關鍵詞:軸承故障振動信號
中國圖書館分類號:TH133文獻識別碼:A文號:1672-3791(2012)06(c)-0085-02。
及時對系統關鍵部件進行維護和更換，可以在壹定程度上避免系統工作過程中關鍵部件損壞導致系統故障造成的經濟損失和人身傷害。滾動軸承是旋轉機械的關鍵部件，其運行狀態直接決定了旋轉部件的效率和安全。本文總結了滾動軸承常見的故障類型和軸承故障檢測方法，分析了軸承振動信號的特征。本文為軸承故障診斷和設備維護提供參考，有助於提前預測軸承故障的原因和類型。
1軸承的失效形式及原因分析
滾動軸承在工作過程中，裝配不當、潤滑不足、異物侵入或超負荷運轉都可能造成軸承損壞，或超負荷運轉造成軸承損壞，或長期工作後疲勞剝落或自然磨損導致系統故障。常見的軸承故障可以歸納為損壞和磨損兩大類。常見的損傷故障包括疲勞剝落、塑性變形、軸承燒傷、腐蝕、斷裂和膠合。磨損故障是軸承長期正常運行造成的漸進性故障。
1.1疲勞剝落
滾動軸承的典型失效模式是滾動接觸的簡單疲勞剝落。工作時，軸承滾子與滾道的接觸面相對滾動，同時相互壓緊。再加上周期性交變載荷的作用，經過長期工作，軸承零件的接觸面會產生小的剝落坑，最終發展成大面積剝落，稱為疲勞剝落。。
1.2塑性變形
當工作負荷過重時，由於滾動軸承承受的沖擊力和靜載荷過大，在軸承滾道表面形成不均勻的凹坑，這主要發生在低速旋轉的軸承上。此外，熱變形引起的附加載荷也可能引起軸承的塑性變形[1]。
1.3骨折
載荷過大是軸承內部零件斷裂的主要原因，此外，摩擦產生的熱應力過大也會引起軸承零件斷裂。
1.4軸承燒傷
當軸承裝配出現大撓度時，容易造成軸承溫度升高，軸承燒毀。此外，軸承潤滑不良、潤滑油不合格或變質、裝配過緊都會造成軸承燒傷。設計者在裝配設計中缺乏對熱膨脹的考慮，導致運行時遊隙越來越小，還會造成軸承燒傷。燒傷軸承的滾道和滾動體有回火。
1.5腐蝕
濕氣侵入造成軸承腐蝕的原因。當軸承工作時，其溫度高於環境溫度。軸承停止工作時，軸承溫度下降，空氣中的水分容易凝結在軸承表面。不及時清洗會導致軸承生銹。由於防護不當，水直接進入軸承，也是軸承腐蝕的原因。
1.6膠合
在高速、高負荷、缺乏潤滑的情況下，摩擦產生的熱量可使軸承零件迅速升溫，當達到壹定溫度時，可使軸承零件接觸的金屬表面相互粘連。這種現象叫做膠合。
磨損軸承在工作過程中，軸承滾子與滾道相對運動產生的擠壓力和侵入軸承滾道的雜質會造成軸承的表面磨損，潤滑不良會加速表面磨損。磨損會增加滾動軸承的遊隙，增加軸承工作表面的粗糙度，降低運行精度，從而導致旋轉系統的工作精度降低，工作噪聲增大。
2滾動軸承常見故障檢測方法
2.1油樣分析方法
通過提取和分析軸承潤滑油中金屬顆粒的大小和形狀，判斷顆粒產生的原因和位置，從而判斷軸承的運行狀態。這種方法僅限於油潤滑軸承，受環境影響較大，如外部金屬屑飛濺到軸承潤滑油中。
2.2溫度監控方法
通過監測軸承附近零件的溫度，如監測軸承座或箱體的溫度，觀察軸承是否正常運轉。溫度監控對軸承過載和潤滑不良引起的溫度過高很敏感，常用於報警系統。
聲發射法在滾動軸承經過剝離位置時會發出聲音，具有周期性。分析探測周期可以判斷故障類型和位置。
2.3振動方法
振動傳感器采集滾動軸承的振動信號，並對其信號進行處理和分析。根據獲得的信號特征，判斷軸承故障的類型和位置。振動法適用於各種工況下的滾動軸承。振動信號的測試和處理簡單直觀，軸承故障診斷結果可靠。
此外，還有壹些通過經驗判斷軸承工作狀態的方法。設備運轉時，用手觸摸軸瓦是正常的，它的溫度感覺不到熱。反之，說明軸承溫度過高。周期性的撞擊聲說明軸承有剝落的凹痕，刺耳的啁啾聲說明軸承潤滑不夠或滾動體部分裝配過緊。
3故障軸承振動信號的特征
根據軸承振動信號的特征，故障形式壹般可分為表面損傷和磨損損傷。軸承運行時產生的主要特征頻率見表1。
3.1表面損壞故障
當損傷點滾過軸承元件表面時，會產生壹個突發寬帶信號形式的沖擊脈沖力，使軸承系統的高頻振動頻率發生共振，從而產生沖擊振動。這是損傷故障振動信號的基本特征之壹，故障特征頻率壹般在2kHz以下。
軸承內圈損壞:軸承內圈損壞時，如果滾動軸承沒有徑向遊隙，會產生頻率為nf6的沖擊振動。通常情況下，滾動軸承有徑向遊隙，單邊受載。由於受損部位與滾動體的接觸位置不同，振動幅度會發生周期性變化，即發生調幅。如果由軸頻調制，其振動頻率為。
軸承外圈損壞:軸承外圈損壞也會產生沖擊振動。振動頻率為。
滾子損壞:滾子損壞時，缺陷部分在通過滾道表面時會產生沖擊振動，並以公轉頻率調制，其振動頻率為。
3.2與磨損相關的故障
磨損故障是軸承長期工作後的壹種漸進性故障。軸承工作面磨損產生的振動信號與正常軸承具有相同的性質，兩者的波形都是有規律的。而磨損軸承的振動信號幅值明顯高於正常軸承，這是磨損軸承的振動信號不同於正常軸承的基本特征。
4結論
滾動軸承故障有很多種。本文對其原因和類型進行分類總結，有助於及時診斷軸承故障，采取合理的處理方法。對軸承的振動信號進行采集和分析後，根據所獲得的振動信號的特征可以診斷出軸承的故障位置，在實時信號處理系統的輔助下，很容易實現對軸承狀態的實時監測。
參考
[1]滾動軸承故障分析與探討[M].內燃機配件，2000(3)。
[2]滾動軸承的故障分析、檢查與維護[J].科技傳播，2010.5(壹)。