滚动轴承故障
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• 润滑油失效
– 滚道和滚子的变色（蓝、棕）是润滑失效的 征兆，随之产生滚道、滚子和保持架磨损， 导致过热和严重故障。
– 滚动轴承的正常运行取决于各部件间存在良 好油膜失效常常由润滑不足和过热引起
BPdM
精品课 件
轴承故障原因及其解决（六）
• 腐蚀 – 其征兆是在滚道、滚子、保持 架或其他位置出现红棕色区域 – 原因是轴承接触腐蚀性流体和 气体 – 严重情况下，腐蚀引起轴承早 期疲劳失效 – 除掉腐蚀流体，尽可能使用整 体密封轴承
精品课 件
轴承故障原因及其解决（一）
• 过负荷
– 引起过早疲劳，（包括过紧配合，布氏硬 度凹痕和预负荷）
– 减少负荷或重新设计
• 过热
– 征兆是滚道，球和保持架变色，从金色变 为蓝色
– 温度超过400F（204℃）使滚道和滚动体 材料退火
– 硬度降低导致轴承承重降低和早期失效
– 严重情况下引起变形，另外温升高会降低 和破坏润滑性能
轴承寿命随轴承承受的的负载的三次方变化。因此，如果设计者
只考虑轴承的静载和如皮带拉伸等其他部件静载。则轴承的理论
计算寿命会大打折扣。
BPdM
精品课 件
举例说明：
缩短滚动轴承寿命的因素
今有一根重量为2000磅(908公斤)的转子，转速为6000转/分，在直径为3 英尺（半径为18英寸）处的转子上存在一个1盎司(28．35克)的不平衡质量。
BPdM
精品课 件
轴承故障原因及其解决（二）
• 布氏硬度凹痕 – 当负荷超过滚道的弹性极限时产生 – 滚道上的凹痕增加振动（噪声） – 任何静态过负荷和严重冲击产生布氏凹痕
• 伪布式凹痕 – 在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕， 光滑，有明显边界，周围有磨削 – 表明严重的外部振动 – 隔振和使用抗摩添加剂
仅由此不平衡质量产生的离心力可以计算如下：
BPdM
精品课
件
其它缩短滚动轴承寿命的因素及解决对策
▪ 如果转子不只是承受不平衡，还承受由于不对中、松动、气蚀或其它 故障引起的动载荷。
▪ 此外，还有一些影响轴承寿命的因素，包括润滑不当、使用错误的润 滑剂、被灰尘和其它污染物污染、不恰当的储存、进入潮气、出厂运 输或使用时嗑碰、刮伤、错用轴承型号、轴承安装不当等。
滚动轴承组成
BPdM
精品课 件
滚动轴承类型
滚动轴承的类型
BPdM
精品课 件
滚动轴承为什么会过早损坏？
▪ 滚动轴承过早发生故障的主要因素之一是过大的动载荷即振动。如下 为理论计算滚珠轴承寿命所用的设计公式，该公式表明了为什么作用 在轴承上的动载减少了轴承的寿命：
这个公式表明，转速愈高，预期的寿命愈短。重要的是理论的
– 当方向相反时，外圈的椭圆接触区 域被削平。。。
– 结果是应力增加，温度升高，并产 生振动增大和轴承早期失效
BPdM
精品课 件
轴承故障原因及其解决（五）
• 污染
– 污染是轴承失效的主要原因之一
– 污染的征兆是在滚道和滚动体表面有点痕， 导致振动加大和磨损
– 清洁环境，工具，规范操作。新轴承的储运。
精品课 件
状态监测与预测维修
滚动轴承故障
BPdM 北京普迪美科技有限公司
BPdM
精品课 件
滚动轴承故障
现代工业通用机械都大量地装配了滚动轴承。一般说来，滚动轴承 是机器中最精密的部件。通常，它们的公差都保持在机器的其余部件 的公差的十分之一。但是，由于各种原因，只有10％到20％的轴承 能达到它们的设计寿命。其原因很多包括润滑不当、使用错误的润滑 剂、被灰尘和其它外物颗粒污染、不恰当地储存在出厂包装箱之外、 受潮气腐蚀、出厂运输或待用时错误的剥蚀、误用轴承、轴承安装不 当等，此外滚动轴承过早发生损坏的主要因素之一是过大的振动和高 的动载 。
▪ 最重要的解决对策是能够监测滚动轴承的状态，早期发现轴承故障， 监测跟踪其发展趋势，并知道何时需更换轴承；
▪ 正确地采集轴承振动特征信号；
▪ 分析其振动特征信号完成故障诊断；
▪ 还可利用高频包络解调信号处理技术，更有效地监测出轴承故障。
▪ 选择合适的监测参数如振动速度、冲击脉冲、解调谱等。
BPdM
- Mounting Method
Dynamic load
- misalignment - imbalance - bent shaft - etc.....
