滚动轴承的故障诊断与失效分析杜新定.ppt

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1、2021/9/41滚动轴承的故障诊断2021/9/42概述旋转机械是设备状态监测与故障诊断工作的重点，而旋转机械的故障有相当大比例与滚动轴承有关。滚动轴承是机器的易损件之一，据不完全统计，旋转机械的故障约有30％是因滚动轴承引起的，由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。2021/9/43滚动轴承故障诊断技术的分类滚动轴承的故障诊断技术主要有振动诊断技术、铁谱诊断技术、温度诊断技术、声学诊断技术、油膜电阻诊断技术和光纤监测诊断技术等，其中，振动、铁谱、温度诊断技术应用最普遍。2021/9/44振动诊断技术(一)轴承元件的工作表面出现疲劳剥落、压痕或局部腐蚀时，轴承运行中会出现周期

2、性的脉冲信号。这种周期性的信号可有安装在轴承座上的传感器（速度型或加速度型）来接收，通过对振动信号的分析来诊断轴承的故障。特点：振动诊断技术应用广泛；可实现在线监测；诊断快，诊断理论已成熟。应用范围：特别适合旋转机械中轴承的故障监测。2021/9/45铁谱诊断技术（二）轴承磨损颗粒与其工作状况有密切的联系。将带有磨损颗粒的润滑油通过一强磁场，在强磁场的作用下，磨粒按一定的规律沉淀在铁谱片上，铁谱片可在铁谱显微镜上作定性观察或在定量仪器上测试，据此判断轴承的工作状况。特点：机器无需解体；投资低，效果好；能发现轴承的早期疲劳失效；可做磨损机理研究。应用范围：适用于用润滑油润滑的轴承

3、的故障诊断，对于用脂润滑的轴承较困难。2021/9/46油膜电阻诊断技术（三）润滑良好的轴承，由于油膜的作用，内、外圈之间有很大的电阻。故通过测量轴承内、外圈的电阻，可对轴承的异常作出判断。特点：对不同的工况条件可使用同一评判标准。对表面剥落、压痕、裂纹等异常的诊断效果差。应用范围：适用于旋转轴外露的场合。2021/9/47光纤监测诊断技术（四）光纤监测是一种直接从轴承套圈表面提取信号的诊断技术。用光导纤维束制成的位移传感器包含有发射光纤束和接收光纤束。光线由发射光纤束经过传感器端面与轴承套圈表面的间隙反射回来，由接收光纤束接收，经光电元件转换成电信号，通过对电信号的分析处理，

4、可对轴承工况作出评估。特点：光纤位移传感器灵敏度高；直接从轴承表面提取信号，提高了信噪比；可直接反映滚动轴承的制造质量、表面磨损程度、载荷、润滑和间隙情况。应用范围：适用于可将传感器安装在轴承座内的机器。2021/9/48温度诊断技术（五）轴承若产生某种异常，轴承的温度会发生变化。因此，根据温度的变化，可以对轴承故障进行诊断，但对异常判断的能力很低。特点：诊断简单；对轴承烧伤判断效果较好。应用范围：适用于机器中轴承的简单常规诊断.2021/9/49声发射诊断技术（六）金属材料由于内部晶格的位错、晶界滑移或者由于内部裂纹的发生和发展，均需要释放弹性波，这种现象称为声发射现象。滚动

5、轴承产生剥落或裂纹时，会产生不同类型的声发射信号，据此可对轴承工况作出评估。特点：诊断快速、简便；可在线监测。应用范围：近几年来发展的新技术，在轴承工况监测中应用较少.2021/9/410滚动轴承振动故障诊断技术滚动轴承是机器中最精密的部件，通常它们的公差都保持在机器的其余部件的公差的十分之一。但多年的实践经验表明，只有10%以下的轴承能够运行到设计寿命年限。而大约40%的轴承失效是由于润滑引起的故障，30%失效是由于不对中或“卡住”等装配失误，还有20%的失效是由过载使用或制造上缺陷等其它原因所致。如果机器进行了精确对中和精确平衡，不在共振频率附近运转，并且轴承润滑良好，那么

6、机器运行就会非常可靠，机器实际寿命会接近其设计寿命。然而，大多数情况都没有做到这些。因此有很多轴承都因为磨损而永久失效。振动分析和磨损颗粒分析是很好的诊断方法。2021/9/411频谱特征故障轴承会产生与1X基频倍数不完全相同的振动分量——换言之，它们不是同步的分量。对振动分析而言，如果在振动频谱中发现不同步分量,那么极有可能是轴承出现故障的警告信号。应通过振动分析诊断并排除是否是其它故障引起的这些不同步分量。如果看到不同步的波峰，那极有可能与轴承磨损相关。如果同时还有谐波和边频带出现，那么轴承磨损的可能性就非常大——这时候你甚至不需要再去了解轴承准确的扰动频率。2021/9/

7、412滚动轴承振动的基本参数轴承的四个物理参数：球的数量、球的直径、节径和接触角。接触角的定义:指滚动体与滚道接触区中点处,滚动体载荷向量与轴承径向平面之间的夹角.按此定义支力轴承的接触角为0,止推轴承的接触角为902021/9/413轴承扰动频率有四个与轴承相关的扰动频率：球过内圈频率（fi）、球过外圈频率（fc）、保持架频率（FT）和球的自旋频率（fb）。其中fi和fc的和等于滚珠/滚柱的数量。例如，如果fi等于3.2X，fc等于4.8X，那么滚珠/滚柱的数量必定是8。fb的值可能会加倍