滾動軸承的精密診斷方法

1、滾動軸承的精密診斷方法（1）所謂滾動軸承的精密診斷方法，就是在利用簡易診斷法確定軸承已經(jīng)發(fā)生故障之后，進一步判定故障的類別和發(fā)生部位，以便采取相應對策。滾動軸承的精密診斷與旋轉機械、往復機械等精密診斷一樣，主要采用頻譜分析法。由于滾動軸承的振動頻率成分十分豐富，既含有低頻成分，又含有高頻成分，而且每一種特定的故障都對應特定的頻率成分。進行頻譜分析之前需要通過適當?shù)男盘柼幚矸椒▽⑻囟ǖ念l率成分分離出來，然后對其進行絕對值處理，最后進行頻率

2、分析，以找出信號的特征頻率，確定故障的部位和類別。一、軸承內滾道損傷軸承內滾道產(chǎn)生損傷時，如：剝落、裂紋、點蝕等（如圖1所示），若滾動軸無徑向間隙時，會產(chǎn)生頻率為nZfi（n＝1，2…）的沖擊振動。圖1內滾道損傷振動特征通常滾動軸承都有徑向間隙，且為單邊載荷，根據(jù)點蝕部分與滾動體發(fā)生沖擊接觸的位置的不同，振動的振幅大小會發(fā)生周期性的變化，即發(fā)生振幅調制。若以軸旋轉頻率f進行振幅調制，這時的振動頻率為nZfi士fr（n＝1，2…）；若以滾

3、動體的公轉頻率（即保持架旋轉頻率）fc進行振幅調制，這時的振動頻率為nZfifc（n＝1，2，…）。二、軸承外滾道損傷當軸承外滾道產(chǎn)生損傷時，如剝落、裂紋、點蝕等（如圖2所示），在滾動體通過時也會產(chǎn)生沖擊振動。由于點蝕的位置與載荷方向的相對位置關系是一定的，所以，這時不存在振幅調制的情況，振動頻率為nZfo(n＝1，2…），振動波形如圖2所示。圖2外滾道損傷振動特征三、滾動體損傷當軸承滾動體產(chǎn)生損傷時，如剝落、裂紋、點蝕等，缺陷部位通過

4、內圈或外圈滾道表面時會產(chǎn)生沖擊振動。在滾動軸承無徑向間隙時，會產(chǎn)生頻率為nZfb（n＝1，2…）的沖擊振動。通常滾動軸承都有徑向間隙，因此，同內圈存在點蝕時的情況一樣，根據(jù)點蝕部位與內圈或外圈發(fā)生沖擊接觸的位置不同，也會發(fā)生振幅調制的情況，不過此時是以滾動體的公轉頻率fc進行振幅調制。這時的振動頻率為nzfb士fc，如圖3所示。圖3滾動體損傷振動情況所謂滾動軸承的精密診斷方法，就是在利用簡易診斷法確定軸承已經(jīng)發(fā)生故障之后，進一步判定故障

5、的類別和發(fā)生部位，以便采取相應對策。滾動軸承的精密診斷與旋轉機械、往復機械等精密診斷一樣，主要采用頻譜分析法。由于滾動軸承的振動頻率成分十分豐富，既含有低頻成分，又含有高頻成分，而且每一種特定的故障都對應特定的頻率成分。進行頻譜分析之前需要通過適當?shù)男盘柼幚矸椒▽⑻囟ǖ念l率成分分離出來，然后對其進行絕對值處理，最后進行頻率分析，以找出信號的特征頻率，確定故障的部位和類別。一、軸承內滾道損傷軸承內滾道產(chǎn)生損傷時，如：剝落、裂紋、點蝕等（如

6、圖1所示），若滾動軸無徑向間隙時，會產(chǎn)生頻率為nZfi（n＝1，2…）的沖擊振動。致。對于滾動軸承的故障診斷，例如對軸承的疲勞斷裂，由于軸承經(jīng)常受到?jīng)_擊的交變載荷作用，會產(chǎn)生疲勞裂紋，并沿著最大切應力方向向金屬內部擴展，當擴展到某一臨界尺寸時就會發(fā)生瞬時斷裂。這種故障經(jīng)常發(fā)生在滾動軸承的外圈。而疲勞磨損是由于循環(huán)接觸壓應力周期性地作用在摩擦表面上，使表面材料疲勞而產(chǎn)生微粒脫落的現(xiàn)象。這種故障的發(fā)生過程大致如下：在初期階段，金屬內晶格發(fā)生

7、彈性扭曲；當晶格的彈性應力達到臨界值后，開始出現(xiàn)微觀裂紋；微觀裂紋再進一步擴展，就會在滾動軸承的內、外圈滾道上出現(xiàn)麻點、剝落等疲勞損壞故障。這些故障的發(fā)生與發(fā)展，都伴隨著聲發(fā)射信號的產(chǎn)生。各種材料聲發(fā)射的頻率范圍很寬，從次聲波、聲波到超聲波，金屬材料聲發(fā)射頻率可達幾十到幾百兆赫。其信號的強度差異也很大，可以從幾微伏到幾百伏。圖6為聲發(fā)射傳感器在回轉環(huán)齒輪上的安裝示意圖，兩個聲發(fā)射接收器S1和S2安裝在回轉環(huán)直徑兩端的壁上，通過前置放大器

8、連接到聲發(fā)射源定位系統(tǒng)上。用閾值電平法減少背景噪聲對測量的影響，當聲發(fā)射信號超過閾值電平時才進行計數(shù)，用聲發(fā)射事件計數(shù)頻率和聲發(fā)射累計脈沖數(shù)作為監(jiān)測系統(tǒng)。還可以測量兩個傳感器的信號到達時間之差，以此計算出故障發(fā)生的部位。2.聲發(fā)射技術的優(yōu)點由于滾動軸承的故障信息比較微弱，而背景噪聲又比較強，因此與振動信號分析法比較，聲發(fā)射技術進行故障監(jiān)測診斷具有以下優(yōu)點。(1)特征頻率明顯圖6聲發(fā)射傳感器在回轉環(huán)上的安裝分別用振動加速度計和聲發(fā)射傳感器

9、在機器在同一部位進行檢測，對所得信號進行頻譜分析比較發(fā)現(xiàn)，振動信號頻譜圖比較復雜，不易識別故障，而聲發(fā)射頻譜圖清晰明了，易于識別故障，如圖7所示。圖7聲發(fā)射頻譜圖與振動信號頻譜圖(2)早期故障預報效果好在機器的載荷和工作轉速等條件完全相同的情況下，同時用聲發(fā)射和振動信號監(jiān)測軸承的工作狀態(tài)，由于軸承微裂紋擴展需要經(jīng)過一個長期、緩慢的過程，這個階段還不足以引起軸承明顯的振動，而聲發(fā)射信號已經(jīng)比較明顯了，因而聲發(fā)射法能早期預報和診斷故障。由于