軸承故障診斷演示文稿

軸承故障診斷演示文稿當(dāng)前第1頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)優(yōu)選軸承故障診斷當(dāng)前第2頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)3.塑性變形

當(dāng)軸承受到過大的沖擊載荷或靜載荷時，或因熱變形引起額外的載荷，或有硬度很高的異物侵入時都會在滾道表面上形成凹痕或劃痕。這將使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲。而且一旦有了壓痕，壓痕引起的沖擊載荷會進(jìn)一步引起附近表面的剝落。4.銹蝕

銹蝕是滾動軸承最嚴(yán)重的問題之一，高精度軸承可能會由于表面銹蝕導(dǎo)致精度喪失而不能繼續(xù)工作。水分或酸、堿性物質(zhì)直接侵人會引起軸承銹蝕。當(dāng)軸承停止工作后，軸承溫度下降達(dá)到露點(diǎn)，空氣中水分凝結(jié)成水滴附在軸承表面上也會引起銹蝕。此外，當(dāng)軸承內(nèi)部有電流通過時，電流有可能通過滾道和滾動體上的接觸點(diǎn)處，很薄的油膜引起電火花而產(chǎn)生電蝕，在表面上形成搓板狀的凹凸不平。當(dāng)前第3頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)5.斷裂

過高的載荷會可能引起軸承零件斷裂。磨削、熱處理和裝配不當(dāng)都會引起殘余應(yīng)力，工作時熱應(yīng)力過大也會引起軸承零件斷裂。另外，裝配方法、裝配工藝不當(dāng)，也可能造成軸承套圈擋邊和滾子倒角處掉塊。

6.膠合

在潤滑不良、高速重載情況下工作時，由于摩擦發(fā)熱，軸承零件可以在極短時間內(nèi)達(dá)到很高的溫度，導(dǎo)致表面燒傷及膠合。所謂膠合是指一個零部件表面上的金屬粘附到另一個零件部件表面上的現(xiàn)象。7.保持架損壞

由于裝配或使用不當(dāng)可能會引起保持架發(fā)生變形，增加它與滾動體之間的摩擦，甚至使某些滾動體卡死不能滾動，也有可能造成保持架與內(nèi)外圈發(fā)生摩擦等。這一損傷會進(jìn)一步使振動、噪聲與發(fā)熱加劇，導(dǎo)致軸承損壞。

當(dāng)前第4頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)最原始的滾動軸承故障診斷方法是用聽音棒接觸軸承部位，依靠聽覺來判斷軸承有無故障。后來采用各式測振儀器并利用振動位移、速度或加速度的均方根值或峰值來判斷軸承有無故障（如恩態(tài)克、SKF、CSI等離線故障診斷儀器）。滾動軸承的監(jiān)測位置：振動波的傳播路徑是通過軸-滾動軸承-軸承座。對于滾動軸承的監(jiān)測，我們一般選用軸承座三個方向（水平、垂直和軸向）進(jìn)行監(jiān)測，就可以掌握旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一些故障特征，如不平衡、不對中、松動和滾動軸承等故障。滾動軸承的故障監(jiān)測當(dāng)前第5頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)滾動軸承故障診斷在發(fā)生表面剝落等故障時，會產(chǎn)生下圖所示的沖擊振動，這種振動從性質(zhì)上可分成兩類：第一類是由于軸承元件的缺陷，滾動體依次滾過工作面缺陷受到反復(fù)沖擊而產(chǎn)生的低頻脈動，稱為軸承的“通過頻率”，其發(fā)生周期可以從轉(zhuǎn)速和零件的尺寸求得。當(dāng)前第6頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)滾動軸承故障的特征頻率

內(nèi)圈：fe=fr(1+d/Dcosα)z/2

外圈：fo=fr(1-d/Dcosα)z/2滾動體：fg=fr(1-d2/D2cos2α)D/d/2假設(shè)：滾動體為純滾動

f1：滾動體公轉(zhuǎn)頻率

2V1=V2(1)V1=2πf1*D/2(2)V2=2πfr*(D-dcosα)/2(3)(2),(3)代入(1)式：2f1D=fr(D-dcosα)(4)

當(dāng)外圈有缺陷時：

fo=f1z=fr(1-d/Dcosα)z/2

當(dāng)內(nèi)圈有缺陷時：

fe=(fr-f1)z=fr(1+d/Dcosα)z/2V1V2dDfr當(dāng)前第7頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)滾動軸承保持架故障頻率：

FTF=(N/2)［1-（d/D）Cosα]滾動軸承滾動體旋轉(zhuǎn)故障頻率：

BSF=(N/2)(D/d){1-[(d/D)Cosα

］2}滾動軸承外環(huán)故障頻率：

BPFO=(N/2)z[1-(d/D)Cosα]滾動軸承內(nèi)環(huán)故障頻率：

BPFI=(N/2)z[1+(d/D)Cosα

］以上符號：d=滾動體直徑;D=滾動軸承平均直徑(滾動體中心處直徑)

α=徑向方向接觸角z=滾動體數(shù)目N=軸的轉(zhuǎn)速。注：1.滾動軸承沒有滑動；2.滾動軸承幾何尺寸沒有變化；3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn).滾動軸承故障頻率計(jì)算匯總當(dāng)前第8頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)滾動軸承故障頻率計(jì)算(2)-經(jīng)驗(yàn)公式外環(huán)故障頻率：

