滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷課件整理

機(jī)械故障診斷學(xué)第4章滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷4.1軸承主要故障形式4.2滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征4.3滾動(dòng)軸承故障診斷法AnhuiUniversityofTechnology機(jī)械故障診斷學(xué)14.1軸承主要故障形式概述滾動(dòng)軸承是機(jī)器中最易損壞的零件之一,約占旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的30%承服役條件不佳,突出載荷的襲擊等,運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)檢測(cè)這些缺陷的方法很多,如:振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)、聲發(fā)射、鐵譜等技術(shù)或直接測(cè)定溫度振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)最為可靠容易實(shí)現(xiàn)因?yàn)榇蟛糠挚蓺w納為表面劣化而使振動(dòng)加劇,所以與表面狀態(tài)有關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成了檢測(cè)軸承狀態(tài)的重要資料◆專用儀器,如:測(cè)定波峰因素的BK-2511振動(dòng)儀、日本NB3軸承監(jiān)視器、瑞典MEPA-43沖擊脈沖儀、SPM及美國IRD820振動(dòng)脈沖能量和峰值分析儀(用于在線)AnhuiUniversityofTechnology4.1軸承主要故障形式2「41軸承主要故障形式軸承主要故障形式≥磨損:磨料磨損(雜質(zhì))和摩擦磨損(潤滑惡化)>疲勞剝落:交變應(yīng)力作用、微小裂紋的發(fā)展、生繡等原因引起裂紋:由材料缺陷或交變載荷、應(yīng)力集中、潤滑不良等引起腐蝕:濕氣或水侵入潤滑油、較大電流引起電腐蝕壓痕:過載、撞擊或異物進(jìn)入滾道膠合和點(diǎn)蝕:因?yàn)楦鞣N原因,當(dāng)軸承在高溫、高速、重載、瞬間載荷等使用條件下,滾道或滾動(dòng)體表面產(chǎn)生微小燒損點(diǎn),滾道和滾動(dòng)體表面溫度過高而使局部熔合在一起即膠合。其他故障形式:破損、燒損、電蝕等AnhuiUniversityofTechnology「41軸承主要故障形式32滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征滾動(dòng)軸承的低頻振動(dòng)(接觸頻率-缺陷特征頻率)滾動(dòng)軸承元件出現(xiàn)缺陷時(shí),隨著軸承的旋轉(zhuǎn),缺陷每接觸一次就會(huì)產(chǎn)生一次沖擊振動(dòng),具有一定的周期性,其振動(dòng)頻率在0~20kHz假設(shè):(1)滾動(dòng)環(huán)和滾動(dòng)體之間無滑動(dòng)(2)徑向、軸向受載荷時(shí)個(gè)部分無變形滾珠軸承對(duì)應(yīng)于元件缺陷的頻率為(不是滾柱軸承)滾珠通過內(nèi)圈滾道B滾珠通過外圈滾道/2(+DcosaZf(1-D滾動(dòng)體缺陷f。=÷f。[l-(÷cosa)2]保持架不平衡f。=÷f0(1-csa)式中:z滾動(dòng)體個(gè)數(shù);d滾動(dòng)體直徑;D滾道節(jié)徑;f軸承回轉(zhuǎn)頻率,為每秒轉(zhuǎn)數(shù)n/60a接觸角:滾動(dòng)體受力方向與內(nèi)外滾道垂直線的夾角。AnhuiUniversityofTechnology2滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征4滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征滾動(dòng)軸承的固有頻率(共振頻率)與軸承結(jié)構(gòu)有關(guān)(由于外力的激勵(lì)就會(huì)引起振動(dòng),不管軸承有無故障均存在,但不能表征軸承的異常,所以要加以區(qū)分類型)鋼球的固有頻率為f=0.212軸承圈在圈平面內(nèi)的固有頻率(內(nèi)外圈彎曲方向的)為2丌(D/2)式中:E彈性模量;l軸承圈橫截面的慣性矩;γ材料密度;A軸承圈橫截面積;η振動(dòng)階數(shù)。G重力加速度;R鋼球半徑;D軸承圈橫截面中性軸直徑此為圓環(huán)彎曲方向的振動(dòng)頻率,還有內(nèi)外徑半徑方向、扭力方向的振動(dòng),式中計(jì)算為單體共振頻率,具結(jié)構(gòu)其計(jì)算有變化。