【畢業(yè)論文設(shè)計(jì)】滾動(dòng)軸承的故障診斷

1、摘要abstract第1章緒論3一、滾動(dòng)軸承的失效形式 3二、設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況 6第2章 設(shè)備故障診斷的技術(shù)基礎(chǔ)和振動(dòng)診斷方法 8一、設(shè)備故障診斷的概述8二、設(shè)備故障診斷技術(shù)的分類 9三、振動(dòng)診斷方法概述11四、振動(dòng)診斷的頻域分析方法12第3章 滾動(dòng)軸承的主耍診斷方法 14一、振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)易診斷法14二、振動(dòng)信號(hào)精密診斷法19三、滾動(dòng)軸承故障實(shí)例分析19第4章 滾動(dòng)軸承故障的其它診斷方法 22一、油液分析診斷22二、溫度監(jiān)測(cè)診斷24三、間隙（游隙）監(jiān)測(cè)診斷法25四、光纖維監(jiān)測(cè)診斷法25參考文獻(xiàn)26致謝27滾動(dòng)軸承的故障診斷1=姓名：王超班級(jí)：0801機(jī)電維修摘要：滾動(dòng)軸承是機(jī)械設(shè)備中最

2、常見的零部件，其性能與丄況的好壞直接影響到與z相聯(lián)的轉(zhuǎn) 軸以及安裝在轉(zhuǎn)軸1二的齒輪乃金整個(gè)機(jī)器設(shè)備的性能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在使川軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，大 約冇30%的故障都是由于軸承引起的。因此，研究滾動(dòng)軸承的失效機(jī)理，提出相應(yīng)的預(yù)防和維 護(hù)措施，對(duì)于降低設(shè)備的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備維修周期，提高經(jīng)濟(jì)效益，保證設(shè)備的長(zhǎng)期安全 穩(wěn)定運(yùn)行，均有現(xiàn)實(shí)的意義。滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷方法有：振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)易診斷法，美國(guó)恩泰克 公司開發(fā)的g/se診斷法等。還有其他診斷方法，如：光纖維監(jiān)測(cè)技術(shù)、油污染分析法（光譜測(cè) 定法、磁性磁屑探測(cè)法和鐵譜分析法等）、聲發(fā)射法、電阻法等，重點(diǎn)研究傅里葉變換。關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承：故障；振動(dòng)；診斷fa

3、ult-diagnosis of bearingname： wang chaoclass and grade： 0801 electromechanicalabstract： rolling bearing is the mechanical equipment is the most common parts, its performance and modes of the direct influence on the shaft and the associated with the gear axis installed in the whole machine equipment

4、performance according to statistics, in the use of rotating machine, bearing about 30% of the fault is due to bearing cause therefore, the study of rolling bearings failure mechanism and corresponding preventive and maintenance measures, for reducing the equipment of the cost of maintenance of the e

5、quipment, prolong maintenance cycle, to improve the economic benefit and guarantee the safe and stable operation of the equipment's long-term, all have realistic significance. vibration of rolling bearings diagnosis methods arc: vibration signal simple diagnostics, american grace tektronix compa

6、ny developed the g/se diagnostics, etc. there are other diagnostic methods, such as optical fiber monitoring technology, oil pollution process (spectrometric method, magnetic crumbs detection method and iron spectral analysis, etc.), acoustic emission method, resistance method, key research fourier

7、transformation.key words： bear ing； vibration； fault； diagnosis第1章緒論滾動(dòng)軸承是機(jī)械設(shè)備中最常見的零部件，其性能與工況的好壞直接影響到與之 相聯(lián)的轉(zhuǎn)軸以及安裝在轉(zhuǎn)軸上的齒輪乃至整個(gè)機(jī)器設(shè)備的性能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在使用軸 承的旋轉(zhuǎn)機(jī)械屮，大約冇30%的故障都是由于軸承引起的。一、滾動(dòng)軸承的失效形式1.滾動(dòng)軸承的疲勞失效滾動(dòng)軸承在商接觸應(yīng)力的作用下，通過(guò)多次應(yīng)力循環(huán)后，在套圈或滾動(dòng)體工 作表面的局部區(qū)域產(chǎn)生小片或小塊金屈剝落，形成麻點(diǎn)或凹坑，從而引起振動(dòng), 噪聲增大，磨損加劇，導(dǎo)致不能止常工作的現(xiàn)象稱為接觸疲勞失效，是滾動(dòng)軸承失 效的主要

