馬建勇，彭程程，畢懿琳，杜 鑫，俞林浩

（1.浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興312073；2.珈藍(lán)電力科技有限公司，浙江 杭州 310000）

引言

滾動軸承是機(jī)械設(shè)備非常重要的組成部分，是非常關(guān)鍵的動力樞紐，輸煤皮帶機(jī)的滾動軸承良好與否，決定著輸煤皮帶機(jī)的運(yùn)輸效率和質(zhì)量。在工作過程中，軸承或多或少都會造成一定的磨損，反映為滾動軸承部位發(fā)熱以及產(chǎn)生異響，相關(guān)工作人員如果能夠及時發(fā)現(xiàn)滾動軸承的問題，采取相應(yīng)的措施，就可以減少不必要的損失，否則將影響滾動軸承的工作效能。滾動軸承的更換不易，更換成本也高，更會造成輸煤機(jī)停工，最關(guān)鍵的是缺陷不會只出現(xiàn)一個，只出現(xiàn)一次，更換后還是可能會發(fā)生同樣的問題，如果一旦發(fā)生而不迅速確診并加以控制，后果是比較嚴(yán)重的。因此，相關(guān)工作人員和維護(hù)人員要對此加以重視，及時發(fā)現(xiàn)滾動軸承部位表現(xiàn)出來的問題，采用科學(xué)合理的方法去診斷分析并處理。

1 滾動軸承故障說明

1.1 滾動軸承故障外在表現(xiàn)

滾動軸承是非常關(guān)鍵的動力樞紐，滾動軸承如果出現(xiàn)故障，勢必影響到輸煤皮帶的工作效率和質(zhì)量。另外，滾動軸承的更換不易、更換成本較高，都會帶來負(fù)面影響，因此加大對滾動軸承故障的重視，意義重大。滾動軸承故障的外在表現(xiàn)，無非就是“溫度升高”以及“產(chǎn)生異常響聲”兩個，嚴(yán)重者會導(dǎo)致軸承內(nèi)外圈突然斷裂，設(shè)備報(bào)廢的情況。不過滾動軸承故障一般不會嚴(yán)重到報(bào)廢直接停機(jī)的地步，因此這里僅對“溫度升高”和“產(chǎn)生異響”兩個方面進(jìn)行說明。在滾動軸承工作過程中，機(jī)械運(yùn)動會產(chǎn)生一定熱量，但熱量控制應(yīng)該不燙手，如果熱量控制燙手，就表明溫度過高。同理，滾動軸承工作中也會產(chǎn)生一定響聲，響聲特點(diǎn)應(yīng)該是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輕快、無停滯現(xiàn)象，如出現(xiàn)刺耳的、不規(guī)律的、沉重的聲響，則表明出現(xiàn)了異常響聲[1]。

1.2 滾動軸承故障內(nèi)在原因

1）溫度過高的內(nèi)在原因：滾動軸承的溫度升高，代表著滾動軸承的工作負(fù)荷較大，而造成滾動軸承工作符合較大的，可能是“潤滑油”體系的問題，潤滑油的質(zhì)量不足、潤滑油進(jìn)水、潤滑油粘度過高等，都會影響到軸承工作。另外，則可能是“框架壓力”的問題，軸承太緊，或者整個框架不穩(wěn)，會導(dǎo)致工作的負(fù)荷較大。

2）產(chǎn)生異響的內(nèi)在原因：滾動軸承產(chǎn)生異常響動，代表著滾動軸承的工作環(huán)境存在摩擦，如果存在金屬的碰撞，存在砂礫雜物，會造成摩擦產(chǎn)生異響，軸承內(nèi)圈出現(xiàn)傷痕、溝槽等，也會造成摩擦產(chǎn)生異響，軸承安裝松弛，內(nèi)圈與軸的配合間隙過大，也會造成摩擦產(chǎn)生異響[2]。

1.3 滾動軸承故障產(chǎn)生因素

結(jié)合上面提到的滾動軸承外在表現(xiàn)和內(nèi)在原因，其產(chǎn)生故障的因素表現(xiàn)在安裝因素、非正常磨損因素、維護(hù)因素以及外部因素四個方面。

