機(jī)械故障診斷技術(shù)7-滾動軸承故障診斷(存儲版)
【正文】 時域波形及頻譜圖 (軋 ) 圖 7－ 34 吐絲機(jī) 06年 6月 27日 06： 51時域和頻域波形圖 特征頻率表 4 特征頻率表 4（圖 7－ 34 軋 ： 1084r/min 吐絲機(jī) a35測點(diǎn) 譜圖數(shù)據(jù) ) 圖 7－ 34顯示為吐絲機(jī) 6月 27日 06： 51的時域和頻域波形圖，吐絲機(jī) II軸（高速軸）軸頻幅值為 178。 ?從在線監(jiān)測系統(tǒng)的時域和頻域兩方面都能表明吐絲機(jī) II軸上軸承 損壞的漸變過程。 ?吐絲機(jī) II軸兩端的軸承有損傷是由于在時域指標(biāo)中峰值系數(shù)和峭度指標(biāo) 3月份都屬于正常范圍內(nèi)，到 5月份上升了幾倍甚至十幾倍，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了軸承正常運(yùn)行的技術(shù)狀態(tài)。低頻段升高 20倍，使高頻振幅都壓下去了。 051015202530352月1日2月4日2月17日2月20日3月7日3月10日3月26日3月29日4月13日4月16日4月25日5月7日5月10日5月25日6月5日6月8日6月27日幅值日期軋 mm 鋼吐絲機(jī) II 軸軸頻幅值趨勢a35圖 7－ 30 II軸軸頻幅值趨勢圖 三、譜圖分析 1． a35測點(diǎn)正常時的時域波形及頻譜圖（軋 ） 圖 7－ 31 吐絲機(jī) 06年 3月 9日 19： 00時域和頻域波形圖 特征頻率表 1 特征頻率表 1（圖 7－ 31 軋 ： 1071r/min） 吐絲機(jī) a35測點(diǎn) 譜圖數(shù)據(jù) ) 圖 7－ 31顯示為吐絲機(jī) 3月 9日 19： 00的時域和頻域波形圖，吐絲機(jī) II軸（高速軸）軸頻幅值為 178。）開始有所上升，到 4月 25日達(dá)到 85 m/s178。 時域信號有明顯下延結(jié)構(gòu)是沖擊類振動的表現(xiàn) ，頻域含有 410HZ成份 ， 并伴隨有高階倍頻成份 。 圖 7－ 14 破裂的 1軸軸承 （ 注： 這個診斷報告中將錐箱 I軸的轉(zhuǎn)頻及大量諧波解釋成典型的部件松動特征 ， 實際是因為軸承破損 ， 造成 I軸定心失效所致 ） 7． 4 滾動軸承故障診斷案例 ? 實例 2： 2022年 1月 5日，宣化鋼鐵公司高速線材軋機(jī)的 20架出現(xiàn)振動異常。 1）頻譜分析圖 : 圖 7－ 11 26架軋機(jī)振動頻譜圖 ?2）數(shù)據(jù)分析： 表 7－ 1 數(shù)據(jù)分析表 （測量轉(zhuǎn)速 1100rpm；推導(dǎo)轉(zhuǎn)速 ） 序號 故障特征頻率（ Hz） 誤 差 振 幅 (m/S2) 特 征 描 述 測量值 計算值 絕 對 相 對 1 0 0 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻 2 0 0 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻二倍頻 3 % 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻的三倍頻 4 % 錐箱 I軸轉(zhuǎn)頻的四倍頻 ?3) 趨勢分析 : 從趨勢圖上可以看到振動是在 1月 29日開始上升的，說明故障發(fā)展很快。 圖 7—9a，是內(nèi)圈軌道上有疲勞損傷和滾子有凹坑缺陷的軸承的振動時間歷程。 需要指出的是，圖 7－ 8是一個在 實驗室作出的圖形。該 軸承的實際故障是內(nèi)、外滾道表面上各有 一處疲勞剝落。這是一種幅值被放大了的高頻自由衰減振蕩波，振蕩頻率就是諧振器的諧振頻率 ?n(?n=1/Tn)，它的最大幅值是與故障沖擊的強(qiáng)度成正比，而且每組振蕩波在時域上得到了展寬，振蕩波的重復(fù)頻率與故障沖擊的重復(fù)頻率相同。