8、形式。由于材質(zhì)、工作條件、潤(rùn)滑壞境等不同，接觸疲勞失效分為麻點(diǎn)剝落、淺層剝 落、硬化層剝落。滾動(dòng)軸承的疲勞失效損傷結(jié)果是：使?jié)L動(dòng)體或滾幼表而產(chǎn)生剝落坑，并向大片 剝落發(fā)展導(dǎo)致軸承失效，如圖11所示。圖1-1滾動(dòng)軸承疲勞失效2 滾動(dòng)軸承的膠合失效高速重載、潤(rùn)滑嚴(yán)重不足、滾了與套圈滾道或扌當(dāng)邊產(chǎn)生嚴(yán)重滑動(dòng)、軸承游隙過(guò)小摩擦力增大、滾子與保持架兜孔間隙過(guò)小或卡緊等現(xiàn)象都會(huì)造成金屬間的 直接接觸產(chǎn)生固相焊合。當(dāng)漢和強(qiáng)度大于接觸零件任一基本強(qiáng)度，使剪切力高于焊 合強(qiáng)度，在接觸一方或二方的金屬深處產(chǎn)生的局部破壞稱為膠合。滾動(dòng)軸承的膠合失效損傷結(jié)果是：導(dǎo)致表而燒傷，并使金屈從一個(gè)表而從一個(gè) 表面粘附到另一個(gè)

9、表面，如圖12所示。圖1-2滾動(dòng)軸承膠合失效3 滾動(dòng)軸承的磨損失效軸承在工作過(guò)程中rtr丁滾動(dòng)體與內(nèi)外滾道間的滾動(dòng)和滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，保持架與引 導(dǎo)而間的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，引起軸承工作表而金屈不斷損失的現(xiàn)象叫做軸承的磨損。由于軸承工作表面不斷磨損使軸承零件產(chǎn)生尺寸和形狀的變化導(dǎo)致軸承配合間隙 增大，工作表面形貌變壞而喪失旋轉(zhuǎn)精度，由此引起工作溫度升高、振動(dòng)、噪聲、 摩擦力矩增大等，致使軸承不能正常工作的現(xiàn)彖稱為磨損失效。磨損失效與材料性 質(zhì)、粗糙度、潤(rùn)滑狀態(tài)、接觸應(yīng)力、相對(duì)滑動(dòng)率、表面摩擦系數(shù)、速度、溫度及環(huán) 境介質(zhì)等冇著密切聯(lián)系。滾動(dòng)軸承的磨攢失效損傷結(jié)果是：損傷軸承，降低軸承運(yùn)轉(zhuǎn)周期，如圖13所圖1-3滾

10、動(dòng)軸承磨損失效4 滾動(dòng)軸承的燒傷失效滾動(dòng)軸承的燒傷失效損傷結(jié)果：表而局部軟化，降低使用壽命，如圖14所示。滾動(dòng)軸承的燒傷失效損傷特征：滾道面、滾動(dòng)體面、擋邊面變色、軟化、熔體。滾動(dòng)軸承的燒傷失效損傷原因：裝配不當(dāng)，潤(rùn)滑不良。圖1-4滾動(dòng)軸承燒傷失效5. 滾動(dòng)軸承的腐蝕失效銹蝕是滾動(dòng)軸承最嚴(yán)重的問(wèn)題之一，高精度軸承可能會(huì)由于表面銹蝕導(dǎo)致精度 喪失而不能繼續(xù)工作。水分或酸、堿性物質(zhì)直接侵人會(huì)引起軸承銹蝕。當(dāng)軸承停止 工作后，軸承溫度下降達(dá)到霜點(diǎn)，空氣中水分凝結(jié)成水滴附在軸承表面上也會(huì)引起 銹蝕。此外，當(dāng)軸承內(nèi)部有電流通過(guò)時(shí)，電流有可能通過(guò)滾道和滾動(dòng)體上的接觸點(diǎn) 處，很薄的油膜引起電火花而產(chǎn)生電蝕，

