第6讲轴承解读.ppt

第４章 滚动轴承的振动诊断 ４ . １轴承主要故障形式 ４ . ２滚动轴承振动信号特征 ４ . ３滚动轴承故障诊断法 机械故障诊断学 Anhui University of Technology Anhui University of Technology ４ . １轴承主要故障形式 一、概述 ? 滚动轴承是机器中最易损坏的零件之一，约占旋转机械故障的 30% ? 产生各种各样轴承缺陷原因：由于设计、加工、安装不好，或轴承 服役条件不佳，突出载荷的袭击等，运行一段时间后出现 ? 检测这些缺陷的方法很多，如：振动信号检测、声发射、铁谱等技 术或直接测定温度 （车轮轴承温度监测）。 ? 振动监测技术最为可靠容易实现 因为大部分可归纳为表面劣化而使振动加剧，所以与表面状态有关 的振动信号成了检测轴承状态的重要资料 ? 专用仪器，如：测定波峰因素的 BK-2511 振动仪、日本 NB-3 轴承 监视器、瑞典 MEPA-43 冲击脉冲仪、 SPM 及美国 IRD820 振动脉冲能 量和峰值分析仪（用于在线） 研究目标 Anhui University of Technology ４ . １轴承主要故障形式 二、轴承主要故障形式 ? 磨损：磨料磨损（杂质）和摩擦磨损（润滑恶化） ? 疲劳剥落：交变应力作用、微小裂纹的发展、生绣等原因引起 ? 裂纹：由材料缺陷或交变载荷、应力集中、润滑不良等引起 ? 腐蚀：湿气或水侵入润滑油、较大电流引起电腐蚀（铜铝管） ? 压痕：过载、撞击或异物进入滚道 ? 胶合和点蚀：因为各种原因，当轴承在高温、高速、重载、瞬 间载荷等使用条件下，滚道或滚动体表面产生微小烧损点，滚道 和滚动体表面温度过高而使局部熔合在一起即胶合。 ? 其他故障形式：破损、烧损、电蚀等 研究目标 Anhui University of Technology ４ . ２滚动轴承振动信号特征 1. 不考虑接触变形； 2. 纯滚动； 3. 忽略径向游隙； 4. 不考虑润滑 油膜； 5. 外圈不动。 研究目标 Anhui University of Technology ４ . ２滚动轴承振动信号特征 滚动轴承元件出现缺陷时，随着轴承的旋转，缺陷每接触一次就 会产生一次冲击振动，具有一定的周期性，其振动频率在 0 ～ 20kHz 。 一、 滚动轴承的低频振动 （接触频率 --- 缺陷特征频率） 内圈旋转频率 滚珠通过内圈滚道 ) cos 1 ( 0 2 1 ? D d co Bi zf f z f ? ? ? ? 滚珠通过外圈滚道 ) cos 1 ( 0 2 1 ? D d c Bo zf f z f ? ? ? ? 滚动体自转 ] ) cos ( 1 [ f f 2 D d 0 d D 2 1 b ? ? ? ) cos 1 ( f f D d 0 2 1 c ? ? ? 保持架旋转频率 式中： z 滚动体个数； d 滚动体直径； D 滚道节径； f 0 轴承回转频率，为 每秒转数 n/60 。 接触角：滚动体受力方向与内外滚道垂直线的夹角。 ? 60 / 0 N f ? 研究目标 Anhui University of Technology 与轴承结构有关 ( 由于外力的激励就会引起振动，不管轴承有无故障均存 在，但不能表征轴承的异常，所以要加以区分类型 ) ４ . ２滚动轴承振动信号特征 二、 滚动轴承的 固有频率 （共振频率） 钢球的固有频率为 ? ? R Eg 212 . 0 f bn A EIg 1 n ) 2 / D ( 2 ) 1 n ( n f 2 2 2 n ? ? ? ? ? 轴承圈在圈平面内 的固有频率（内外 圈弯曲方向的）为 式中： E 弹性模量； I 轴承圈横截面的惯性矩； γ 材料密度； A 轴承圈横截面积； n 振动阶数。 G 重力加速度； R 钢球半径； D 轴承圈横截面中性轴直径。 此为圆环弯曲方向的振动频率，还有内外径半径方向、扭力方向的振动， 式中计算为单体共振频率，具结构其计算有变化。一般固有频率在数千 HZ 到 数十千 HZ ，人耳听不见 。 研究目标 Anhui University of Technology 二、 滚动轴承的固有频率（共振频率） A EIg 1 n )