星泰軸承廠家分享：滾動軸承的故障檢測與分析

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文章出處：網(wǎng)責(zé)任編輯：星泰軸承采購顧問作者：圓錐滾子軸承采購顧問人氣：-發(fā)表時(shí)間：2025-01-20 14:38:00

星泰軸承廠家分享：滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的重要零件之一。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在使用滾動軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，約百分之三十的機(jī)械故障都是滾動軸承引起的。采用狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)后，事故發(fā)生率可降低到百分之二十五，且維修費(fèi)用可減少百分之二十五到百分之之五十，因此，滾動軸承的故障檢測十分有必要性。

1、滾動軸承的失效形式:

1.1磨損

由于滾動體和滾道的相對運(yùn)動和塵埃異物引起表面磨損，潤滑不良會加大磨損程度，結(jié)果使軸承游隙增大，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低，表面粗糙度增加，因而也降低了機(jī)器的運(yùn)動精度，表現(xiàn)為振動水平及噪聲的增大。

1.2疲勞剝落

滾動軸承的內(nèi)外滾道和滾動體交替進(jìn)入和退出承載區(qū)域，這些部件因長時(shí)間承受交變載荷的作用，首先從接觸表面以下最大交變切應(yīng)力處產(chǎn)生疲勞裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面在表層產(chǎn)生點(diǎn)狀剝落，逐步發(fā)展到大片剝落，稱之為疲勞剝落。

1.3斷裂

當(dāng)軸承所受載荷、振動過大時(shí)，內(nèi)外圈的缺陷位置在滾動體的反復(fù)沖擊下，缺陷逐步擴(kuò)展而斷裂。

1.4擦傷

由于軸承內(nèi)外滾道和滾動體接觸表面上的微觀凸起或硬質(zhì)顆粒使接觸面受力不均，在潤滑不良、高速重載工況下，因局部摩擦產(chǎn)生的熱量造成接觸面局部變形和摩擦焊合，嚴(yán)重時(shí)表面金屬可能局部熔化，接觸面上作用力將局部摩擦焊接點(diǎn)從基體上撕裂。

1.5銹蝕

水分或酸、堿性物質(zhì)直接侵入會引起軸承銹蝕。當(dāng)軸承內(nèi)部有軸電流通過時(shí)，在滾道和滾動體的接觸點(diǎn)處引起電火花而產(chǎn)生電蝕，在表面上形成搓板狀的凹凸不平。

2、滾動軸承的失效過程：

軸承失效通一般劃分為四個(gè)階段：

1）軸承的超聲頻率振動階段

軸承最早期的故障是表現(xiàn)在250kHz～350kHz范圍的超聲頻率的振動異常；隨著故障的發(fā)展，異常頻率逐漸下降移到20kHz～60kHz，此時(shí)的軸承微小故障可被沖擊包絡(luò)和聲發(fā)射的方法檢測到，沖擊包絡(luò)值最大可達(dá)0.5gE(加速度包絡(luò)，振動分析中表示振幅的一個(gè)加速度指標(biāo))。

2）軸承的固有頻率振動階段

隨著軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承滾動表面會產(chǎn)生輕微的缺陷，這些輕微缺陷引起的振動會激起軸承部件的固有頻率振動或軸承支承結(jié)構(gòu)共振，一般振動頻率在500Hz～2kHz。同時(shí)該頻率還作為載波頻率調(diào)制軸承的故障頻率。起初只能觀察到這個(gè)頻率本身，后期表現(xiàn)為在固有頻率附近出現(xiàn)邊頻。如果用加速度包絡(luò)法檢測會發(fā)現(xiàn)其包絡(luò)值會上升至0.5～1.OgE左右。此時(shí)，軸承仍可安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3）軸承缺陷頻率及其倍頻振動階段

隨著軸承微小缺陷的進(jìn)一步擴(kuò)展，軸承缺陷頻率及其倍頻開始出現(xiàn)，隨著軸承磨損的進(jìn)一步發(fā)展，更多缺陷頻率的倍頻開始出現(xiàn)，圍繞這些倍頻以及軸承部件固有頻率的邊頻帶數(shù)量也逐步上升。此時(shí)軸承的振動已經(jīng)比較明顯，應(yīng)考慮盡早更換軸承。

4）軸承隨機(jī)寬帶振動階段

軸承已接近完全失效，軸承的壽命已接近尾聲，甚至工頻也受其影響而上升并產(chǎn)生許多工頻的倍頻，而原先離散的軸承缺陷頻率和固有頻率開始"消失"，取而代之是隨機(jī)的寬帶高頻"噪聲振動"，高頻噪聲振動和包絡(luò)值有所下降，但就在軸承最終失效前，包絡(luò)沖擊值會出現(xiàn)大幅上升。

3、滾動軸承的振動特征分析方法

3.1　頻譜分析法

滾動軸承的振動其頻率成分十分豐富，　既含有低頻成分，又含有高頻成分。每一種特定的故障都對應(yīng)特定的頻率成分，　需要通過適當(dāng)?shù)男盘柼幚矸椒▽⑻囟ǖ念l率成分分離出來，　從而指出特定故障的存在。

3.2特征參數(shù)法

特征參數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)在于僅有少數(shù)指標(biāo)用于解釋軸承的狀態(tài)，　結(jié)果分析簡單和方便。在滾動軸承診斷中常用的特征參數(shù)包括有效值、峰值等各種時(shí)域特征參數(shù)和重心頻率等各種頻域參數(shù)。

3.3包絡(luò)法

包絡(luò)法的優(yōu)點(diǎn)包括它能區(qū)分同時(shí)發(fā)生在同一個(gè)軸承中的數(shù)種故障的特征，將與故障有關(guān)的信號從高頻調(diào)制信號中取出，因此避免了與其它低頻干擾的混淆，　具有極高的診斷可靠性和靈敏度。

當(dāng)軸承某一元件表面出現(xiàn)局部損傷時(shí)，在受載運(yùn)行過程中要撞擊與它接觸的表面而產(chǎn)生沖擊脈沖力。由于沖擊脈沖力的頻帶很寬，包含軸承組件、軸承座、機(jī)器結(jié)構(gòu)及傳感器的固有頻率，　所以必然激起測振系統(tǒng)的共振。因此，測得的振動加速度信號包含著多個(gè)載波共振頻率，　以及調(diào)制于其上的故障特征頻率和其諧波成分。從而可以根據(jù)實(shí)際情況選取某一共振頻率為中心，使微弱的軸承故障信號搭載在高幅值的諧振頻段傳遞出來，再對所測信號進(jìn)行絕對值處理，之后采用低通濾波，即可獲得調(diào)制信號的包絡(luò)線，然后進(jìn)行快速傅立葉變換FFT，即可得到包含故障特征頻率及其倍頻成分的低頻包絡(luò)信號，　對包絡(luò)信號進(jìn)行頻譜分析就可以很容易地診斷出軸承的故障來，這個(gè)過程也稱為共振解調(diào)。

4、結(jié)束語

掌握軸承故障診斷的分析原理及方法是準(zhǔn)確診斷軸承故障的前提，只有清楚掌握軸承故障診斷的分析原理和方法，才能準(zhǔn)確地診斷軸承故障。了解軸承故障的形式和軸承故障的發(fā)展階段，對于診斷軸承故障是必不可少的。

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