般固有頻率在數(shù)千HZ到數(shù)十千HZ,人耳聽不見AnhuiUniversityofTechnology滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征5滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征、滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征(特征頻率成分)缺陷類型主要缺陷原因?qū)?yīng)振動(dòng)頻率軸承承載剛度變化(不同位Zf構(gòu)造置滾動(dòng)體數(shù)目不同)異常軸彎曲或軸與軸承裝配歪斜Z+后滾動(dòng)體直徑不一樣大f及n土f軸承不軸承不對(duì)中、進(jìn)入異物、安f/n同軸及裝不良工作環(huán)內(nèi)圈面及軸頸圓度誤差、軸n后境頸劃傷、進(jìn)入異物潤滑不良f/n、nfo其中,n為正整數(shù);Z為鋼球數(shù)目;f為保持架頻率;f為軸承回轉(zhuǎn)頻率。AnhuiUniversityofTechnolog滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征64.2滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征加工面內(nèi)圈波紋度nZf,及nzf;+f誤差外圈波紋度滾動(dòng)體波紋度2nf及2nf土f軸承偏心軸承游隙過大或滾道偏心nf疲勞剝內(nèi)圈點(diǎn)蝕HZf、mf土f落損傷外圓點(diǎn)蝕滾動(dòng)體點(diǎn)蝕nzf、mzf+f內(nèi)圖剝落外圖剝落滾動(dòng)體剝落ZZ乙其中,f為鋼球在內(nèi)圓滾道上的通過頻率;f振動(dòng)頻率;f為保持架轉(zhuǎn)速;f滾動(dòng)體相對(duì)于保持架的頻率AnhuiUniversityofTechnology4.2滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征7.3滾動(dòng)軸承故障診斷法-、簡易診斷法(僅判斷有無異常)1、測(cè)定部位的選擇注意:(1)測(cè)定部位不要改變,以保證前提一致,最好是軸承座;(2)測(cè)頭接觸表面光滑牢固;(3)一般在垂直、軸向兩方向上測(cè)量。速度需三個(gè)方向,加速度一個(gè)方向即可軸承座露在外面,測(cè)定部位:軸承座軸承座在內(nèi)部,測(cè)定部位:軸承座剛性高的部位或基礎(chǔ)2、測(cè)定參數(shù)軸承振動(dòng)頻率范圍在幾HZ到數(shù)千Hz。般小于10HZ,測(cè)位移10HZ至1KHz(中頻),測(cè)速度;大于1KHz(高頻),測(cè)加速度(常用于大于10KHz)。常用速度和加速度,為去除其它振動(dòng)信號(hào),用濾波器取所需帶寬3、測(cè)定周期測(cè)定時(shí)間間隔取決于經(jīng)濟(jì)性,且不漏異常情況,越短越好AnhuiUniversityofTechnology.3滾動(dòng)軸承故障診斷法83滾動(dòng)軸承故障診斷法判別標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)值判別標(biāo)準(zhǔn)和相對(duì)判別標(biāo)準(zhǔn),兼用適用于所有軸承的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)是不存在的,同一種軸承用于不同的場(chǎng)合其判別標(biāo)準(zhǔn)也是不同的。所以一定要注意使用場(chǎng)合選擇合適的判別標(biāo)準(zhǔn)低頻部分的絕對(duì)值判別標(biāo)準(zhǔn)難以確定,用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或相對(duì)判定法,故對(duì)于同時(shí)存在高、低頻的軸承振動(dòng)要用兩個(gè)判別標(biāo)準(zhǔn)來判別5、簡易診斷①首先檢查潤滑狀態(tài),加油后數(shù)小時(shí)數(shù)天后測(cè)量,發(fā)現(xiàn)振動(dòng)明顯增大,則要判別是否異常②根據(jù)各自情況制定出專門的絕對(duì)值標(biāo)準(zhǔn),測(cè)定同條件下的振動(dòng)初始值,即相對(duì)值判別標(biāo)準(zhǔn)③確定判定方案,包括:位置、方向、參數(shù)、周期等。④測(cè)量振動(dòng)信號(hào),作出比較判斷或進(jìn)一步作譜分析。AnhuiUniversityofTechnolog3滾動(dòng)軸承故障診斷法94,3滾動(dòng)軸承故障診斷法-一低頻信號(hào)咨斷法」二、低頻信號(hào)診斷法通過直接測(cè)量滾動(dòng)軸承損壞出現(xiàn)的振動(dòng),從振動(dòng)譜圖上觀察突出的譜線頻率來診斷軸承故障。0.b0,20.30.40.5-0.60708091HHzAnhuiUniversityofTechnology4,3