數(shù)控論文2000
數(shù)控專業(yè)的同學們，以下，我們一起看看下面的滾動軸承的狀態(tài)檢測與故障診斷，這是為各位數(shù)控專業(yè)的朋友整理的數(shù)控論文，對大家有借鑒的作用。
滾動軸承的狀態(tài)檢測與故障診斷
【摘要】滾動軸承的運行狀態(tài)是否正常往往直接影響到整臺機器的性能，如精度、可靠性、壽命等，同時滾動軸承也是機械設備的重要故障源之一。
本文首先介紹了滾動軸承的失效形式和失效過程，然后闡述了典型的振動分析方法。
【關(guān)鍵詞】失效;故障頻率;振動分析;包絡法
滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機械中的重要零件，統(tǒng)計表明，在使用滾動軸承的旋轉(zhuǎn)機械中，大約有30%的機械故障都是滾動軸承引起的。
采用狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)后，事故發(fā)生率可降低75%，維修費用可減少25%～50%。
一、 滾動軸承的失效形式
(一)疲勞剝落
滾動軸承的內(nèi)外滾道和滾動體交替進入和退出承載區(qū)域，這些部件因長時間承受交變載荷的作用，首先從接觸表面以下最大交變切應力處產(chǎn)生疲勞裂紋，繼而擴展到接觸表面在表層產(chǎn)生點狀剝落，逐步發(fā)展到大片剝落，稱之為疲勞剝落。
(二)磨損
由于滾道和滾動體的相對運動和塵埃異物引起表面磨損，潤滑不良會加劇磨損，結(jié)果使軸承游隙增大，表面粗糙度增加，降低了軸承運轉(zhuǎn)精度，因而也降低了機器的運動精度，表現(xiàn)為振動水平及噪聲的增大。
(三)擦傷
由于軸承內(nèi)外滾道和滾動體接觸表面上的微觀凸起或硬質(zhì)顆粒使接觸面受力不均，在潤滑不良、高速重載工況下，因局部摩擦產(chǎn)生的熱量造成接觸面局部變形和摩擦焊合，嚴重時表面金屬可能局部熔化，接觸面上作用力將局部摩擦焊接點從基體上撕裂。
(四)斷裂
當軸承所受載荷、振動過大時，內(nèi)外圈的缺陷位置在滾動體的反復沖擊下，缺陷逐步擴展而斷裂。
(五)銹蝕
水分或酸、堿性物質(zhì)直接侵入會引起軸承銹蝕。
當軸承內(nèi)部有軸電流通過時，在滾道和滾動體的接觸點處引起電火花而產(chǎn)生電蝕，在表面上形成搓板狀的凹凸不平。
二、滾動軸承的失效過程
軸承失效通常劃分為四個階段：
(一)第一階段：軸承的超聲頻率振動階段
軸承最早期的故障是表現(xiàn)在250kHz～350kHz范圍的超聲頻率的振動異常，隨著故障的發(fā)展，異常頻率逐漸下降移到20kHz～60kHz，此時的軸承微小故障可被沖擊包絡和聲發(fā)射的方法檢測到，沖擊包絡值最大可達0.5gE(加速度包絡，振動分析中表示振幅的一個加速度指標)。
(二)第二階段：軸承的固有頻率振動階段
隨著軸承的運轉(zhuǎn)，軸承滾動表面會產(chǎn)生輕微的缺陷，這些輕微缺陷引起的振動會激起軸承部件的固有頻率(fn)振動或軸承支承結(jié)構(gòu)共振，一般振動頻率在500Hz～2kHz。
同時該頻率還作為載波頻率調(diào)制軸承的故障頻率。
起初只能觀察到這個頻率本身，后期表現(xiàn)為在固有頻率附近出現(xiàn)邊頻。
如果用加速度包絡法檢測會發(fā)現(xiàn)其包絡值會上升至0.5～1.OgE左右。
此時，軸承仍可安全運轉(zhuǎn)。
(三)第三階段：軸承缺陷頻率及其倍頻振動階段
隨著軸承微小缺陷的進一步擴展，軸承缺陷頻率及其倍頻開始出現(xiàn)，隨著軸承磨損的進一步發(fā)展，更多缺陷頻率的倍頻開始出現(xiàn)，圍繞這些倍頻以及軸承部件固有頻率的邊頻帶數(shù)量也逐步上升。
此時軸承的振動已經(jīng)比較明顯，應考慮盡早更換軸承。
(四)第四階段：軸承隨機寬帶振動階段
軸承已經(jīng)接近完全失效，軸承的壽命已經(jīng)接近尾聲，甚至工頻也受其影響而上升并產(chǎn)生許多工頻的倍頻，而原先離散的軸承缺陷頻率和固有頻率開始"消失"，取而代之是隨機的寬帶高頻"噪聲振動"，高頻噪聲振動和包絡值有所下降，但就在軸承最終失效前，包絡沖擊值會大幅上升。
三 、滾動軸承的振動特征分析方法
(一) 特征參數(shù)法
特征參數(shù)法的優(yōu)點在于僅有少數(shù)指標用于解釋軸承的狀態(tài)， 結(jié)果分析簡單和方便。
在滾動軸承診斷中常用的特征參數(shù)包括有效值、峰值等各種時域特征參數(shù)和重心頻率等各種頻域參數(shù)。
(三) 頻譜分析法
滾動軸承的振動其頻率成分十分豐富， 既含有低頻成分，又含有高頻成分。
每一種特定的故障都對應特定的頻率成分， 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， 從而指出特定故障的存在。
(三)包絡法
包絡法的優(yōu)點包括它能區(qū)分同時發(fā)生在同一個軸承中的數(shù)種故障特征的特征，將與故障有關(guān)的信號從高頻調(diào)制信號中取出， 從而避免了與其它低頻干擾的混淆， 具有極高的診斷可靠性和靈敏度。
當軸承某一元件表面出現(xiàn)局部損傷時，在受載運行過程中要撞擊與它接觸的表面而產(chǎn)生沖擊脈沖力。
由于沖擊脈沖力的頻帶很寬，包含軸承組件、軸承座、 機器結(jié)構(gòu)及傳感器的固有頻率， 所以必然激起測振系統(tǒng)的共振。
因此，測得的振動加速度信號包含著多個載波共振頻率， 以及調(diào)制于其上的故障特征頻率和其諧波成分。
從而可以根據(jù)實際情況選取某一共振頻率為中心，使微弱的軸承故障信號搭載在高幅值的諧振頻段傳遞出來，再對所測信號進行絕對值處理，之后采用低通濾波，即可獲得調(diào)制信號的包絡線，然后進行快速傅立葉變換FFT，即可得到包含故障特征頻率及其倍頻成分的低頻包絡信號， 對包絡信號進行頻譜分析就可以很容易地診斷出軸承的故障來，這個過程也稱為共振解調(diào)。
四、結(jié)語
了解軸承故障的形式和軸承故障的發(fā)展階段，對于診斷軸承故障是十分必要的。
掌握軸承故障診斷的分析原理和方法是準確診斷軸承故障的前提。
參考文獻：
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