测试技术在轴承故障检测的应用.ppt

* 测试技术在检测轴承故障中的应用 * 轴承是机械系统中重要的支承部件，其性能与工况的好坏直接影响到与之相连的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整台设备的性能。 根据工作原理的不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。在此，仅讨论滚动轴承的故障检测技术。 * 滚动轴承常见的异常现象 由于使用条件和工作环境的不同，滚动轴承常 会发生磨损、压痕、点蚀、表面剥落、破损、 胶合、烧损等多种异常现象。造成上述异常现 象的主要原因有： 落入异物（最常见） 润滑不良 内外环倾斜 保持架受载 异常推力载荷 装配不良 * 检测的原理 根据所监测频带的不同，主要分为低频诊断和高 频诊断。 低频诊断：主要针对各元件缺陷的旋转特征频率 进行 高频诊断：着眼于滚动轴承存在缺陷时所激发的 各元件的固有频率振动 * 故障检测原理 低频诊断和高频诊断在原理上没有太大的差别，都要通过频谱分析等手段，找出不同元件（内滚道、外滚道、滚动体等）的故障特征频率，以此判断滚动轴承的故障部位及其严重程度。 * 测试系统的组成 测试传感器 信号调理器 信号记录仪 信号输入 信号分析与处理 结果输出 * 根据要求，所需传感器要能测量振动参量。 测振传感器主要分为： 振动位移传感器：0-10KHz(电涡流位移传感器) 振动速度传感器：2-10KHz(磁电式速度传感器) 振动加速度传感器：0-50KHz(压电加速度传感器) 检测传感器的选用 * 涡流式位移传感器 涡流式位移传感器是一种非接触式传感器，其头部有一线圈与谐振电容并联，构成并联谐振回路，当通有交变电流的传感器线圈靠近被测导体(振动体)表面时，在导体的表面产生感应电流——电涡流。导体与传感器之间间隙越小，传感器线圈的电感量就越小。它的输出电压是电感的函数，因此导体与传感器之间间隙变化时，测得输出电压值就可获得间隙值。 * 涡流式位移传感器 * 涡流式位移传感器 主要特点： 它与被测点没有接触，出此它特别适用于旋转轴的振动量测。它的灵敏度高，结构尺寸小，对环境影响不敏感。 * 磁电式速度传感器 磁电式速度传感器是一种动因式(磁电式)的传感器，当传感器勺结构一起振动或传感 器动圈上的顶杆与结构相连时，由于结构的振动，使传感器的动圈在磁场中产生运动，切割磁力线而产生感应电动势。 感应电动势的大小与动圈运动 速度成正比。因此，通过感应 电动势的量测即可确定结构的 振动速度。 * 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器简称压电加速度计，当它与结构一起振动时，传感器内质量块在加速度作用下将产生惯性力而使晶体片加压，由于于晶体片的压电效应而产生电荷， 在一定的压力范围内，输 出电荷与加速度成正比。 所以通过对压电加速度计 输出电荷的量测即可确定 加速度的大小。 * 传感器选用原则 在实际测试工作中，应本着可用和优化的原则。具体来说，就是要考虑以下几方面的问题。 测量范围 频响范围 灵敏度 精度 稳定性 * 滚动轴承有异常时的振动特性 各种典型的单一异常形式的振动特性 一、由滚动轴承的构造所引起的振动 (a)轴承元件的受力变形引起的振动 给滚动轴承施加一定的载荷时，由于内外环以及滚动体的受力变形，而使旋转轴的中心发生变动，由此引起的振动的主要频率成分为分 。 * (b)旋转轴弯曲时引起的振动 当旋转轴弯曲或倾斜时，此时发生的振动的主要频率成分为 。 * * 二、滚动轴承的非线性引发的振动 滚动轴承是通过滚道与滚动体的弹性接触来承受载荷的，可以形象地比之为“弹簧”。此‘弹簧”的弹性系数很大，当轴承的润滑状态不良时，就会出现非线弹性，由此而引发振动。其振动的频率为轴的旋转频率 及其谐波 ， ，…和分频 ， ，… 三、滚动轴承损伤(缺陷)而引起的振动 (a)轴承严重磨损引起偏心时的振动 * （b）内环有缺陷时的振动 由于轴承通常有径向间隙而使振动受到轴的旋转频率 (如图 (a)所示)或滚动体的公转频率 (如图 (b)所示)的调制。 * (c)外环有缺陷时的振动 当外环有缺陷时，轴承会产生如下图所示的振动，振动频率为 及其高次谐波 ， ，…