11、在表而上形成搓板狀的凹凸不平。滾動(dòng)軸承的腐蝕失效損傷結(jié)果是：表面rtr丁電流、化學(xué)和機(jī)械作用產(chǎn)生損傷， 喪失精度面不能繼續(xù)工作。圖1-5滾動(dòng)軸承腐蝕失效6. 滾動(dòng)軸承的破損失效過(guò)高的載荷會(huì)可能引起軸承零件產(chǎn)生裂紋或斷裂。磨削、熱處理和裝配不當(dāng)都 會(huì)引起殘余應(yīng)力，工作時(shí)熱應(yīng)力過(guò)大也會(huì)引起軸承零件斷裂。另外，裝配方法、裝 配工藝不當(dāng)，也可能造成軸承套圈擋邊和滾子倒角處掉塊。滾動(dòng)軸承的破損失效結(jié)果是：導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，斷裂，使軸承失效，如圖16。1-6滾動(dòng)軸承破損失效7. 滾動(dòng)軸承的壓痕失效由于滾動(dòng)軸承承受的靜載荷過(guò)大，沖擊載荷過(guò)大，界物進(jìn)入引起軸承的壓痕失 效，裝配不當(dāng)，滾道承受載荷不均勻也是引起滾動(dòng)

12、軸承壓痕失效的主要原因。滾動(dòng)軸承的壓痕失效損傷結(jié)果是：導(dǎo)致表面凹凸不平，降低使用壽命，如圖17 所示。圖1-7滾動(dòng)軸承壓痕失效二、設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況對(duì)設(shè)備的故障診斷，實(shí)際上門有工業(yè)生產(chǎn)以來(lái)就己存在。.早期人們依據(jù)對(duì)設(shè) 備的觸摸，對(duì)聲音、振動(dòng)等狀態(tài)特征的感受，憑借工匠的經(jīng)驗(yàn)，可以判斷某些故障 的存在，并提出修復(fù)的措施。例如有經(jīng)驗(yàn)的工人常利用聽棒來(lái)判斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承及 傳子的狀態(tài)。但是故障診斷技術(shù)作為一門學(xué)科，則是本世紀(jì)60年代以后才發(fā)展起 來(lái)的。對(duì)設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展情況，己有不少文獻(xiàn)進(jìn)行了回顧和綜述。最早 開展故障診斷技術(shù)研究的是美國(guó)。美國(guó)1961年開始執(zhí)行阿波羅計(jì)劃后岀現(xiàn)了一系 列設(shè)

13、備故障，促使1967年在美國(guó)宇航局(nasa)倡導(dǎo)下，由美國(guó)海軍研究室(onr) 主持美國(guó)機(jī)械故障預(yù)防小組(hfpg),積極從事故障診斷技術(shù)的研究和開發(fā)1971年 mfpg劃歸美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(nsb)領(lǐng)導(dǎo)，成為一個(gè)宮方領(lǐng)導(dǎo)的組織，下設(shè)故障機(jī) 理研究、檢測(cè)、診斷和預(yù)測(cè)技術(shù)、可靠性設(shè)計(jì)和材料耐久性評(píng)估四個(gè)小組，乎均每 年召開兩次會(huì)議，至今己召開40次會(huì)議.美國(guó)扒械工程師學(xué)會(huì)(asme)領(lǐng)導(dǎo)下的 鍋爐壓力容器監(jiān)測(cè)屮心(nbbi)對(duì)鍋爐壓力容器和管道等設(shè)備的診斷技術(shù)作了大量 研究，制訂了一系列冇關(guān)靜態(tài)設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和故障診斷及預(yù)防的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程, 口前正在研究推行設(shè)備的聲發(fā)射(acoustic e-

14、mission )診斷技術(shù)。其他如johns mitel '公司的超低溫水泵和空壓機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)，spire公司的用于軍用機(jī)械的軸與軸承診 斷技術(shù)，tedego公司的潤(rùn)滑油分析診斷技術(shù)等都在國(guó)際上具有特色.在航空運(yùn)輸 方面，美國(guó)在可靠性維修管理的基礎(chǔ)上，大規(guī)模地對(duì)飛機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，發(fā)展了應(yīng) 用計(jì)算機(jī)的飛行器數(shù)據(jù)綜合系統(tǒng)(aids),利用大量飛行中的信息來(lái)分析飛機(jī)各部 位的故障原因并能發(fā)出消除故障的命令。這些技術(shù)已普遍用于波音747和dc9這一 類巨型客機(jī)，犬犬提高了飛機(jī)的安全性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界班機(jī)的每?jī)|旅客公里的死亡 率從60年代的0.6降到70年代的0.2左右。英國(guó)在60年代末70年代初，

