滾動(dòng)軸承的精密診斷方法

1、滾動(dòng)軸承的精密診斷方法（1）所謂滾動(dòng)軸承的精密診斷方法，就是在利用簡(jiǎn)易診斷法確定軸承已經(jīng)發(fā)生故障之后，進(jìn)一步判定故障的類別和發(fā)生部位，以便采取相應(yīng)對(duì)策。滾動(dòng)軸承的精密診斷與旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械等精密診斷一樣，主要采用頻譜分析法。由于滾動(dòng)軸承的振動(dòng)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(duì)應(yīng)特定的頻率成分。進(jìn)行頻譜分析之前需要通過適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理方法將特定的頻率成分分離出來，然后對(duì)其進(jìn)行絕對(duì)值處理，最后進(jìn)行頻率

2、分析，以找出信號(hào)的特征頻率，確定故障的部位和類別。一、軸承內(nèi)滾道損傷軸承內(nèi)滾道產(chǎn)生損傷時(shí)，如：剝落、裂紋、點(diǎn)蝕等（如圖1所示），若滾動(dòng)軸無徑向間隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生頻率為nZfi（n＝1，2…）的沖擊振動(dòng)。圖1內(nèi)滾道損傷振動(dòng)特征通常滾動(dòng)軸承都有徑向間隙，且為單邊載荷，根據(jù)點(diǎn)蝕部分與滾動(dòng)體發(fā)生沖擊接觸的位置的不同，振動(dòng)的振幅大小會(huì)發(fā)生周期性的變化，即發(fā)生振幅調(diào)制。若以軸旋轉(zhuǎn)頻率f進(jìn)行振幅調(diào)制，這時(shí)的振動(dòng)頻率為nZfi士fr（n＝1，2…）；若以滾

3、動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率（即保持架旋轉(zhuǎn)頻率）fc進(jìn)行振幅調(diào)制，這時(shí)的振動(dòng)頻率為nZfifc（n＝1，2，…）。二、軸承外滾道損傷當(dāng)軸承外滾道產(chǎn)生損傷時(shí)，如剝落、裂紋、點(diǎn)蝕等（如圖2所示），在滾動(dòng)體通過時(shí)也會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)。由于點(diǎn)蝕的位置與載荷方向的相對(duì)位置關(guān)系是一定的，所以，這時(shí)不存在振幅調(diào)制的情況，振動(dòng)頻率為nZfo(n＝1，2…），振動(dòng)波形如圖2所示。圖2外滾道損傷振動(dòng)特征三、滾動(dòng)體損傷當(dāng)軸承滾動(dòng)體產(chǎn)生損傷時(shí)，如剝落、裂紋、點(diǎn)蝕等，缺陷部位通過

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

5、的類別和發(fā)生部位，以便采取相應(yīng)對(duì)策。滾動(dòng)軸承的精密診斷與旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械等精密診斷一樣，主要采用頻譜分析法。由于滾動(dòng)軸承的振動(dòng)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(duì)應(yīng)特定的頻率成分。進(jìn)行頻譜分析之前需要通過適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理方法將特定的頻率成分分離出來，然后對(duì)其進(jìn)行絕對(duì)值處理，最后進(jìn)行頻率分析，以找出信號(hào)的特征頻率，確定故障的部位和類別。一、軸承內(nèi)滾道損傷軸承內(nèi)滾道產(chǎn)生損傷時(shí)，如：剝落、裂紋、點(diǎn)蝕等（如

6、圖1所示），若滾動(dòng)軸無徑向間隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生頻率為nZfi（n＝1，2…）的沖擊振動(dòng)。致。對(duì)于滾動(dòng)軸承的故障診斷，例如對(duì)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(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并沿著最大切應(yīng)力方向向金屬內(nèi)部擴(kuò)展，當(dāng)擴(kuò)展到某一臨界尺寸時(shí)就會(huì)發(fā)生瞬時(shí)斷裂。這種故障經(jīng)常發(fā)生在滾動(dòng)軸承的外圈。而疲勞磨損是由于循環(huán)接觸壓應(yīng)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(nèi)晶格發(fā)生

7、彈性扭曲；當(dāng)晶格的彈性應(yīng)力達(dá)到臨界值后，開始出現(xiàn)微觀裂紋；微觀裂紋再進(jìn)一步擴(kuò)展，就會(huì)在滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)麻點(diǎn)、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(hào)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(dá)幾十到幾百兆赫。其信號(hào)的強(qiáng)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(zhuǎn)環(huán)齒輪上的安裝示意圖，兩個(gè)聲發(fā)射接收器S1和S2安裝在回轉(zhuǎn)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(duì)測(cè)量的影響，當(dāng)聲發(fā)射信號(hào)超過閾值電平時(shí)才進(jìn)行計(jì)數(shù)，用聲發(fā)射事件計(jì)數(shù)頻率和聲發(fā)射累計(jì)脈沖數(shù)作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。還可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)傳感器的信號(hào)到達(dá)時(shí)間之差，以此計(jì)算出故障發(fā)生的部位。2.聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)由于滾動(dòng)軸承的故障信息比較微弱，而背景噪聲又比較強(qiáng)，因此與振動(dòng)信號(hào)分析法比較，聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)診斷具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)特征頻率明顯圖6聲發(fā)射傳感器在回轉(zhuǎn)環(huán)上的安裝分別用振動(dòng)加速度計(jì)和聲發(fā)射傳感器

9、在機(jī)器在同一部位進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)所得信號(hào)進(jìn)行頻譜分析比較發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)信號(hào)頻譜圖比較復(fù)雜，不易識(shí)別故障，而聲發(fā)射頻譜圖清晰明了，易于識(shí)別故障，如圖7所示。圖7聲發(fā)射頻譜圖與振動(dòng)信號(hào)頻譜圖(2)早期故障預(yù)報(bào)效果好在機(jī)器的載荷和工作轉(zhuǎn)速等條件完全相同的情況下，同時(shí)用聲發(fā)射和振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)軸承的工作狀態(tài)，由于軸承微裂紋擴(kuò)展需要經(jīng)過一個(gè)長(zhǎng)期、緩慢的過程，這個(gè)階段還不足以引起軸承明顯的振動(dòng)，而聲發(fā)射信號(hào)已經(jīng)比較明顯了，因而聲發(fā)射法能早期預(yù)報(bào)和診斷故障。由于