滾動(dòng)軸承故障

小天鵝

滾動(dòng)軸承故障
9 q7 s0 d1 ?* I0 P( Z3 H. K    現(xiàn)代工業(yè)通用機(jī)械都配備了相當(dāng)數(shù)量的滾動(dòng)軸承,。一般說(shuō)來(lái),，滾動(dòng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,，只有10%以下的軸承能夠運(yùn)行到設(shè)計(jì)壽命年限,。而大約40%的軸承失效是由于潤(rùn)滑引起的故障，30%失效是由于不對(duì)中或“卡住”等裝配失誤,，還有20%的失效是由過(guò)載使用或制造上缺陷等其它原因所致,。
    如果機(jī)器都進(jìn)行了精確對(duì)中和精確平衡，不在共振頻率附近運(yùn)轉(zhuǎn),，并且軸承潤(rùn)滑良好,，那么機(jī)器運(yùn)行就會(huì)非常可*,。機(jī)器的實(shí)際壽命也會(huì)接近其設(shè)計(jì)壽命,。然而遺憾的是，大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)都沒有做到這些,。因此有很多軸承都因?yàn)槟�損而永久失效,。你的工作是要檢測(cè)出早期癥狀并估計(jì)故障的嚴(yán)重程度。振動(dòng)分析和磨損顆粒分析都是很好的診斷方法,。
1,、頻譜特征
8 o$ I: O+ ^& \& o  V9 Q    故障軸承會(huì)產(chǎn)生與1X基頻倍數(shù)不完全相同的振動(dòng)分量——換言之，它們不是同步的分量。對(duì)振動(dòng)分析人員而言,，如果在振動(dòng)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(hào),。 振動(dòng)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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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(shí)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(shí)候你甚至不需要再去了解軸承準(zhǔn)確的擾動(dòng)頻率,。
2,、擾動(dòng)頻率計(jì)算
, G" }/ V6 N+ E; C. ]+ f有四個(gè)與軸承相關(guān)的擾動(dòng)頻率：球過(guò)內(nèi)圈頻率（BPI）、球過(guò)外圈頻率（BPO）,、保持架頻率（FT）和球的自旋頻率（BS）,。軸承的四個(gè)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,。
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軸承擾動(dòng)頻率的計(jì)算公式如下：

; c- R' V- q/ {  y, P5 L: d注意：BS的值可能會(huì)加倍，因?yàn)樗�給的公式針對(duì)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(shí)撞擊內(nèi)圈和外圈,，那么其頻率值應(yīng)該加倍。
/ a& O# ?; y, X; }需要說(shuō)明的是由于受到各種實(shí)際情況如滑動(dòng),、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(jì)算出來(lái)的頻率值可能會(huì)與真實(shí)值有小范圍的差異,。
在檢查過(guò)程中你可能會(huì)經(jīng)常涉及到滾珠的數(shù)目，對(duì)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(gè)的擾動(dòng)頻率,，我們就可以根據(jù)它計(jì)算出其它的頻率。
$ q, a- S2 F* L5 Z  @! ]: i& e對(duì)于四個(gè)擾動(dòng)頻率計(jì)算還有一個(gè)近似的經(jīng)驗(yàn)公式可供參考,。對(duì)于8～12個(gè)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,。
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3,、軸承失效的九個(gè)階段
3 W  F/ F. \! C4 T有人把軸承失效劃分為四個(gè)階段，在此我們?yōu)榱嗣枋龅酶�加詳�?xì)將它細(xì)分為九個(gè)階段。
' K+ d6 q0 d/ o3 X- f$ a4 g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(lái)檢測(cè)這些頻率，包括峰值能量,、 HFD,、 沖擊脈沖、 SEE等超音頻測(cè)量裝置,。在這個(gè)階段,，普通的頻譜上不會(huì)出現(xiàn)任何顯示。
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(shí)該頻率還作為載波頻率調(diào)制軸承的故障頻率。

; _! P% [* H/ k  ]1 }, _: ^. L4 B第三階段：
出現(xiàn)軸承故障頻率,。開始的時(shí)候我們只能觀察到這個(gè)頻率本身,。圖中所示為軸承內(nèi)圈故障時(shí)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(huì)升高。大多數(shù)情況下波峰值將隨著時(shí)間線性增加,。
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第四階段：
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(shí)可能會(huì)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(duì)應(yīng)的時(shí)域波形中同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)沖擊脈沖的顯示。
7 _+ m! R1 t! A  j% j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(guò)線性坐標(biāo)圖表來(lái)查看數(shù)據(jù),，很容易錯(cuò)過(guò)這些重要的故障信號(hào)。因此,，建議結(jié)合對(duì)數(shù)坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行分析,，從而及時(shí)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(bào),，那么就應(yīng)該使用加速度為單位來(lái)采集高頻時(shí)域波形（使用加速度傳感器）——也就是說(shuō),，不要進(jìn)行積分。加速度能突出信號(hào)中的高頻成分,，這對(duì)于我們的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是很理想的方法,。
; i6 {! \4 n0 m% L3 r; p: w9 w( F3 d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(dòng)級(jí)將繼續(xù)升高,，同時(shí)出現(xiàn)更多的諧波,。由于故障自身的性質(zhì)，這時(shí)還會(huì)出現(xiàn)邊頻帶,。時(shí)域波形上的尖峰波將更加清晰和明顯,，你甚至能夠通過(guò)測(cè)量尖峰間的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算故障頻率。高頻率的軸承檢測(cè),，如峰值能量和沖擊脈沖所得到的趨勢(shì)都在持續(xù)上升,。
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! l" `( b! y7 {( V+ X此時(shí)引起調(diào)制的原因有二個(gè)：第一種情形是當(dāng)內(nèi)圈出現(xiàn)故障時(shí)，如果它位于加載區(qū)域時(shí),，產(chǎn)生的沖擊會(huì)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(huì)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),。

如果滾珠出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)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(huì)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(dòng)。該頻率低于1 X——典型的FT大約等于0.4 X,。
2 _; O5 J( u2 m* Y+ `/ F& d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(shí)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(duì)實(shí)際軸承的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)故障沒有具體的分析。

hhr

好東西 啊
. k. F, ~) M8 u1 q4 q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(cuò)啊

志偉

很好的資料,，謝謝分享,！

003366

你就換SKF軸承,問(wèn)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(duì)實(shí)際軸承的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)故障沒有具體的分析