BPFOr≌0.4Nz內(nèi)環(huán)故障頻率：

BPFIr≌0.6Nz保持架故障頻率：

FTFr≌0.4N以上符號：z=滾動體數(shù)目；N=軸的轉(zhuǎn)速。注：1.滾動軸承沒有滑動；2.滾動軸承幾何尺寸沒有變化；3.軸承外環(huán)固定不旋轉(zhuǎn).當(dāng)前第9頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)第二類是固有振動。根據(jù)頻帶不同，在軸承故障診斷中可利用的固有振動有三種：（1）軸承外圈一階徑向固有振動，其頻帶在（1-8）kHz范圍類。如離心泵、風(fēng)機(jī)、軸承試驗(yàn)機(jī)這類簡單機(jī)械的滾動軸承故障診斷中，這是一種方便的診斷信息。（2）軸承其他元件的固有振動。其頻帶在（20-60）kHz范圍內(nèi)，能避開流體動力噪聲，信噪比高。（3）加速度傳感器的一節(jié)固有頻率，合理利用加速度傳感器（安裝）系統(tǒng)的一節(jié)諧振頻率作為監(jiān)測頻帶，常在軸承故障信號提取中受到良好效果，其頻率范圍通常選擇在10kHz左右。由于各種固有頻率只取決于元件的材料、形狀和質(zhì)量，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，一旦軸承元件出現(xiàn)疲勞剝落就會出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊，從而激發(fā)起各種固有振動，所以利用這些固有振動當(dāng)中的某一種是否出現(xiàn)，即可診斷有否疲勞剝落。當(dāng)前第10頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)×1×2×3×4軸承外環(huán)故障特征頻譜當(dāng)前第11頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)軸承外環(huán)故障及轉(zhuǎn)子不平衡時特征頻譜×1×2×3×4軸頻fffffffff當(dāng)前第12頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)軸承內(nèi)環(huán)故障特征頻譜×1×2×3×41fffffffff2fffff軸頻f當(dāng)前第13頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)×2×4×6×81fffffffff2fffffffff軸承滾動體故障特征頻譜f為保持架故障頻率當(dāng)前第14頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)軸承保持架故障特征頻譜x1x2x3x4當(dāng)前第15頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)診斷特征1、頻譜和波形特征

（1）徑向振動在軸承故障特征頻率（見下面說明部分）及其低倍頻處有峰。若有多個同類故障（內(nèi)滾道、外滾道、滾子……），則在故障特征頻率的低倍頻處有較大的峰。（2）內(nèi)滾道故障特征頻率處有邊帶，邊帶間隔為1×RPM。（3）滾動體故障特征頻率處有邊帶，邊帶間隔為保持架故障特征頻率。（4）在加速度頻譜的中高頻區(qū)域若有峰群突然生出（下圖所示），表明有疲勞故障。（5）徑向振動時域波形有重復(fù)沖擊跡象（有軸向負(fù)載時，軸向振動波形與徑向相同），或者其波峰系數(shù)大于5，表明故障產(chǎn)生了高頻沖擊現(xiàn)象。當(dāng)前第16頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)圖軸承疲勞時的加速度頻譜a—正常軸承；b—外圈疲勞；c—鋼球疲勞；d—內(nèi)圈疲勞

說明：波峰系數(shù)Fc=峰值/有效值，軸承使用初期狀態(tài)正常時，F(xiàn)c≈5；局部故障產(chǎn)生并逐步發(fā)展時，F(xiàn)c>5，此階段有沖擊現(xiàn)象，F(xiàn)c最大可達(dá)到10。此后故障達(dá)到嚴(yán)重程度，有效值增大而Fc減小，軸承到了應(yīng)更換的時候。當(dāng)前第17頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)2、故障分析（1）頻域①確認(rèn)故障特征頻率處有峰，表明存在該種故障，若還有明顯的倍頻成分，表明故障嚴(yán)重。②確認(rèn)內(nèi)滾道特征頻率處不但有峰，還有間隔為1×RPM的邊頻，表明有內(nèi)滾道故障。③確認(rèn)滾子特征頻率處不但有峰，還有邊頻，表明有滾子故障。④確認(rèn)高頻區(qū)域有峰群出現(xiàn)，表明軸承有疲勞故障。⑤若軸向有負(fù)載，則可注意軸向振動。與徑向振動有類似特征。（2）時域可能有重復(fù)沖擊現(xiàn)象，但很小。重復(fù)率等于故障特征頻率。當(dāng)前第18頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)實(shí)例壓縮機(jī)軸承損傷

（1）故障情況某初軋廠有三臺同樣規(guī)格的螺桿式壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)速1480r/min，其中，3號機(jī)噪音特別響（圖7-24）。用測振儀測得振動加速度值如表7-9。

圖壓縮機(jī)及測點(diǎn)示意圖1—電機(jī)；2—陰螺桿；3—陽螺桿

當(dāng)前第19頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)表7-9三臺壓縮機(jī)振動加速度數(shù)據(jù)參數(shù)測點(diǎn)設(shè)備平均值（G）峰值（G）①H②H④H①H②H④H1號機(jī)1.31.91.85.1~8.812~187.3~132號機(jī)0.581.00.671.83.32.73號機(jī)超4.42.21.8超40168.7~13當(dāng)前第20頁\共有23頁\編于星期日\16點(diǎn)（2）診斷：由表7-9可知，3號機(jī)測點(diǎn)①處振動大，比1號機(jī)和2號機(jī)相同部位大得多，初步估計(jì)測點(diǎn)①處軸承有問題。對測點(diǎn)①振動波形的包絡(luò)信號作功率譜分析（圖7-25），分析頻率500Hz，400譜線，功率譜。計(jì)算該測點(diǎn)軸承特征頻率（R=148