轴承故障诊断课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,滚动轴承故障的主要形式,1疲劳剥落,滚动轴承的内外滚道和滚动体表面既承受载荷又相对滚动,由于交变载荷的作用,首先在表面下一定深度处(最大剪,应力处)形成裂纹,继而扩展到接触表面使表层发生剥落,坑,最后发展到大片剥落,这种现象就是疲劳剥落。疲劳,剥落会造成运转时的冲击载荷、振动和噪声加剧。,2磨损,由于尘埃、异物的侵入,滚道和滚动体相对运动时会引起,表面磨损,润滑不良也会加剧磨损,磨损的结果使轴承游,隙增大,表面粗糙度增加,降低了轴承运转精度,因而也,降低了机器的运动精度,振动及噪声也随之增大。对于精,密机械轴承,往往是磨损量限制了轴承的寿命。,3塑性变形,当轴承受到过大的冲击载荷或静载荷时,或因热变形引起,额外的载荷,或有硬度很高的异物侵入时都会在滚道表面,上形成凹痕或划痕。这将使轴承在运转过程中产生剧烈的,振动和噪声。而且一旦有了压痕,压痕引起的冲击载荷会,进一步引起附近表面的剥落。,4锈蚀,锈蚀是滚动轴承最严重的问题之一,高精度轴承可能会由,于表面锈蚀导致精度丧失而不能继续工作。水分或酸、碱,性物质直接侵人会引起轴承锈蚀。当轴承停止工作后,轴,承温度下降达到露点,空气中水分凝结成水滴附在轴承表,面上也会引起锈蚀。此外,当轴承内部有电流通过时,电,流有可能通过滚道和滚动体上的接触点处,很薄的油膜引,起电火花而产生电蚀,在表面上形成搓板状的凹凸不平。,5断裂,过高的载荷会可能引起轴承零件断裂。磨削、热处理和,装配不当都会引起残余应力,工作时热应力过大也会引,起轴承零件断裂。另外,装配方法、装配工艺不当,也,可能造成轴承套圈挡边和滚子倒角处掉块。,6胶合,在润滑不良、高速重载情况下工作时,由于摩擦发热,轴承零件可以在极短时间内达到很高的温度,导致表面,烧伤及胶合。所谓胶合是指一个零部件表面上的金属粘,附到另一个零件部件表面上的现象。,7保持架损坏,由于装配或使用不当可能会引起保持架发生变形,增加,它与滚动体之间的摩擦,甚至使某些滚动体卡死不能滚,动,也有可能造成保持架与内外圈发生摩擦等。这一损,伤会进一步使振动、噪声与发热加剧,导致轴承损坏。,滚动轴承的故障监测,最原始的滚动轴承故障诊断方法是用听音棒接触轴承部,位,依靠听觉来判断轴承有无故障。后来采用各式测振,仪器并利用振动位移、速度或加速度的均方根值或峰值,来判断轴承有无故障(如恩态克、SKF、CS等离线故,障诊断仪器)。,滚动轴承的监测位置:振动波的传播路径是通过轴滚动,轴承轴承座。对于滚动轴承的监测,我们一般选用轴承,座三个方向(水平、垂直和轴向)进行监测,就可以掌,握旋转机械的一些故障特征,如不平衡、不对中、松动,和滚动轴承等故障,滚动轴承故障诊断,在发生表面剥落等故障时,会产生下图所示的冲击振动,这种振动从性质上可分成两类,第一类是由于轴承元件的缺陷,滚动体依次滚过工作,面缺陷受到反复冲击而产生的低频脉动,称为轴承的,“通过频率”,其发生周期可以从转速和零件的尺寸,振动波形,+,-周期,冲击的周期,固有振动成分,伤痕,2,f,f。),滚动轴承故障的特征频率,假设:滚动体为纯滚动,2V1=V2,f1:滚动体公转频率,V12f1*D/2,V2=2fr(D-dcosa)/2(3),(2),(3)代入(1)式:,2flD=fr(D-dcosa)(4),D,当外圈有缺陷时:,fo=flz=fr(l-d/Dcos a)z/2,当内圈有缺陷时:,fe=(fr-fl)z,fr(1+d/Dcos a)z/2,内圈:fe=fr(1+d/dcos a)z/2,外圈:fo=fr(1-d/dcos a)z/2,滚动体:fg=fr(1-d2/D2cos2a)Dd/2,滚动轴承故障频率计算汇总,滚动轴承保持架故障频率,FTF=(N/2)1-(d/D)Cosal,滚动轴承滚动体旋转故障频率:,BSF=(N/2)(D/d)1-(d/D)Cosa 2),滚动轴承外环故障频率,BPFO=(N/2)zll-(d/D)Cosal,滚动轴承内环故障频率:,BPFI=(N/2)Z1+(d/D)Cosa,以上符号:,d=滚动体直径;,D=滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径),a=径向方向接触角,z=滚动体数目,N=轴的转速。,注:1滚动轴承没有滑动;2滚动轴承几何尺寸没有变,花;3轴承外环固定不旋转,滚动轴承故障频率计算(2)-经验公式,外环故障频率:,BPFOr0.4NZ,内环故障频率:,BPFIr0.6Nz,保持架故障频率:,FTFr0.4N,以上符号:,x=滚动体数目;,N=轴的转速。,注:1滚动轴承没有滑动;2滚动轴承几何尺寸没有变,化;3轴承外环固定不旋转.,第二类是固有振动。根据频带不同,在轴承故障诊断中可,利用的固有振动有三种,(1)轴承外圈一阶径向固有振动,其频带在(1-8),kHz范围类。如离心泵、风机、轴承试验机这类简单机,械的滚动轴承故障诊断中,这是一种方便的诊断信息。,(2)轴承其他元件的固有振动。其频带在(20-60),kHz范围内,能避开流体动力噪声,信噪比高。,(3)加速度传感器的一节固有频率,合理利用加速度,传感器(安装)系统的一节谐振频率作为监测频带,常,在轴承故障信号提取中受到良好效果,其频率范围通常,选择在10kHz左右。,由于各种固有频率只取决于元件的材料、形状和质量,与,转速无关,一旦轴承元件出现疲劳剥落就会出现瞬态冲击,从而激发起各种固有振动,所以利用这些固有振动当中的,某一种是否出现,即可诊断有否疲劳剥落。,轴承外环故障特征频谱,P10,