滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測與故障判斷

所屬分類：建筑論文閱讀次時間：2019-06-01 11:07

本文摘要：摘要：本文中研究滾動軸承故障診斷研究的基本方法將采用滾動軸承的振動信號分析的方法，采取與正常軸承振動信號作對比的方式，抽樣選取不同軸承振動的信號，通過比對從而判斷該滾動軸承的故障類型并在此基礎(chǔ)之上獲得其狀態(tài)監(jiān)測的方法。關(guān)鍵詞：滾動軸承;振

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　　摘要：本文中研究滾動軸承故障診斷研究的基本方法將采用滾動軸承的振動信號分析的方法，采取與正常軸承振動信號作對比的方式，抽樣選取不同軸承振動的信號，通過比對從而判斷該滾動軸承的故障類型并在此基礎(chǔ)之上獲得其狀態(tài)監(jiān)測的方法。

　　關(guān)鍵詞：滾動軸承;振動信號;故障判斷;狀態(tài)監(jiān)測

　　1 監(jiān)測與診斷的目的和意義

　　滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機械的重要組成部分，同時也是旋轉(zhuǎn)機械中最容易出現(xiàn)故障的部件之一。它具有造價較低、潤滑冷卻方便、運行靈敏、使用效率較高、維修便捷等優(yōu)點，在機械行業(yè)應(yīng)用廣泛。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計顯示，在旋轉(zhuǎn)機械故障率中有近30%的故障是由于滾動軸承發(fā)生故障而引起的，所以，對滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷進行研究勢在必行。

　　滾動軸承正常運行與否，對于整機的可靠性、精度以及壽命等性能有很大的影響。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計顯示，在旋轉(zhuǎn)機械故障率中有近30%的故障是由于滾動軸承發(fā)生故障而引起的，在將故障診斷技術(shù)運用到生產(chǎn)中以后，事故率降低近70%，同時降低的維修費用也有近40%。

　　利用軸承狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)可以了解軸承的使用性能，并對可能發(fā)生的故障進行早期檢測，分析和預(yù)測可能發(fā)生的故障，進一步提高設(shè)備的管理水平和維修效率，經(jīng)濟效益十分顯著。

　　2 軸承故障診斷的發(fā)展歷程

　　軸承故障診斷剛開始主要是依靠人工聽覺來診斷，再有就是利用探聽棒這種方法在許多企業(yè)中仍在使用，一些工具已經(jīng)被改進到電子聽診器。例如，當使用電子聽診器檢測軸承故障時，具有經(jīng)驗豐富的人員可以憑經(jīng)驗診斷軸承疲勞剝落，有時還可以診斷出損傷發(fā)生的位置，但是其它的外部原因，可靠性有時會無法得到保證。隨著科技的發(fā)展，越來越多的振動儀器被運用到在滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測工作中。這些儀器利用振動位移、速度和加速度的均方根值或峰值來判斷軸承是否有故障。這些儀器減少我們對經(jīng)驗的依賴，使得監(jiān)測和診斷的準確性有了很大的提高，但是在故障發(fā)生的初始階段仍然很難及時做出準確的診斷。

　　瑞典SKF公司在多年研究軸承故障機理的基礎(chǔ)上，于1966年發(fā)明了脈沖計檢測軸承損傷的方法，很大程度上的提高了滾動軸承的故障診斷工作的準確性和及時性。此后，許多公司都安裝了大量的振動監(jiān)測傳感器來監(jiān)測軸承的長期運行，再有就是航天領(lǐng)域也采用了這樣的監(jiān)測儀器。

　　1976年至1983年，由(NSK)公司研制了NB系列軸承監(jiān)測儀。利用軸承振動信號的1～15 kHz范圍，測量了軸承故障的均方根(RMS)和峰值。通過對低頻的濾波，提高了靈敏度。

　　隨著滾動軸承運動學(xué)和動力學(xué)的發(fā)展，人們對軸承振動信號的頻率分量與軸承幾何尺寸和缺陷類型的關(guān)系有了深刻的認識。滾動體共振頻率、滾動軸承振動與缺陷、非均勻尺寸與磨損的關(guān)系最具代表性。

　　目前，用于滾動軸承故障診斷的信號分析儀種類繁多。根據(jù)滾動軸承振動波形在時域上的分析，美國Entek公司提出了“波尖能量”法，并發(fā)明了與之匹配的檢測儀器。極大的推動了軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展。滾動軸承狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷有多種分析和處理技術(shù)，如頻率細化技術(shù)、倒譜技術(shù)、包絡(luò)分析技術(shù)等。為了提高診斷靈敏度，在信號預(yù)處理中采用了相干濾波和自適應(yīng)濾波等多種濾波技術(shù)。

　　3 滾動軸承的主要失效形式

　　3.1 疲勞脫落

　　滾動軸承的滾動體和內(nèi)外滾道在軸承區(qū)域輪流進出。由于長期載荷變化的影響，疲勞裂紋首先產(chǎn)生于接觸面以下的最大交變剪應(yīng)力的地方，隨后疲勞裂紋會延伸到接觸表面，在接觸表面會產(chǎn)生斑點狀的剝落，運行時間越來越長，點狀剝落也會慢慢的發(fā)展為更大的剝落，此種情況稱為疲勞剝落。疲勞剝落是滾動軸承失效的最主要原因，因此，軸承壽命通常是指軸承的疲勞壽命。

　　3.2 磨損

　　磨損的主要原因是滾珠與滾道之間的相對運動以及有異物進入滾道而引起的表面磨損。另外，潤滑狀態(tài)不良也會使得軸承的磨損更加嚴重，最終使得軸承游隙超過最大允許的游隙，使得其表面粗糙度增加從而降低了軸承的工作精度，軸承也因此無法正常工作而發(fā)生故障。

　　3.3 膠合

　　在高速、重載的工況下，軸承滾道與滾動體接觸表面有輕微的凹凸不平或存在異物顆粒使得工作表面受到的力會變得不均勻，由于摩擦接觸產(chǎn)生的熱變形和摩擦表面可能是部分融化從而導(dǎo)致表面燒傷及膠合。

　　3.4 斷裂

　　當軸承承受過大的載荷和振動時，內(nèi)、外圈的缺陷位置將反復(fù)受到振動體的沖擊，缺陷將逐漸擴展和斷裂。

　　3.5 銹蝕

　　潤滑油中含有水或空氣中的水分凝結(jié)在軸承上會使得其表面發(fā)生銹蝕。當軸承內(nèi)部有較大的電流通過會造成電腐蝕，使得表面摩擦不均。

　　3.6 其他

　　另外，裝配和使用方式不正確可能會使保持架發(fā)生變形，保持架與滾動體之間的摩擦?xí)兇�，使它與滾動體粘在一起，還有可能會使保持架與內(nèi)外圈之間的摩擦變大。振動和噪音進一步變大，最終造成軸承損壞失效。

　　4 滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

　　滾動軸承狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)主要包括振動信號分析、軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測、溫度檢測等。