improper handling or installation
age
BPdM
精品课 件
典型的轴承寿命周期
(To Catastrophic Failure)
BPdM
精品课 件
轴承故障原因及其解决（七）
• 不对中
– 不对中的征兆是滚珠在滚道上产生 的磨痕与滚道边缘不平行
– 如果不对中超过0.001in/in，会产 生轴承和轴承座异常温升，和保持 架球磨损
• 配合松动
– 配合松动导致配合部件的相对运动， 如果这个相对运动轻微但不间断， 则产生磨损
– 这种磨损产生颗粒，并氧化成特殊 的棕色。这导致研磨和松动加大。
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精品课 件
轴承故障原因及其解决（三）
• 正常疲劳失效
– 疲劳失效指滚道和滚动体上发生碎裂， 并随之产生材料碎片剥落
– 这种疲劳为逐渐发生，一旦开始则迅速 扩展，并伴随明显的振动增加
– 更换轴承，和设计有更长疲劳寿命的轴 承
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精品课 件
轴承故障原因及其解决（四）
• 反向载荷
– 角接触轴承的设计只接受一个方向 的轴向载荷
TIME
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精品课 件
轴承故障特征频率
BPFO
Ball Pass Frequency Outer Race
– 如果松动增大到内圈或外圈的显著 运动，安装表面（孔径，外径和侧 面）将磨损和发热，引起噪声和晃 动。
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wk.baidu.com
精品课
件 Why Do Bearings Fail?
spall on outer race
inadequate lubrication
- Lubrication - Contamination
Pre-Warning Time
Bearing Failure
Detection by Damage
Detection by SKF
SEETM or HFD Begins Enveloped Acceleration
Detection by Listen and Feel
Detection by Velocity Measurement
– 滚道和滚子的变色（蓝、棕）是润滑失效的 征兆，随之产生滚道、滚子和保持架磨损， 导致过热和严重故障。
– 滚动轴承的正常运行取决于各部件间存在良 好油膜失效常常由润滑不足和过热引起
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轴承故障原因及其解决（六）
• 腐蚀 – 其征兆是在滚道、滚子、保持 架或其他位置出现红棕色区域 – 原因是轴承接触腐蚀性流体和 气体 – 严重情况下，腐蚀引起轴承早 期疲劳失效 – 除掉腐蚀流体，尽可能使用整 体密封轴承
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轴承故障原因及其解决（一）
• 过负荷
– 引起过早疲劳，（包括过紧配合，布氏硬 度凹痕和预负荷）
– 减少负荷或重新设计
• 过热
– 征兆是滚道，球和保持架变色，从金色变 为蓝色
– 温度超过400F（204℃）使滚道和滚动体 材料退火
– 硬度降低导致轴承承重降低和早期失效
– 严重情况下引起变形，另外温升高会降低 和破坏润滑性能
轴承寿命随轴承承受的的负载的三次方变化。因此，如果设计者
只考虑轴承的静载和如皮带拉伸等其他部件静载。则轴承的理论
计算寿命会大打折扣。
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举例说明：
缩短滚动轴承寿命的因素
今有一根重量为2000磅(908公斤)的转子，转速为6000转/分，在直径为3 英尺（半径为18英寸）处的转子上存在一个1盎司(28．35克)的不平衡质量。
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轴承故障原因及其解决（二）
• 布氏硬度凹痕 – 当负荷超过滚道的弹性极限时产生 – 滚道上的凹痕增加振动（噪声） – 任何静态过负荷和严重冲击产生布氏凹痕
• 伪布式凹痕 – 在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕， 光滑，有明显边界，周围有磨削 – 表明严重的外部振动 – 隔振和使用抗摩添加剂
仅由此不平衡质量产生的离心力可以计算如下：
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件