測到的軸承沖擊 dBi值與軸承基準(zhǔn)值 dBo相減， dBo是良好軸承的測定值。 滾動軸承故障信號分析方法 2 ?3．峭度指標(biāo)法 峭度指標(biāo) Cq反映振動信號中的沖擊特征。因為沖擊波峰的振幅大但持續(xù)時間短。 針對不同的信號所處頻段，采用不同的信號拾取方式。這里距故障信號源最近，傳輸損失最小，也是軸、齒輪等故障信號傳輸路徑必經(jīng)的最近位置。 滾動軸承影響到軸的空間定位 ， 軸承故障使軸的空間定位出現(xiàn)波動 ， 當(dāng)軸的工作狀態(tài)處于非重載時 ， 軸的轉(zhuǎn)頻振動幅值升高 ， 有時還表現(xiàn)為轉(zhuǎn)頻的 2X、3X…5X頻率的振幅升高 。因此有些軸承診斷技術(shù)就 針對性的利用這一特點(diǎn)進(jìn)行信號的分析 處理，取得很好的效果。滾動體在這些凹凸面上轉(zhuǎn)動，則產(chǎn)生交變的激振力。如滾動體與外圈的接觸點(diǎn) 的變化，使系統(tǒng)的剛度參數(shù)形成周期 的變化，而且是一種對稱周期變化， 從而使其恢復(fù)力呈現(xiàn)非線性的特征。 ?7． 1． 6滾動軸承的膠合失效 滑動接觸的兩個表面，當(dāng)一個表面上的金屬粘附到另一個表面上的現(xiàn)象稱為膠合。三是微振腐蝕，為軸承套圈在機(jī)座座孔中或軸頸上的微小相對運(yùn)動所至。 ?7． 1． 2滾動軸承的疲勞失效 在滾動軸承中，滾動體或套圈滾動表面由于接觸負(fù)荷的反復(fù)作用，表層因反復(fù)的彈性變形而致冷作硬化，下層的材料應(yīng)力與表層出現(xiàn)斷層狀分布，導(dǎo)致從表面下形成細(xì)小裂紋，隨著以后的持續(xù)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，裂紋逐步發(fā)展到表面，致使材料表面的裂紋相互貫通，直至金屬表層產(chǎn)生片狀或點(diǎn)坑狀剝落。在滾動軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中，滾動體和套圈之間均存在滑動，這些滑動會引起零件接觸面的磨損。因為脫落的碎片被滾壓在其余部分滾道上，并給那里造成局部超負(fù)荷而進(jìn)一步使?jié)L道損壞。 ?7． 1． 4滾動軸承的塑變失效 壓痕主要是由于滾動軸承受負(fù)荷后，在滾動體和滾道接觸處產(chǎn)生塑性變形。還有的是由于安裝的初間隙過小，熱膨脹引起滾動體與內(nèi)外圈擠壓，致使在軸承的滾道中產(chǎn)生膠合和剝落。這 類參數(shù)的變化與運(yùn)動都將引起軸承的振動，也就是隨著軸的轉(zhuǎn)動，滾動體 通過徑向載荷處即產(chǎn)生激振力。用它計算的特征頻率值往往十分接近測量數(shù)值，所以在診斷前總是先算出這些值，作為診斷的依據(jù)。 由于這些振動具有更強(qiáng)的能量 ， 軸承早期缺陷所激發(fā)的微弱周期性脈沖信號往往淹沒在這些強(qiáng)振信號中 。 由于軸的空間位置波動 ， 也必然影響齒輪等零件的振動 。軸承的故障信號分布在三個頻段，圖中陰影部分。 監(jiān)測超高頻段則采用超聲波傳感器，將聲發(fā)射信號檢出并放大。峰值系數(shù)進(jìn)行診斷的最大特點(diǎn)，是由于它的值不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的影響。它的優(yōu)勢在于能提供早期的故障預(yù)報。 圖 7—6 共振解調(diào)法的信號變換過程 滾動軸承故障信號分析方法 4 ?5．共振解調(diào)法 ? 共振解調(diào)法也稱為包絡(luò)檢波 頻譜分析法，目前滾動軸承故障 診斷中最常用的方法之一。這個包絡(luò)波形就把高頻成分和其他機(jī)械干擾頻率剔
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