15、以 k.a.collacorr 為首的英國(guó)機(jī)械保健小心(u.k.mechanical health monitoring center) 開始診斷技術(shù)的開發(fā)研究。1982年曼徹斯特大學(xué)成立了沃福森工業(yè)維修公司(wiwu),還有m比翻neale and associte公司等兒家公司，擔(dān)任政府的顧問(wèn)、協(xié) 調(diào)和教育工作，開展了咨詢、制定規(guī)劃、合向研究、業(yè)務(wù)診斷、研制診斷儀器、研 制監(jiān)測(cè)裝置、開發(fā)信號(hào)處理技禾、教育培訓(xùn)、故障分析、應(yīng)力分析等業(yè)務(wù)活動(dòng)。在 核發(fā)電方面，英國(guó)原子能機(jī)構(gòu)(ukaea)下設(shè)-個(gè)系統(tǒng)可靠性服務(wù)站(srs)從事診 斷技術(shù)的研究，包括利用噪聲分析對(duì)爐體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以及對(duì)鍋爐、莊力容器

16、、管道 的無(wú)損檢測(cè)等，起到了英國(guó)故障數(shù)據(jù)中心的作用.在鋼鐵和電力工業(yè)方面英國(guó)也有 柑應(yīng)機(jī)構(gòu)提供診斷技術(shù)服務(wù)。設(shè)備診斷技術(shù)在歐洲其他一些國(guó)家也冇很人進(jìn)展，它 們?cè)趶V度上雖不大，但都在某一方面具有特色或占領(lǐng)先地位。h本的情況：如果 說(shuō)美國(guó)在航空、核工業(yè)以及軍事部門屮診斷技術(shù)占有領(lǐng)先地位，那么日本在某些民 用工業(yè)，如鋼鐵、化工、鐵路等部門發(fā)展得很快，山有某種優(yōu)勢(shì)。他們密切注視世 界性動(dòng)向，積極引進(jìn)消化最新技術(shù)，努力發(fā)展口己的診斷技術(shù)，研制口己的診斷儀 器例如1970年英國(guó)捉出了設(shè)備綜合工程學(xué)后，日本設(shè)備工程師協(xié)會(huì)緊接著在1971 年開始發(fā)展自己的，tpm （全員生產(chǎn)維修），并每年向歐美派遣“設(shè)備綜合

17、工程學(xué) 調(diào)查團(tuán)”，了解診斷技術(shù)的開發(fā)研究工作，經(jīng)過(guò)，6年努力于1976年基木達(dá)到實(shí)用 階段。國(guó)立研究機(jī)構(gòu)小，機(jī)械技術(shù)研究所和船舶技術(shù)研究所重點(diǎn)研究機(jī)械基礎(chǔ)件的 診斷技術(shù)。東京大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、京都大學(xué)、早稻出大學(xué)等高等學(xué)校著重基礎(chǔ) 性理論研究。其他民辦企業(yè)，如三菱重工、川崎重工、日立制作所、東京芝浦電氣 等以企業(yè)內(nèi)部工作為屮心開展應(yīng)用水平較高的實(shí)用項(xiàng)目。我國(guó)于1983年由原國(guó)家 經(jīng)委發(fā)布了國(guó)營(yíng)工業(yè)交通設(shè)備管理試行條例», 1987年國(guó)務(wù)院正式頒布的全民 所有制工業(yè)交通企業(yè)設(shè)備管理?xiàng)l例規(guī)定，“企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極采用先'進(jìn)的設(shè)備管理 方法和維修技術(shù)，采用以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修

