轴承振动以及轴承故障的特征分析.pdf

### 轴承振动及故障特征分析 #### 一、滚动轴承概述 滚动轴承作为机械设备中的关键部件之一，其精度通常比其他机械零件高出许多，一般仅为其他零件公差的十分之一。然而，在实际应用中，仅有大约10%到20%的轴承能够达到设计预期的使用寿命，这主要是由于各种因素导致的过早损坏。 #### 二、滚动轴承类型 常见的滚动轴承类型包括： - **深槽球轴承**：适用于高速旋转场合，能承受径向载荷。 - **针轴承**：具有较小的横截面，适用于紧凑空间。 - **角接触球轴承**：能够同时承受径向和轴向载荷，适用于需要较高刚性的场合。 - **圆锥滚子轴承**：能承受较大的径向载荷和单向轴向载荷。 - **圆柱滚子轴承**：主要用于承受径向载荷，径向承载能力较强。 - **球面滚子轴承**：具有较高的承载能力和良好的对中性能。 #### 三、轴承过早损坏的原因 滚动轴承过早损坏的主要因素之一是过大的动载荷，特别是振动。理论上，作用在轴承上的动载荷越大，其寿命越短。具体来说，轴承的理论寿命与承受的负载呈三次方反比关系。此外，还有一些其他因素会缩短轴承的使用寿命，包括但不限于： - **不平衡**：不平衡的质量会导致离心力的产生，从而加剧轴承的损坏。 - **不对中**：轴承的不对中会导致额外的侧向载荷，加速轴承的磨损。 - **松动**：配合松动会导致轴承组件之间的相对运动，进一步加剧磨损。 - **润滑问题**：润滑不当或使用错误的润滑剂，以及污染物的存在都会严重影响轴承的性能。 - **储存不当**：轴承在储存过程中可能会受到潮湿的影响，导致生锈。 - **运输和使用过程中的损伤**：运输或使用过程中可能发生的碰撞和划伤也会影响轴承的寿命。 - **错误选型**：使用了不适合特定工作条件的轴承型号。 - **安装不当**：错误的安装方法也会导致轴承损坏。 #### 四、轴承故障监测与诊断 为了提高轴承的使用寿命并减少非计划停机时间，对滚动轴承进行状态监测至关重要。有效的监测手段包括： - **正确采集轴承振动特征信号**：通过振动分析可以检测到轴承早期的故障迹象。 - **分析振动特征信号**：利用频谱分析等技术来识别具体的故障模式。 - **利用高频包络解调信号处理技术**：该技术可以帮助更准确地识别轴承内部的微小损伤。 - **选择合适的监测参数**：例如振动速度、冲击脉冲和解调谱等指标，这些参数可以帮助工程师更好地理解轴承的工作状态。 #### 五、轴承故障的原因及其解决方法 - **过负荷**：包括过紧配合、布氏硬度凹痕和预负荷等，解决方法是减少负荷或重新设计。 - **过热**：表现为滚道、球和保持架的颜色变化，可能导致材料硬度下降，解决方法是控制温度避免过高。 - **布氏硬度凹痕**：当负荷过大时会出现此类凹痕，解决方法是改善设计以减轻负荷。 - **伪布氏硬度凹痕**：表明外部振动严重，解决方法是采取隔振措施和使用抗摩擦添加剂。 - **正常疲劳失效**：表现为滚道和滚动体上的龟裂，解决方法是更换轴承或设计具有更长疲劳寿命的轴承。 - **反向载荷**：对于仅能承受单向轴向载荷的角接触轴承，反向载荷会导致应力增加，解决方法是确保正确的载荷方向。 - **污染**：是轴承失效的一个重要原因，解决方法包括保持清洁环境和使用适当的润滑剂。 - **润滑油失效**：表现为滚道和滚子的变色，解决方法是确保充足的润滑并控制温度。 - **腐蚀**：表现为红棕色区域，解决方法是避免接触腐蚀性流体和气体。 - **不对中**：表现为滚道边缘的磨损痕迹不平行，解决方法是调整对中度。 - **配合松动**：会导致配合部件间的相对运动，解决方法是确保紧密配合以避免松动。 通过对滚动轴承故障的原因进行深入分析，并采取相应的预防措施，可以有效延长轴承的使用寿命，减少设备维护成本，提高生产效率。