机械故障诊断技的术7滚动轴承故障诊断.ppt

第七章滚动轴承故障诊断 7.1滚动轴承的失效形式 7.2滚动轴承的振动机理与信号特征 7.3滚动轴承信号分析方法 7.4滚动轴承故障诊断案例 实例1宣化钢铁公司高速线材轧机26架 实例2宣化钢铁公司高速线材轧机20架 实例3唐山钢铁公司高速线材轧机的增速箱 实例4安阳钢铁公司高速线材轧制线上吐丝机  7.1滚动轴承的失效形式 7.1.1滚动轴承的磨损失效 磨损是滚动轴承最常见的一种失效形式。在 滚动轴承运转中,滚动体和套圈之间均存在滑动 ,这些滑动会引起零件接触面的磨损。尤其在轴 承中侵入金属粉末、氧化物以及其他硬质颗粒时 则形成严重的磨料磨损,使之更为加剧。另外 ,由于振动和磨料的共同作用,对于处在非旋转 状态的滚动轴承,会在套圈上形成与钢球节距相 同的凹坑,即为摩擦腐蚀现象。如果轴承与座孔 或轴颈配合太松,在运行中引起的相对运动,又 会造成轴承座孔或轴径的磨损。当磨损量较大时 ,轴承便产生游隙噪声,振动增大。  7.1.2滚动轴承的疲劳失效 在滚动轴承中,滚动体或套圈滚动表面由于接触负 荷的反复作用,表层因反复的弹性变形而致冷作硬化,下 层的材料应力与表层出现断层状分布,导致从表面下形成 细小裂纹,随着以后的持续负荷运转,裂纹逐步发展到表 面,致使材料表面的裂纹相互贯通,直至金属表层产生片 状或点坑状剥落。轴承的这种失效形式称为疲劳失效。 随着滚动轴承的继续运转,损坏逐步增大。因为脱落 的碎片被滚压在其余部分滚道上,并给那里造成局部超负 荷而进一步使滚道损坏。轴承运转时,一旦发生疲劳剥落 ,其振动和噪声将急剧恶化。  7.1.3滚动轴承的腐蚀失效 轴承零件表面的腐蚀分三种类型。一是化学 腐蚀,当水、酸等进入轴承或者使用含酸的润滑 剂,都会产生这种腐蚀。二是电腐蚀,由于轴承 表面间有较大电流通过使表面产生点蚀。三是微 振腐蚀,为轴承套圈在机座座孔中或轴颈上的微 小相对运动所至。结果使套圈表面产生红色或黑 色的锈斑。轴承的腐蚀斑则是以后损坏的起点。  7.1.4滚动轴承的塑变失效 压痕主要是由于滚动轴承受负荷后,在滚动 体和滚道接触处产生塑性变形。负荷过量时会在 滚道表面形成塑性变形凹坑。另外,若装配不当 ,也会由于过载或撞击造成表面局部凹陷。或者 由于装配敲击,而在滚道上造成压痕。  7.1.5滚动轴承的断裂失效 造成轴承零件的破断和裂纹的重要原因是由 于运行时载荷过大、转速过高、润滑不良或装配 不善而产生过大的热应力,也有的是由于磨削或 热处理不当而导致的  7.1.6滚动轴承的胶合失效 滑动接触的两个表面,当一个表面上的金属 粘附到另一个表面上的现象称为胶合。对于滚动 轴承,当滚动体在保持架内被卡住或者润滑不足 速度过高造成摩擦热过大,使保持架的材料粘 附到滚子上而形成胶合。其胶合状为螺旋形污斑 状。还有的是由于安装的初间隙过小,热膨胀引 起滚动体与内外圈挤压,致使在轴承的滚道中 生胶合和剥落  7.2滚动轴承的振动机理与信号特征 引起滚动轴承振动的因素很多。有与部件有关的振动,也有与制造 质量有关的振动,还有与轴承装配以及工作状态有关的振动。 如图7一1所示,我们通过对轴承振动的剖析,找出激励特点,并通 过不同的检测分析方法的研究,从振动信号中,获取振源的可靠信息, 用以进行滚动轴承的故障诊断。 M 图7-1滚动轴承振动的时域信号 (a)新轴承的振动波形(b)表面劣化后的轴承振动波形  7.2.1轴承刚度变化引起的振动 当滚动轴承在恒定载荷下运转时 如图7—2),由于其轴承和结构所决 定,使系统内的载荷分布状况呈现周 期性变化。如滚动体与外圈的接触点 的变化,使系统的刚度参数形成周期 的变化,而且是一种对称周期变化, 从而使其恢复力呈现非线性的特征。 由此便产生了分数谐波振动 图7—2滚动轴承刚度的变化 此外,当滚动体处于载荷下非对 称位置时,转轴的中心不仅有垂直方向的,而且还有水平方向的移动。这 类参数的变化与运动都将引起轴承的振动,也就是随着轴的转动,滚动体 通过径向载荷处即产生激振力。 这样在滚动轴承运转时,由于刚度参数形成的周期变化和滚动体产生 的激振力及系统存在非线性,便产生多次谐波振动并含有分谐波成分,不 管滚动轴承正常与否,这种振动都要发生。然而,振幅则不同。  7.2.2由滚动轴承的运动副引起的振动 当轴承运转时,滚动体便在内外圈之间滚动。轴承的滚 动表面虽加工得非常平滑,但从微观来看,仍高低不平,特 别是材料表面产生疲劳斑剥时,高低不平的情况更为严重 滚动体在这些凹凸面上转动,则产生交变的激振力。所产生 的振动,既是随