滚动轴承的故障分析-振动.pptVIP

第七章 滚动轴承故障诊断;7．1 滚动轴承的失效形式;2. 滚动轴承的疲劳失效 　　　在滚动轴承中，滚动体或套圈滚动表面由于接触载荷的反复作用，表层因反复的弹性变形而致冷作硬化，下层的材料应力与表层出现断层状分布，导致从表面下形成细小裂纹，随着以后的持续负荷运转，裂纹逐步发展到表面，致使材料表面的裂纹相互贯通，直至金属表层产生片状或点坑状剥落。轴承的这种失效形式称为疲劳失效。 　　　随着滚动轴承的继续运转，损坏逐步增大。因为脱落的碎片被滚压在其余部分滚道上，并给那里造成局部超载荷而进一步使滚道损坏。 轴承运转时，一旦发生疲劳剥落，其振动和噪声将急剧恶化。;3. 滚动轴承的腐蚀失效 　　　轴承零件表面的腐蚀分三种类型。 a. 化学腐蚀，当水、酸等进入轴承或者使用含酸的润滑剂，都会产生这种腐蚀。 b. 电腐蚀，由于轴承表面间有较大电流通过使表面产生点蚀。 c. 微振腐蚀，为轴承套圈在机座座孔中或轴颈上的微小相对运动所至。结果使套圈表面产生红色（Fe2O3）或黑色的锈斑。轴承的腐蚀斑则是以后损坏的起点。;4. 滚动轴承的塑变失效 　　　压痕主要是由于滚动轴承受负荷后，在滚动体和滚道接触处产生塑性变形。载荷过大时会在滚道表面形成塑性变形凹坑。另外，若装配不当，也会由于过载或撞击造成表面局部凹陷。或者由于装配敲击，而在滚道上造成压痕。 5. 滚动轴承的断裂失效 　　　造成轴承零件的破断和裂纹的重要原因是由于运行时载荷过大、转速过高、润滑不良或装配不善而产生过大的热应力，也有的是由于磨削或热处理不当而导致的。;6. 滚动轴承的胶合失效 　　　滑动接触的两个表面，当一个表面上的金属粘附到另一个表面上的现象称为胶合。 对于滚动轴承，当滚动体在保持架内被卡住或者润滑不足、速度过高造成摩擦热过大，使保持架的材料粘附到滚子上而形成胶合。其胶合状为螺旋形污斑状。还有的是由于安装的初间隙过小，热膨胀引起滚动体与内外圈挤压，致使在轴承的滚道中产生胶合和剥落。;7．2 滚动轴承的振动机理与信号特征;1. 轴承刚度变化引起的振动 　　当滚动轴承在恒定载荷下运转时 (如图7—2)，由于其轴承和结构所决 定，使系统内的载荷分布状况呈现周 期性变化。如滚动体与外圈的接触点 的变化，使系统的刚度参数形成周期 的变化，而且是一种对称周期变化， 从而使其恢复力呈现非线性的特征。 由此便产生了分数谐波振动。 　　此外，当滚动体处于载荷下非对 称位置时，转轴的中心不仅有垂直方向的，而且还有水平方向的移动。这 类参数的变化与运动都将引起轴承的振动，也就是随着轴的转动，滚动体 通过径向载荷处即产生激振力。 　　这样在滚动轴承运转时，由于刚度参数形成的周期变化和滚动体产生 的激振力及系统存在非线性，便产生多次谐波振动并含有分谐波成分，不 管滚动轴承正常与否，这种振动都要发生。;2. 由滚动轴承的运动副引起的振动 　　　当轴承运转时，滚动体便在内外圈之间滚动。轴承的滚动表面虽加工得非常平滑，但从微观来看，仍高低不平，特别是材料表面产生疲劳斑剥时，高低不平的情况更为严重。滚动体在这些凹凸面上转动，则产生交变的激振力。所产生的振动，既是随机的，又含有滚动体的传输振动，其主要频率成分为滚动轴承的特征频率。 　　　滚动轴承的特征频率(即接触激发的基频)，完全可以根据轴承元件之间滚动接触的速度关系建立的方程求得。计算的特征频率值往往十分接近测量数值，所以在诊断前总是先算出这些值，作为诊断的依据。;滚动轴承的特征频率（内圈旋转，外圈固定时）;图7－4 滚动轴承内缺陷所激发的振动波形;利用低频段信号诊断轴承故障的要点;7．3 滚动轴承信号分析方法;图7－5 滚动轴承的振动频谱;a). 低频段：在8kHz以下，滚动轴承中与结构和运动关系相联系的故障信号在这个频率段，少数高速滚动轴承的信号频段能延展到B点以外。因为轴的故障信号、齿轮的故障信号也在这个频段，因而这也是绝大部分在线故障监测与诊断系统所监测的频段。 b).高频段：位于Ⅱ区，这个频段的信号是轴承故障所激发的轴承自振频率的振动。 c). 超高频段：位于Ⅲ区，它们是轴承内微裂纹扩张所产生的声发射超声波信号。;信号拾取方式： 针对不同的信号所处频段，需采用不同的信号拾取方式。 a)监测低频段的信号，通常采用加速度传感器，由于同时也要拾取其它零件的故障信号，因此采用通用的信号处理电路（仪器）。 b)监测高频段的信号，其目的是要获取唯一的轴承故障信号，采用自振频率在25～30KHz的加速度传感器，利用加速度传感器的共振效应，将这个频段的轴承故障信号放大，再用带通滤波器将其它频率的信号（主要是低频信号）滤除，获得唯一的轴承故障信号。 c)监测超高频段的信号，则采用超声波传感器，将声发射信号检出并放大。仪表统计单位时间内声发射信