沖擊脈沖的顯示,。
# y5 N# ~: C( k$ x% Z2 Y故障頻率及其諧波的幅值在開始階段都比較低。如果你僅僅通過線性坐標(biāo)圖表來查看數(shù)據(jù),，很容易錯過這些重要的故障信號,。因此，建議結(jié)合對數(shù)坐標(biāo)來進(jìn)行分析，從而及時發(fā)現(xiàn)軸承故障的早期顯示,。

如果你想要進(jìn)行軸承的早期故障預(yù)報,，那么就應(yīng)該使用加速度為單位來采集高頻時域波形（使用加速度傳感器）——也就是說，不要進(jìn)行積分,。加速度能突出信號中的高頻成分,，這對于我們的應(yīng)用來說是很理想的方法。
第五階段：
隨著故障狀態(tài)的惡化,，軸承的損壞更加嚴(yán)重,，振動級將繼續(xù)升高，同時出現(xiàn)更多的諧波,。由于故障自身的性質(zhì),，這時還會出現(xiàn)邊頻帶。時域波形上的尖峰波將更加清晰和明顯,，你甚至能夠通過測量尖峰間的時間間隔來計算故障頻率,。高頻率的軸承檢測，如峰值能量和沖擊脈沖所得到的趨勢都在持續(xù)上升,。
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此時引起調(diào)制的原因有二個：第一種情形是當(dāng)內(nèi)圈出現(xiàn)故障時,，如果它位于加載區(qū)域時，產(chǎn)生的沖擊會更加劇烈,，從而產(chǎn)生更高的振幅,。當(dāng)內(nèi)圈故障位置移出加載區(qū)后，其振幅又會降低,，并在軸承頂部達(dá)到最小值,。在這種情況下內(nèi)圈的故障頻率將被（內(nèi)圈的）旋轉(zhuǎn)頻率所調(diào)制，于是我們可以在頻譜中看到1 X邊頻帶出現(xiàn),。
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如果滾珠出現(xiàn)問題,，也會因相同的原因，產(chǎn)生調(diào)制,。當(dāng)滾珠運(yùn)轉(zhuǎn)在載荷區(qū)會產(chǎn)生比運(yùn)轉(zhuǎn)在非載荷區(qū)更強(qiáng)烈的沖擊,。越接近載荷區(qū)，振幅越高,。滾珠沿軸承以保持架頻率FT滾動,。該頻率低于1 X——典型的FT大約等于0.4 X。
1 w& N+ O: y( {& G  ~2 ~# H* a當(dāng)我們能夠從頻譜中觀察到諧波,，特別是邊頻帶后,，軸承上的磨損就已經(jīng)能夠用肉眼觀察到了。這時候,，你就可以建議更換軸承了,。

風(fēng)的影子

資料很好,，很適用,。明天我多復(fù)印幾份發(fā)給我們的維修工，謝謝樓主分享�,。,。�,！

向前沖

這些都是理論上的闡述,，對實際軸承的運(yùn)動狀態(tài)故障沒有具體的分析。

hhr

好東西 啊
) m  O1 |0 L' I" y% z以前找到癥狀就是找補(bǔ)到理論依據(jù)

想半天

謝謝樓主分享  資料不錯啊

志偉

很好的資料,，謝謝分享,！

003366

你就換SKF軸承,問題就可以迎刃而解

淡飲綠茶

好資料，不知有沒有數(shù)據(jù)采集方面的資料

sammin

好資料
收藏了

banzhongyi

這些都是理論上的闡述,，對實際軸承的運(yùn)動狀態(tài)故障沒有具體的分析