1）安裝因素：滾動軸承的安裝過程中可能發(fā)生安裝不當(dāng)?shù)膯栴}，在長期投入使用過程中，就會處于一個不良的工作環(huán)境中，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)故障，比如滾動軸承安裝得太緊，那么在工作中就會形成較大的張應(yīng)力；如果滾動軸承的內(nèi)圈與軸的配合間隙過大，那么工作的時候不穩(wěn)固，就會造成碰撞加劇，產(chǎn)生過多耗損，外圈與軸承孔配合間隙過大，也會不穩(wěn)固，造成碰撞，加劇磨損[3]。

2）非正常磨損因素：在機(jī)械設(shè)備長期投入使用過程中，自然而然會產(chǎn)生磨損，很多情況都是不可逆的磨損，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的性能下降，而煤礦企業(yè)要做的，就是要將磨損控制在允許范圍之內(nèi)。對于非正常磨損，指的是過度的磨損，軸承里面進(jìn)去砂礫或者其他異物，會加劇磨損，軸承的內(nèi)外圈的配合間隙，或許會隨著使用的加劇，出現(xiàn)一定松動或緊張，也會加劇磨損，內(nèi)外圈滾道偏斜，也會加劇磨損。另外，導(dǎo)致加劇磨損的問題，在于潤滑油系統(tǒng)，潤滑油如果不夠，或者質(zhì)量不足，或者潤滑油進(jìn)水，那么自然會導(dǎo)致摩擦加劇，無法達(dá)到預(yù)期壽命。

3）維護(hù)因素：滾動軸承在使用過程中總會發(fā)生一些問題，產(chǎn)生一些磨損或者工作環(huán)境不良的問題，相關(guān)煤礦企業(yè)需要構(gòu)建完善的維護(hù)機(jī)制，通過維護(hù)來盡可能保證滾動軸承的良好，保證工作環(huán)境的穩(wěn)定，如果缺乏維護(hù)，那么產(chǎn)生故障的概率就會增大。一些煤礦企業(yè)對于設(shè)備維護(hù)存在不重視的問題，維護(hù)信息不完整、維護(hù)部門和人員不到位，缺乏科學(xué)、完善的維護(hù)機(jī)制，從而導(dǎo)致維護(hù)質(zhì)量不足，加大故障發(fā)生可能性。

4）外部影響：外部因素比如皮帶的打滑，一般來說皮帶的打滑不會對滾動軸承造成影響，但是如果軸承的內(nèi)外圈如果比較松的情況下，皮帶打滑是會對滾動軸承造成影響的，使其磨損加劇。

2 滾動軸承故障診斷方法

對于滾動軸承故障，診斷方法可以分為簡易診斷法以及深入診斷法，簡易診斷法包括聽聲診斷法、溫度診斷法以及經(jīng)驗(yàn)診斷法，而深入精細(xì)診斷法包括信號角度分析法、包絡(luò)解調(diào)分析法、人工智能學(xué)習(xí)等，這里進(jìn)行逐一分析。

2.1 簡易診斷方法（常對故障后期來說）

1）聽聲診斷法：如果滾動軸承發(fā)生故障，一定會有外在的表現(xiàn)形式，這時候就可以根據(jù)滾動軸承發(fā)生故障的類型來進(jìn)行簡易的檢查，根據(jù)不同的外在表現(xiàn)形式，有著不同故障類型。對于發(fā)生異常響聲的滾動軸承部位，現(xiàn)場工作人員和維護(hù)人員可以進(jìn)行簡單的檢查。

2）溫度診斷法：感受一下滾動軸承部位的溫度，如果感覺到滾動軸承的溫度較高，那么第一時間反映是潤滑油系統(tǒng)的問題，潤滑油系統(tǒng)未能發(fā)揮作用，導(dǎo)致摩擦力變大，滾動軸承的工作不良，發(fā)熱加劇。除此之外，就看一看軸承內(nèi)外圈配合間隙是不是太緊了，太緊的話也會導(dǎo)致摩擦力變大，加劇發(fā)熱情況。

3）經(jīng)驗(yàn)判斷法：對于皮帶機(jī)的滾動軸承故障來說，往往是具有連續(xù)性的，有的時候核心問題沒有得到解決，只是更換了滾動軸承，滾動軸承上可能會繼續(xù)發(fā)生問題，那么依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷，對問題進(jìn)行檢查，從而優(yōu)化診斷結(jié)果。

