机械故障诊断—第五章_滚动轴承的故障诊断.ppt

第五节 滚动轴承的其它诊断方法 主要有光纤监测、声学诊断、温度监测、接触电阻法（或油膜电阻法）等。 ☆声学诊断法包括声音和声发射两种。声音诊断是用—根听音棒直接听取轴承中传送出的声音以判断异常，因而不受外部杂音的影响而广泛采用；声发射诊断法是利用轴承元件有剥落、裂纹或在运行中由于润滑不良或工作表面胶合时，就会产生不同类型的声发射现象而对其故障进行诊断。 ☆轴承若发生某种损伤，温度便会发生变化。因此，利用温度也可以诊断轴承异常情况。但其效果较差。因为当温度明显上升时，异常已相当严重。所以该方法常用来监视轴承是否超过某个温度限，用来防止轴承产生损伤。 一 、接触电阻法 接触电阻法所依据的基本原理和振动测量完全不同。它是与振动监测法相互补充的一种监测诊断技术。 旋转中的滚动轴承。出于在滚道与滚动体之间形成油膜，内外圈之间有很大电阻。在润滑状态恶化或轨道面或滚动面上产生破损．油膜就被破坏。正常状态的轴承，其油膜厚度至少是表面粗糙程度的四倍，因此轴承内、外圈之间的平均电阻值高达1000000欧，当轴承零件出现剥落、腐蚀、裂纹或磨损时，油膜被破坏，接触电阻下降至零欧附近。 接触电阻法的监测原理如图所示，依照电阻测量原理，滚动轴承的内外圈之间需加微小的电压，一般为1v左右。 接触电阻法进行轴承的监测诊断，简单易行，明确迅速。但在使用时应注意下面三点： 1 转速低时，不能使用此法，因为这种工况下，滚道与滚动体间的油膜也可能被破坏； 2 旋转轴和外壳必须绝缘； 3 对表面剥落、裂纹、压痕等异常监测能力不好。 二、光纤监测技术 1 光纤监测的基本原理 2 光纤监测法的优点 1) 光纤位移传感器具有高的灵敏度(50mV/mm)，外形细长，便于安装。 2) 可减小或消除振动传递通道的影响，从而提高信噪比。 3) 可以直接反映滚动轴承的制造质量、工作表面磨损程度、轴承载荷、润滑和间隙的情况。 3 光纤监测技术的监测指标 光纤监测技术采用的监测指标，包括均方根幅值、峰值均方根幅值比和轴承速率比等。均方根幅值RMS指标特别适合于轴承工作表面由于磨损而变粗糙的磨损程度评价。 对于峰值均方根幅值比PK/RMS：当PK/RMS〉1.5时，一般就可以认为轴承零件上有局部缺陷产生。 轴承速率比BSR：其定义为钢球通过频率与轴的回转频率之比。BSR值取决于轴承的载荷和间隙大小以及轴承润滑状况。BSR值偏高时可能是载荷过高、润滑不良或者轴承间隙过大。这样，利用BSR值可以说明机器中轴承的运转性能。由于载荷是由钢球与滚道传递的，当钢球通过监测点时，滚道将以钢球的接触点为中心产生弹性变形区。这样，光纤传感器可以直接测量这一变形，从而确定钢球的通过频率。而轴的回转频率则需要另外加以测定。 振动监测和接触电阻监测对于不同的轴承缺陷敏感程度不一样，振动监测法对剥落、坑比较敏感，而接触电阻法对磨损、腐蚀等这一类缺陷比较敏感。两者是相互补充的。 1976年，日本新日铁株式会社研制了MCV系列机器检测仪(MachineChecker)，可分别在低频、中频和高频段检测轴承的异常信号。同时推出的就有油膜检查仪，利用超声波或高频电流对轴承的润滑状态进行监测，探测油膜是否破裂，发生金属间直接接触。 光纤监测是一种直接从轴承套圈表面提取信号的诊断技术。其原理如图所示，用光导纤维束制成的位移传感器，包含有发送光纤束1和接收光纤束2。光线由发送光纤束经过传感器端面与轴承套圈表面的间隙，反射回来，再由接收光束接收，经过光电元件转换为电压输出，间隙量d改变时，导光锥3照射在轴承表面的面积和反光锥4接收反射光束的面积产生变化，因而转换后的输出电压也随之改变。传感器输出电压一间隙量特性曲线如右图所示。 光纤特性曲线前侧开始有一段线性区上，这是由于导光锥照射在轴承表面的面积越来越大，接收光纤束所接收的照度不断增大，直到达到峰值为止。此后，当间隙量进一步增大时，接收光纤所接收的照度与间隙的平方成反比，其输出电压逐渐下降。 图5－22 高线轧机的传动机构示意图 第六节 滚动轴承故障诊断案例 例5-1 　　　2005年1月31日，宣化钢铁公司高速线材轧机的26架出现振动异常。图7－10为高线轧机的传动机构示意图。 1）频谱分析图: 图5－23 26架轧机振动频谱图 2）数据分析： 　表5－1 数据分析表（测量转速1100rpm；推导转速1078.2rpm） 序号 故障特征频率（Hz） 误 差 振 幅 (m/S2) 特 征 描 述 测量值