【正文】 iiq XxxNC????滾動軸承故障信號分析方法 3 ?4．沖擊脈沖法（ SPM） 沖擊脈沖法利用軸承故障所激發(fā)的軸承元件固有頻率的振動信號，經(jīng)加速度傳感器的共振放大、帶通濾波、放大器及包絡(luò)檢波，所獲得的信號幅值正比于沖擊力的大小。另外，峰值系數(shù)不受振動信號的絕對水平所左右。因而可以用有效值作為軸承異常的判斷指標(biāo)。高頻段在 Ⅱ 區(qū)，這個頻段的信號是軸承故障所激發(fā)的軸承自振頻率的振動。 7． 3 滾動軸承信號分析方法 軸承故障信號的拾取實(shí)際上是傳感器及安裝部位和感應(yīng)頻率段的選擇。 滾動軸承在機(jī)器設(shè)備中的作用是支撐傳動軸的旋轉(zhuǎn) ， 滾動軸承故障所激發(fā)的振動必然對軸及軸上的機(jī)械零件產(chǎn)生影響 。見圖 7－ 4，第一 類振動是上節(jié)所講的以結(jié)構(gòu)和運(yùn)動關(guān)系 為特征的振動，表現(xiàn)為沖擊振動的周期 性；第二類振動是被激發(fā)的以軸承元件 固有頻率的衰減振蕩，表現(xiàn)為每一個脈 沖的衰減振蕩波。 圖 7—2滾動軸承剛度的變化 ?7． 2． 2 由滾動軸承的運(yùn)動副引起的振動 當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時，滾動體便在內(nèi)外圈之間滾動。 如圖 7－ 1所示，我們通過對軸承振動的剖析，找出激勵特點(diǎn)，并通過不同的檢測分析方法的研究，從振動信號中，獲取振源的可靠信息，用以進(jìn)行滾動軸承的故障診斷?；蛘哂捎谘b配敲擊，而在滾道上造成壓痕。一是化學(xué)腐蝕，當(dāng)水、酸等進(jìn)入軸承或者使用含酸的潤滑劑，都會產(chǎn)生這種腐蝕。如果軸承與座孔或軸頸配合太松，在運(yùn)行中引起的相對運(yùn)動，又會造成軸承座孔或軸徑的磨損。另外，由于振動和磨料的共同作用，對于處在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的滾動軸承，會在套圈上形成與鋼球節(jié)距相同的凹坑，即為摩擦腐蝕現(xiàn)象。 ?7． 1． 3滾動軸承的腐蝕失效 軸承零件表面的腐蝕分三種類型。另外，若裝配不當(dāng)，也會由于過載或撞擊造成表面局部凹陷。有與部件有關(guān)的振動，也有與制造質(zhì)量有關(guān)的振動，還有與軸承裝配以及工作狀態(tài)有關(guān)的振動。然而，振幅則不同。 60/1 Nf ?12 )co s1(21 fDdf ???123 )c os(1c os21 fDddDf ?????? ?? ??1214 )co s1(21 fDdfff ?????145 )co s1(2 fDdnnff ????126 )co s1(2 fDdnnff ????圖 7—3 向心推力球軸承結(jié)構(gòu)簡圖 圖 7－ 4 滾動軸承內(nèi)缺陷所激發(fā)的振動波形 ?7． 2． 3 滾動軸承的早期缺陷所激發(fā)的振動特征 滾動軸承內(nèi)出現(xiàn)剝落等缺陷，滾動 體以較高的速度從缺陷上通過時，必然 激發(fā)兩種性質(zhì)的振動。 在作者二十多年的故障診斷工作中 ， 發(fā)現(xiàn)滾動軸承故障在低頻段還是有端倪可尋的 。 其特征為齒輪嚙合頻率的邊頻微弱 ， 幾乎看不見 。因?yàn)檩S的故障信號、齒輪的故障信號也在這個頻段，因而這也是絕大部分在線故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)所監(jiān)測的頻段。 滾動軸承故障信號分析方法 1 ?1．有效值與峰值判別法 滾動軸承振動信號的有效值反映了振動的能量大小，當(dāng)軸承產(chǎn)生異常后，其振動必然增大。軸承正常、異常的判定可以很方便判別。也就是對晚期故障不適應(yīng)。圖 (a)為理想的 故障微沖擊脈沖信號 F(t)，它在 時域上的脈寬極窄，幅值很小， 而脈沖的頻率成分很豐富。 圖 7—7為 204型軸承加了 30N軸向力， 在試驗(yàn)裝置上進(jìn)行測試分析的結(jié)果。通過比較可以看出， 當(dāng)出現(xiàn)故障后譜圖上有較高階諧波。 軸上的齒輪等零件的振動也會受到軸承振動的影響，導(dǎo)致自身的振動出現(xiàn)幅值增大，諧頻成分增多的現(xiàn)象。因此軸承故障的倒頻譜診斷方法可以提供有效的預(yù)報信息。 b） 26架底座剛度弱（有松動、裂紋等），被外力所激起的振動 。 序號 故 障 信 號頻率 (Hz) 計(jì) 算 特 征頻率 (Hz) 振幅 絕對誤差 （ Hz） 相對誤差 % 可信度 % 故障部位及性質(zhì)分析 1 = 2 = 20軋機(jī)拆檢結(jié)果 圖 7－ 19 圖 7－ 20 圖 7－ 21 7． 4 滾動軸承故障診斷案例 ? 實(shí)例 3 2022年 12月 15日 ，唐山鋼鐵公司高速線材軋機(jī)的增速箱振動異常升高的故障診斷 。圖 7－ 26是吐 絲機(jī)傳動簡圖。 2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日數(shù)值日期吐絲機(jī)水平測點(diǎn)峰值系數(shù)趨勢a35圖 7－ 28 峰 值 系數(shù)趨勢圖 (3) 軋 a35測點(diǎn)峭度指標(biāo)趨勢圖 由圖 7－ 29可見，在 2～ 6月份軋 ，吐絲機(jī) a35測點(diǎn)峭度在 4月 13日之前維持在 5以下，到 4月 16日達(dá)到 14，此后到 5月 25日之間一直維持在 ，軸承在正常狀態(tài)下的峭度為 3左右，說明吐絲機(jī)在 4月 13日（ ）時已有故障隱患了，到 5 月 25日后吐絲機(jī) a35測點(diǎn)峭度又降到 5以下，說明此時軸承到已經(jīng)損壞了。 序號 故障信號頻率 (Hz) 計(jì)算特征頻率 (Hz) 振幅 絕對誤差 （ Hz） 相對誤差% 可信度 % 故障部位及 性質(zhì)分析 1 100 II軸軸頻 2 100 2 II軸軸頻 3 100 3 II軸軸頻 4 90 5 II軸軸頻 5 100 7 II軸軸頻 3． a35測點(diǎn)峰值上升非常大時的時域波形及頻譜圖 (軋 ) 圖 7－ 33 吐絲機(jī) 06年 5月 6日 10： 00時域和頻域波形圖 特征頻率表 3 特征頻率表 3（圖 7－ 33 軋 ： 1063r/min） 吐絲機(jī) a35測點(diǎn) 譜圖數(shù)據(jù) ) 圖 7－ 33顯示為吐絲機(jī) 5月 6日 10： 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。 (1) 吐絲機(jī) II軸在初期（ 4月份）有輕微松動故障征兆，實(shí)質(zhì)是軸承定心劣化。 附圖：軸承（型號 10284776）損壞照片如下： 圖 7－ 3 軸承內(nèi)外圈損壞照片 圖 7－ 3 吐絲機(jī) II高速軸