呂維杰

（秦皇島美鋁渤海鋁業(yè)有限公司，河北 秦皇島 066003）

振動分析技術(shù)日漸成熟，已廣泛運用到設(shè)備管理中。特別是冶金工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的更為廣泛。滾動軸承是冶金工業(yè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備中應(yīng)用最廣的機械零件，也是最易損壞的元件之一。旋轉(zhuǎn)機械的許多故障都是與滾動軸承有關(guān)。軸承的工作好壞對機械的工作狀態(tài)有很大的影響，其缺陷會導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生異常振動和噪聲，甚至造成設(shè)備損壞。通過實踐我們對振動分析系統(tǒng)在滾動軸承的故障分析和診斷認(rèn)識有了進(jìn)一步提高。下面對滾動軸承在實際生產(chǎn)中故障和診斷技術(shù)研究方面取得的經(jīng)驗介紹給大家。

1 滾動軸承的故障原因

滾動軸承的早期故障是滾子和滾道剝落、凹坑、破裂、腐蝕和雜物嵌入。產(chǎn)生的原因包括搬運粗心軸向載荷過大，保持架的圓度誤差太大（制造原因），裝配不當(dāng)、對中不良。軸彎曲，軸、保持架精度不高，安裝時沖擊載荷過大，圓柱輥子軸承裝配過因盈量大。潤滑不良，預(yù)壓過大載荷過大，安裝不當(dāng)、不對中、軸承傾斜、軸承選型不正確、潤滑不足或密封失效、負(fù)載不合適以及制造缺陷等。

2 滾動軸承故障頻譜特征和波形特點及其診斷方法

2.1 滾動軸承故障的頻譜和波形特征

徑向振動在軸承故障特征頻率及其低倍頻處有波峰，若有多個同類型故障（內(nèi)滾道、外滾道等），則在故障特征頻率的低倍頻處有較大的峰值。內(nèi)滾道故障特征頻率有邊帶，邊帶間隔為1倍頻的倍數(shù)。滾動體特征頻率處的邊帶，邊帶間隔為保持架故障特征頻率。在加速度頻譜的中高區(qū)域若有峰群突然生出，表明有疲勞故障。徑向診斷時域波形有垂直復(fù)沖擊跡象（有軸向負(fù)載時，軸向振動波形與徑向相同，或者其波峰系數(shù)大于5，表明故障產(chǎn)生了高頻沖擊現(xiàn)象）。

2.2 滾動軸承的故障診斷方法

滾動軸承的振動信號分析故障診斷方法分為簡易診斷和精密診斷兩種。簡易診斷的目的是初步判斷被列為診斷對象的滾動軸承是否出現(xiàn)了故障；精密診斷的目的是要判斷在簡易診斷中被認(rèn)為是出現(xiàn)故障軸承的故障類別及原因。由于滾動軸承自身的特點，一旦損壞，普通維修很難修復(fù)，大多采用更換的維修方式進(jìn)行處理；而精密診斷的主要作用是理論研究和在特殊場合（例如無配件的情況下）判定設(shè)備能夠堅持運行的時間。提高設(shè)備的使用效率。所以一般情況我們采用軸承簡易診斷方法就可以滿足日常設(shè)備維護(hù)的需要。因此下面我重點介紹軸承的簡易診斷法。

2.2.1 簡易診斷法

（1）振幅值診斷法。這里所說的振幅值指峰值XP、平均值X（對于滾動軸承來講，應(yīng)是加1K高通后測得的值）。峰值反映的是某時刻振幅的最大值，因而它使用像表面點蝕損傷之類的具有瞬時沖擊的故障。另外，對于轉(zhuǎn)速較低的情況（如300rpm以下），也常采用峰值進(jìn)行診斷。從參數(shù)的選取上來講，一般的檢測儀器的峰值測量都采用加速度峰值。均值是對時間平均的，它的診斷效果與峰值基本一樣，其優(yōu)點是測量值比較穩(wěn)定；因而它適用于像缺油、磨損之類的振幅隨時間緩慢變化的故障診斷。一般用于轉(zhuǎn)速較高的情況，參數(shù)一般都選擇加速度均值。（2）波形指標(biāo)診斷法。波形指標(biāo)定義為峰值與均值之比（XP｜X）。該值用于滾動軸承簡易診斷的有效指標(biāo)之一。當(dāng)XP｜X過大時，表明滾動軸承可能有點蝕；而XP｜X值過小時，則有可能發(fā)生了磨損。（3）峰值指標(biāo)診斷法。峰值指標(biāo)定義為峰值與均方根值之比（XP｜XRMS）。該值用于滾動軸承簡易診斷的優(yōu)點在于它不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及載荷的影響，也不受傳感器、放大器變化的影響。該值用于點蝕類故障的診斷，通過對峰值指標(biāo)隨時間變化趨勢的檢測，可以有效地對滾動軸承進(jìn)行早期預(yù)報，并能反應(yīng)故障的發(fā)展變化趨勢。當(dāng)滾動軸承無故障時，峰值指標(biāo)為一個較小的穩(wěn)定值，一旦軸承出現(xiàn)了損傷，則會產(chǎn)生沖擊信號，振動峰值明顯增大，但此時均方根值尚明顯的增大，故XPXrms增大；故當(dāng)故障不斷擴展，峰值逐漸達(dá)到極限值后，均方根值則開始增大，XP｜XRMS逐步減小，直至恢復(fù)到無故障的大小。

2.2.2 滾動軸承的精密診斷方法簡介

包絡(luò)解調(diào)分析法。包絡(luò)解調(diào)的概念，許多故障的振動信號表現(xiàn)為幅度調(diào)制，一般其載波信號是系統(tǒng)自由振蕩信號及各種干擾信號頻率，而調(diào)制信號即包絡(luò)線多為故障信號，包絡(luò)解調(diào)就是對信號進(jìn)行解調(diào)分離提取出包絡(luò)信號，再分析它的特征頻率和幅值。就能準(zhǔn)確可靠地診斷出軸承和齒輪的疲勞缺齒和剝落。對于滾動軸承的診斷是將由加速度傳感器獲得的加速度信號經(jīng)過1KHZ的高通濾波器去除低頻信號后，對其進(jìn)行包絡(luò)處理，將調(diào)制信號移至低頻，最后進(jìn)行頻譜分析，以找出信號的特征頻率。

3 應(yīng)用實例

美鋁渤海公司采暖給水泵檢測報告：

設(shè)備名稱：注水泵；設(shè)備編號：2#；測點名稱：泵 B；采樣時間：20081024