滚动轴承的故障诊断ppt

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1. 简易振动诊断法
用某些振动的参数来判定轴承的工 作状态。 可用的参数如峰值指标、脉冲指标、 峭度指标等。 参数用简易测振表测得，或算得。
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若干无量纲诊断参数
指标名称 波形指标 Shape factor 峰值指标 Crest Factor 脉冲指标 Impulse Factor 裕度指标 Clearance Factor 峭度指标 Kurtosis Value
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轴承失效形式—腐蚀
▪ 现象： 配合面有红黑色锈斑 配合面有搓板状凸凹
▪ 原因： 水份、腐蚀介质侵入 电流通过 配合间隙间的微振动
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三、滚动轴承故障诊断方法
振动分析法
噪声分析
温度测定
油液分析(磨屑分析)
其他物理方法
轴承间隙测定
油膜电阻测定
声发射分析法（AE） 光学纤维测定法
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各种诊断方法的对比
▪ 由于外力激励引起轴承元件的固有频率振动。 ▪ 轴承元件损伤后，引起的冲击和振动：
以损伤元件特有的频率振动。 以声发射形式释放能量（频率在60kHz以上）。
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轴承振动的典型时域波形
新轴承情形 故障轴承情形
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轴承振动的典型频谱
低频Ⅰ— 0~20kHz，各种故障频率范围 中频Ⅱ— 20kHz~60kHz，元件共振频率范围 高频Ⅲ— 60kHz以上，声发射(AE)范围
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外环故障频率 内环故障频率 滚珠故障频率 保持架碰外环 保持架碰内环
频轴 D — 节圆直径
率承 d — 滚珠直径
— 接触角
故 z — 滚珠数
R — 轴的转速频率
fo
z (1 2
d D
cos
) R
0.4 z R
fi
z (1 2
d D
cos
) R
0.6 z R
fb
D d
1
(
d D
7
轴承失效形式—点蚀
▪ 现象： 滚道面或滚动体表面 上有小坑和片状剥落
▪ 原因： 载荷过大 润滑不良 预载过大 间隙过小
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轴承失效形式—压痕
▪ 现象： 滚道面上有滚动体的压痕
▪ 原因： 装配不当 静载荷过大 冲击载荷过大 异物侵入
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轴承失效形式—烧伤、胶合
▪ 现象： 滚道面变色、软化、 熔合
滚动轴承
的
故障诊断
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内容提要
一、滚动轴承类型及其特点 二、滚动轴承的失效形式 三、轴承故障诊断常用方法
振动、噪声分析法 温度测定法 油液分析法 四、滚动轴承的振动 随机振动 轴承各元件的谐振 元件具有缺陷后的振动
五、轴承故障的振动诊断法 简易振动诊断法 频谱分析法 倒频谱分析法 冲击脉冲法（SPM法） 共振解调法（IFD法） 共振解调信号的特点
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轴承元件的固有频率
钢球的固有频率fbn
fbn
0.42 r
4
E
2
Hz
E —材料的弹性模量 N/m2
— 材料的质量密度 kg/m3
r — 滚球的半径 m
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轴承元件的固有频率
轴承（内外）座圈固有频率frn
fr n
i(i21) a2
2 i21
EIHz M
a— i— I— M—
回转轴线到中性轴半径 m 共振阶数 座圈绕中性轴的惯性矩 m4 座圈单位长度的质量 kg/m
外环、内环、滚动体开裂 保持架破损，凸缘破损 滚道面有按滚动体间隔的压痕 滚道面、滚动体上其他压痕 滚道面、滚动体、保持架、凸缘等过度磨损 配合面上出现磨粉的局部磨损 滚道面上产生搓板状凸凹，有变色
滚道面、滚动体产生胶着 滚子端面和凸缘产生胶着 滚道面、滚动体、凸缘面变色、软化、熔化
轴承内部有锈蚀
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一、滚动轴承的类型
0
1 23 4
5
678 9
0：双列角接触球轴承 5：深沟球轴承
1：调心球轴承
6：角接触球轴承
2：调心滚子轴承
7：推力调心滚子轴承
3：圆锥滚子轴承
8：圆柱滚子轴承
4：推力球轴承
9：滚针轴承
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滚动轴承的组成
内圈—与轴颈配合，一 般随轴颈回转。
外圈—与轴承座配合，一 般固定。
滚动体—当内外圈发生相 对运动时，滚动体在滚道间 滚动。
油膜电阻
无 无 无 好 好 好 好 有 无 无 可
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各种诊断方法的灵敏度
强故
度障
信
号
敏振
度动
界缺 分
限陷 析
故灵
障
界缺 限陷
剧 烈 发 展
灵测
敏噪 敏 析温 度声 度 分
分
析
界灾
灵
限害
故
障
正常使用期
初期故障期
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使用时间
灾害故障发展期 灾害故障期
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四、滚动轴承的振动
▪ 由于轴承滚动元件的不圆度、粗糙度和波纹度 而引起的随机振动。
保持架—隔离相邻的滚动 体。
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各类滚动轴承的受力
向心轴承：主要承受径向载荷R 深沟球轴承 圆柱滚子轴承 调心球轴承
推力轴承：只能承受轴向载荷A 推力球轴承
向心推力轴承：R + A 角接触球轴承 圆锥滚子轴承
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二、滚动轴承的损伤形式
形式
损伤现象和状态
剥落 破损
压痕
磨损 电蚀 胶合 烧损 锈蚀
滚道面、滚动体产生层状剥离
六、轴承运转声音的诊断 七、轴承润滑状态的诊断
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滚动轴承诊断的重要性
❖ 滚动轴承是旋转机器中广泛应用的零件之一。 ❖ 旋转机械的故障中，轴承损坏的故障约占30%。 ❖ 滚动轴承的状态监测与故障诊断是机械设备故 障诊断技术的重要内容。 ❖ 滚动轴承的故障诊断可以对轴承的安装、维护 等工作给以有益指导。
)2
cos
2
R
f co
1 (1 2
d D
cos
) R
0.4 R
障 的 特 征
f ci
1 (1 2
d D
cos
) R
0.6 R
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五、滚动轴承故障的振动诊断法
简易振动诊断法 频谱分析法 倒频谱分析法 冲击脉冲法（Shock Pulse Method） 共振解调法（Incipient Failure Detection） 噪声分析法
定义
▪ 原因： 转速过高 润滑不良 装配不当
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轴承失效形式—磨损
▪ 现象： 滚道和滚动体磨损 出现红、褐色磨粉
▪ 原因： 异物侵入 润滑不良 装配不良 配合面有间隙，造成滑动磨擦
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轴承失效形式—破碎
▪ 现象： 座圈开裂、滚动体裂开 出现红、褐色磨粉
▪ 原因： 异物侵入 润滑不良 装配不良 配合面有间隙，造成滑动磨擦
损伤形式
剥落 裂纹 压痕 磨损 电化学腐蚀 污斑 烧伤 锈蚀 保持架破损 蠕变
在运行中测定
振动/声音
好 好 好 好 好 好 好 有 有 有 可
各种
温度
无 无 无 有 有 有 好 无 无 有 可
诊断
磨屑
好 有 无 好 好 好 有 好 有 有 不可
方法
轴承间隙
无 无 无 好 好 有 无 无 无 无 不可