2.2 深入診斷方法（常對故障初期來說）

首先說一下滾動軸承故障診斷的難點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)滾動軸承位于復(fù)雜裝備內(nèi)部時，我們所采集的振動信號往往是很多成分的混疊，即包含著大量的冗余噪聲信息，這給傳統(tǒng)故障診斷方法造成了挑戰(zhàn)，那么深入性的診斷方法，本質(zhì)上都是在做消除冗余特征，提高強(qiáng)噪聲下的故障診斷效果，從而依據(jù)優(yōu)良的算法來診斷滾動軸承是否存在故障，可以用來對沒有表現(xiàn)出溫度升高、產(chǎn)生異響的滾動軸承，來分析其故障情況。

1）信號分析法：從信號分析角度去做軸承診斷，即是找軸承的故障特征頻率，軸承故障有內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架。信號處理的本質(zhì)是收集振動信號，本質(zhì)思想是在復(fù)雜信號中提取軸承的故障特征頻率。采集軸承振動信號，并對信號進(jìn)行頻域分析，觀察信號的頻率成分，可以根據(jù)軸承相關(guān)尺寸去計(jì)算軸承的故障特征頻率，若出現(xiàn)某一組件故障頻率及其倍頻，則相應(yīng)組件出現(xiàn)故障（適用于單一故障，復(fù)合故障診斷效果不佳）。FFT分析是常見的手段，將時域信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域，以FFT為變種的各種方法，小波、EMD、TQWT、EWT和VMD等等都是信號處理方法，其目的都是為了找到隱藏在復(fù)雜信號內(nèi)部的故障特征頻率。

2）人工智能學(xué)習(xí)：在大數(shù)據(jù)時代，人工智能學(xué)習(xí)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，收集皮帶機(jī)滾動軸承故障的大數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行深度模擬學(xué)習(xí)，精準(zhǔn)識別故障。

3 避免滾動軸承產(chǎn)生故障的策略

3.1 確保安裝的科學(xué)性

要想避免皮帶機(jī)滾動軸承產(chǎn)生故障，就需要注意滾動軸承安裝的科學(xué)性，一方面要保證滾動軸承材料，應(yīng)保證質(zhì)量合格，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際需求，按照規(guī)范去設(shè)計(jì)安裝，檢查滾動軸承尺寸及規(guī)格，避免出現(xiàn)游隙問題，如果出現(xiàn)一些劣質(zhì)軸承，自然會加大故障發(fā)生的可能性。另一方面，在安裝的過程中，要對軸承的每一個安裝細(xì)節(jié)進(jìn)行把控，重點(diǎn)對內(nèi)外圈的配合間隙進(jìn)行分析，內(nèi)外圈的配合間隙過大或過小，都會造成非常不良的影響[9]。

3.2 確保潤滑油系統(tǒng)的完好

潤滑油系統(tǒng)也是造成滾動軸承出現(xiàn)故障的原因之一，且是很容易出現(xiàn)的原因，那么落實(shí)對潤滑油系統(tǒng)的管理，選擇優(yōu)質(zhì)的潤滑油，定期對潤滑油進(jìn)行檢查，避免斷油情況。另外，要減少潤滑油進(jìn)水的情況發(fā)生率。

3.3 落實(shí)維護(hù)機(jī)制

煤礦企業(yè)應(yīng)對滾動軸承故障重視起來，落實(shí)維護(hù)機(jī)制，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度，加強(qiáng)日常維護(hù)管理機(jī)制，將責(zé)任落實(shí)到人，嚴(yán)格做好日常維護(hù)、定期維護(hù)、不定期檢測等維護(hù)防治工作。另外，不斷加強(qiáng)操作和維護(hù)人員的技能培養(yǎng)，需要操作和維護(hù)人員了解滾動軸承問題的表現(xiàn)以及內(nèi)在原因，掌握故障防治以及故障快速排查維修技能，相關(guān)煤礦企業(yè)需要構(gòu)建長效的維護(hù)培訓(xùn)機(jī)制才行[10]。

4 結(jié)語

機(jī)械設(shè)備在長期使用情況下必然會產(chǎn)生磨損情況，對于輸煤皮帶機(jī)來說，滾動軸承發(fā)生故障，將對皮帶機(jī)工作帶來直接影響，必須做好檢測才行，了解不同類型故障，找準(zhǔn)故障原因，構(gòu)建完善的故障維護(hù)機(jī)制。滾動軸承的故障一般為溫度升高以及產(chǎn)生異響，診斷方法簡易診斷法以及深入診斷法，簡易診斷法包括聽聲診斷法、溫度診斷法以及經(jīng)驗(yàn)診斷法，而深入精細(xì)診斷法包括信號角度分析法、包絡(luò)解調(diào)分析法、人工智能學(xué)習(xí)等。