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第八章：滚动轴承的故障及诊断 8.1 滚动轴承的主要故障 8.2 滚动轴承振动信号的特征 8.3 滚动轴承故障监测与诊断方法 8.1 滚动轴承的主要故障 一.疲劳剥落 1、原因： 在滚动轴承中，滚道和滚动体表面由于交变载荷 的作用，首先在表面下最大剪应力处形成裂 纹，继而扩展到接触表面，使表面发生剥落 坑，最后发展到大片剥落。 2、后果：疲劳剥落会造成运行时的冲击载荷、 振动和噪声。在正常工作条件下，疲劳剥落是 滚动轴承失效的主要原因。 一般所说的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿 命。轴承的寿命试验就是疲劳试验。 1 二、磨损 1、原因： (1)滚道和滚动体的相对运动及异物侵入而引起表 面磨损； (2)润滑不良。 2、后果： (1) 轴承游隙增大； (2)表面粗糙度增加； (3)运转精度降低； (4)振动、噪声增大。 三、压痕 1、原因： (1) 轴承受到过大的冲击载荷或静载荷； (2)因热变形引起额外载荷； (3)硬度很高的异物侵入。 2、后果： (1)运行时产生剧烈振动和噪声； (2)压痕引起的冲击载荷进一步引起压痕 附近表面的剥落。 2 四、腐蚀 1、原因： (1)润滑油、水份、湿气的化学腐蚀； (2) 电腐蚀：轴承表面有电通过时，使表面 产生点蚀； (3)微振腐蚀：外圈与孔或内圈与轴有微小 的相对运动时产生锈蚀。 2、后果： 表面出现麻点、凹坑、锈斑等。 五、断裂 原因： (1)载荷过大引起轴承零件破裂 (2)磨削、热处理，装配引起的残余应力； (3)工作时热应力过大； (4)装配不当。 3 六、胶合 胶合即：一个表面上的金属粘附到另一个表面上 的现象。 原因：润滑不良、高速重载下摩擦发热在短时间 内达到很高的温度。 结果：导致表面烧伤及胶合。 七、保持架损坏 原因：装配不当引起保持架变形。 结果：增加保持架上滚动体之间的摩擦； 滚动体卡死； 保持架与内外圈发生摩擦。 8.2 滚动轴承振动信号的特征 一、轴承零件的振动固有频率 ⎧外部振源引起的 滚动轴承的振动⎨ ⎩本身的结构特点及缺陷引起的 1、轴承圈在自由状态下径向弯曲振动的固有频 率 当轴承结构不合适或有缺陷时，外部振源激发 各元件以其固有频率振动。 固有频率与材料、外形、质量有关，与振动及 轴的回转频率无关。 4 一、轴承零件的振动固有频率 2 k k − EIg 1、轴承圈在自由状 ( 1) 4 态下径向弯曲振 f 0 × 2 动的固有频率 2π k 2 +1 D ρA 式中：k——振动阶数，k ＝2 ，3，… E——弹性模量； I——套圈横截面的惯性矩，m4 ρ——密度，钢为7.86 ×10－6kg/m3 2 A——套圈横截面面积，A ≈bh mm ， b轴承宽，h套圈厚