其它缩短滚动轴承寿命的因素及解决对策
▪ 如果转子不只是承受不平衡，还承受由于不对中、松动、气蚀或其它 故障引起的动载荷。
▪ 此外，还有一些影响轴承寿命的因素，包括润滑不当、使用错误的润 滑剂、被灰尘和其它污染物污染、不恰当的储存、进入潮气、出厂运 输或使用时嗑碰、刮伤、错用轴承型号、轴承安装不当等。
滚动轴承组成
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滚动轴承类型
滚动轴承的类型
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滚动轴承为什么会过早损坏？
▪ 滚动轴承过早发生故障的主要因素之一是过大的动载荷即振动。如下 为理论计算滚珠轴承寿命所用的设计公式，该公式表明了为什么作用 在轴承上的动载减少了轴承的寿命：
这个公式表明，转速愈高，预期的寿命愈短。重要的是理论的
– 当方向相反时，外圈的椭圆接触区 域被削平。。。
– 结果是应力增加，温度升高，并产 生振动增大和轴承早期失效
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轴承故障原因及其解决（五）
• 污染
– 污染是轴承失效的主要原因之一
– 污染的征兆是在滚道和滚动体表面有点痕， 导致振动加大和磨损
– 清洁环境，工具，规范操作。新轴承的储运。
精品课 件
状态监测与预测维修
滚动轴承故障
BPdM 北京普迪美科技有限公司
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滚动轴承故障
现代工业通用机械都大量地装配了滚动轴承。一般说来，滚动轴承 是机器中最精密的部件。通常，它们的公差都保持在机器的其余部件 的公差的十分之一。但是，由于各种原因，只有10％到20％的轴承 能达到它们的设计寿命。其原因很多包括润滑不当、使用错误的润滑 剂、被灰尘和其它外物颗粒污染、不恰当地储存在出厂包装箱之外、 受潮气腐蚀、出厂运输或待用时错误的剥蚀、误用轴承、轴承安装不 当等，此外滚动轴承过早发生损坏的主要因素之一是过大的振动和高 的动载 。
▪ 最重要的解决对策是能够监测滚动轴承的状态，早期发现轴承故障， 监测跟踪其发展趋势，并知道何时需更换轴承；
▪ 正确地采集轴承振动特征信号；
▪ 分析其振动特征信号完成故障诊断；
▪ 还可利用高频包络解调信号处理技术，更有效地监测出轴承故障。
▪ 选择合适的监测参数如振动速度、冲击脉冲、解调谱等。
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典型的轴承寿命周期
(To Catastrophic Failure)
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轴承故障原因及其解决（七）
• 不对中
– 不对中的征兆是滚珠在滚道上产生 的磨痕与滚道边缘不平行
– 如果不对中超过0.001in/in，会产 生轴承和轴承座异常温升，和保持 架球磨损
• 配合松动
– 配合松动导致配合部件的相对运动， 如果这个相对运动轻微但不间断， 则产生磨损
– 这种磨损产生颗粒，并氧化成特殊 的棕色。这导致研磨和松动加大。
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轴承故障原因及其解决（三）
• 正常疲劳失效
– 疲劳失效指滚道和滚动体上发生碎裂， 并随之产生材料碎片剥落
– 这种疲劳为逐渐发生，一旦开始则迅速 扩展，并伴随明显的振动增加
– 更换轴承，和设计有更长疲劳寿命的轴 承
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轴承故障原因及其解决（四）
• 反向载荷
– 角接触轴承的设计只接受一个方向 的轴向载荷
TIME
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轴承故障特征频率
BPFO
Ball Pass Frequency Outer Race
– 如果松动增大到内圈或外圈的显著 运动，安装表面（孔径，外径和侧 面）将磨损和发热，引起噪声和晃 动。
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件 Why Do Bearings Fail?
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- Lubrication - Contamination
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