滾動軸承故障

小天鵝

滾動軸承故障
" U0 n% B- h$ }- J- p2 _! m8 E  r' 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,。
9 S2 {1 b) u$ _. b+ y    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)行就會非常可*,。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,。

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,。
2、擾動頻率計算
8 `9 f+ d" C. h4 O4 [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。
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+ o$ I7 v4 E$ [軸承擾動頻率的計算公式如下：
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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,。
- |7 `7 [6 n1 A, y+ E5 V: s4 @0 K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,。
4 x2 m' k4 J4 `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。
: _! K  q: D$ C7 p6 M% L! S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,。
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4 H; e- u; i: p0 w; E/ [' G6 o3,、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,。
第二階段：
由于軸承上的庇點增大,，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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$ v6 C4 w' g7 z0 z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,。
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; |* w5 [& O' L: ~; _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。
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。
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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,。
. t( E) X8 V- E4 Y第五階段：
+ v+ j1 g/ B1 }( ~" c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。

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)。
' ?+ J  B* x- D9 ]# Q. C8 e$ z7 r9 k) K
! `* Q# T0 n- o! B1 U5 _+ k+ m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,。
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
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
) A2 V6 {5 s, c: ^& t6 j7 `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