滚动轴承的故障诊断

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1、滚动轴承的故障诊断1内容提要一、滚动轴承类型及其特点二、滚动轴承的失效形式三、轴承故障诊断常用方法振动、噪声分析法温度测定法油液分析法四、滚动轴承的振动随机振动轴承各元件的谐振元件具有缺陷后的振动五、轴承故障的振动诊断法简易振动诊断法频谱分析法倒频谱分析法冲击脉冲法（SPM法）共振解调法（IFD法）共振解调信号的特点六、轴承运转声音的诊断七、轴承润滑状态的诊断2滚动轴承诊断的重要性滚动轴承是旋转机器中广泛应用的零件之一。旋转机械的故障中，轴承损坏的故障约占30%。滚动轴承的状态监测与故障诊断是机械设备故障诊断技术的重要内容。滚动轴承的故障诊断可以

2、对轴承的安装、维护等工作给以有益指导。31023498756一、滚动轴承的类型0：双列角接触球轴承1：调心球轴承2：调心滚子轴承3：圆锥滚子轴承4：推力球轴承5：深沟球轴承6：角接触球轴承7：推力调心滚子轴承8：圆柱滚子轴承9：滚针轴承4内圈—与轴颈配合，一般随轴颈回转。外圈—与轴承座配合，一般固定。滚动体—当内外圈发生相对运动时，滚动体在滚道间滚动。保持架—隔离相邻的滚动体。滚动轴承的组成5向心轴承：主要承受径向载荷R深沟球轴承圆柱滚子轴承调心球轴承推力轴承：只能承受轴向载荷A推力球轴承向心推力轴承：R+A角接触球轴承圆锥滚子轴承各类滚动轴承的

3、受力6二、滚动轴承的损伤形式7轴承失效形式—点蚀现象：滚道面或滚动体表面上有小坑和片状剥落原因：载荷过大润滑不良预载过大间隙过小8轴承失效形式—压痕现象：滚道面上有滚动体的压痕原因：装配不当静载荷过大冲击载荷过大异物侵入9轴承失效形式—烧伤、胶合现象：滚道面变色、软化、熔合原因：转速过高润滑不良装配不当10轴承失效形式—磨损现象：滚道和滚动体磨损出现红、褐色磨粉原因：异物侵入润滑不良装配不良配合面有间隙，造成滑动磨擦11轴承失效形式—破碎现象：座圈开裂、滚动体裂开出现红、褐色磨粉原因：异物侵入润滑不良装配不良配合面有间隙，造成滑动磨擦12轴承失效

4、形式—腐蚀现象：配合面有红黑色锈斑配合面有搓板状凸凹原因：水份、腐蚀介质侵入电流通过配合间隙间的微振动13三、滚动轴承故障诊断方法振动分析法噪声分析温度测定油液分析(磨屑分析)其他物理方法轴承间隙测定油膜电阻测定声发射分析法（AE）光学纤维测定法14各种诊断方法的对比损伤形式各种诊断方法振动/声音温度磨屑轴承间隙油膜电阻剥落好无好无无裂纹好无有无无压痕好无无无无磨损好有好好好电化学腐蚀好有好好好污斑好有好有好烧伤好好有无好锈蚀有无好无有保持架破损有无有无无蠕变有有有无无在运行中测定可可不可不可可15各种诊断方法的灵敏度故障信号强度灾害故障发展期初

5、期故障期正常使用期灾害故障期使用时间缺陷故障界限灾害故障界限缺陷剧烈发展界限振动分析灵敏度噪声分析灵敏度测温分析灵敏度16四、滚动轴承的振动由于轴承滚动元件的不圆度、粗糙度和波纹度而引起的随机振动。由于外力激励引起轴承元件的固有频率振动。轴承元件损伤后，引起的冲击和振动：以损伤元件特有的频率振动。以声发射形式释放能量（频率在60kHz以上）。17轴承振动的典型时域波形故障轴承情形新轴承情形18轴承振动的典型频谱低频Ⅰ—0~20kHz，各种故障频率范围中频Ⅱ—20kHz~60kHz，元件共振频率范围高频Ⅲ—60kHz以上，声发射(AE)范围19轴承

6、元件的固有频率钢球的固有频率fbnE—材料的弹性模量N/m2—材料的质量密度kg/m3r—滚球的半径m20轴承（内外）座圈固有频率frna—回转轴线到中性轴半径mi—共振阶数I—座圈绕中性轴的惯性矩m4M—座圈单位长度的质量kg/m轴承元件的固有频率21轴承故障的特征频率外环故障频率内环故障频率滚珠故障频率保持架碰外环保持架碰内环D—节圆直径d—滚珠直径—接触角z—滚珠数R—轴的转速频率22五、滚动轴承故障的振动诊断法简易振动诊断法频谱分析法倒频谱分析法冲击脉冲法（ShockPulseMethod）共振解调法（IncipientFailure

7、Detection）噪声分析法231.简易振动诊断法用某些振动的参数来判定轴承的工作状态。可用的参数如峰值指标、脉冲指标、峭度指标等。参数用简易测振表测得，或算得。24若干无量纲诊断参数指标名称定义敏感性稳定性波形指标Shapefactor差好峰值指标CrestFactor一般一般脉冲指标ImpulseFactor较好一般裕度指标ClearanceFactor好一般峭度指标KurtosisValue好差表中：－平均幅值，－方根幅值，－峭度25峰值指标用于轴承诊断峰值指标Cf不受振动信号绝对大小的影响，适用于检测滚动面剥落与裂纹等故障，但不适于检

8、测磨损。峰值指标Cf随故障发展变化趋势I初始阶段：Cf5(变化不大)II局部故障发展：xmax,Cf10III接近寿命终了：xrm