18、方法”，其后冶金、機(jī)械、 核工業(yè)等部門還分別提出了具體實(shí)施耍求，使我國(guó)故障診斷技術(shù)的研究和應(yīng)用在全 國(guó)普遍展開。全國(guó)各行業(yè)都很重視在關(guān)鍵設(shè)備上裝備故障診斷系統(tǒng)，特別是智能化 的故障診斷專家系統(tǒng)，其中突出的有電力系統(tǒng)，石化系統(tǒng)，冶金系統(tǒng)，以及高科 技產(chǎn)業(yè)屮的核動(dòng)力電站，一航空部門和載人航天工程等。工作比較集中的是大型旋 轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)，已經(jīng)開發(fā)了 20種以上的機(jī)組故障診斷系統(tǒng)和十余種可用來(lái) 做現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易故障診斷的便攜式現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器。一些高等院校己培養(yǎng)了一批以設(shè)備 故障診斷技術(shù)為選題的碩士研究生和博士研究生。我國(guó)的故障診斷事業(yè)正在蓬勃發(fā) 展,將在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建、設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。第2章 設(shè)備

19、故障診斷的技術(shù)基礎(chǔ)和振動(dòng)診斷方法一、設(shè)備故障診斷的概述隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備日趨大型化、集成化、高速化、 自動(dòng)化和智能化，設(shè)備在生產(chǎn)屮的地位越來(lái)越重要，對(duì)設(shè)備的管理也捉岀了更高的 要求，能否保證一些關(guān)鍵設(shè)備的正常運(yùn)行直接關(guān)系到一個(gè)行業(yè)發(fā)展的各個(gè)層面?，F(xiàn) 代化工業(yè)生產(chǎn)一旦因故障停機(jī)損失將是十分巨大。因此，設(shè)備診斷這-技術(shù)，日益 引起人們的重視，并在理論和實(shí)踐應(yīng)用方而得到了迅猛發(fā)展?；诠收鲜录墓收显\斷階段。當(dāng)出現(xiàn)故障后才檢杳故障原因和發(fā)生部位，故 障診斷的手段是通過(guò)對(duì)設(shè)備的解體分析并借助以往的經(jīng)驗(yàn)以及一些簡(jiǎn)單的儀器?；诠收项A(yù)防的故障診斷階段。該階段故障診斷的目的在于為合理

20、的維修周期 的制定提供依據(jù)，并在定期維修前檢查突發(fā)性故障，保證在故障出現(xiàn)之前就能排除 故障。這一階段的診斷手段主耍是一些簡(jiǎn)單的狀態(tài)檢測(cè)儀，多設(shè)有一定運(yùn)行參數(shù)的 報(bào)警值，能夠?qū)ν话l(fā)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)?；?故障預(yù)測(cè)的故障診斷階段。該階段故障診斷是以信號(hào)采集與處理為中心， 多層次、多角度地利用各種信息對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，針對(duì)不同的設(shè)備采取不同 的措施。屬于正常運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備，可依據(jù)原先的檢測(cè)計(jì)劃進(jìn)行檢測(cè)；屬于故障進(jìn) 行性發(fā)展的設(shè)備，重點(diǎn)檢測(cè)；而個(gè)別故障較嚴(yán)重發(fā)展的設(shè)備，應(yīng)及時(shí)停機(jī)進(jìn)行故障 診斷。二、設(shè)備故障診斷技術(shù)的分類，有三種分類方法：1. 按照診斷的口的、要求和條件分類，分為功能診斷和運(yùn)行診斷、定

21、期診斷 和連續(xù)監(jiān)測(cè)、直接診斷和間接診斷、在線診斷和離線診斷、常規(guī)診斷和特殊診斷、 簡(jiǎn)易診斷和精密診斷等等。(1) .功能診斷和運(yùn)行診斷。功能診斷主要是針對(duì)新安裝的設(shè)備或剛剛維修過(guò)的 設(shè)備，而運(yùn)行診斷更多是起到狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能。(2) .定期診斷和連續(xù)監(jiān)測(cè)。(3) .直接診斷和間接診斷。直接診斷是直接根據(jù)關(guān)鍵零部件的狀態(tài)信息來(lái)確定其所處的狀態(tài)，例如軸承間 隙、齒而磨損.直接診斷迅速可靠，但往往受到機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作條件的限制而無(wú)法實(shí) 現(xiàn)。間接診斷是通過(guò)設(shè)備運(yùn)行屮的二次效應(yīng)參數(shù)來(lái)間接判斷關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變 化。由于多數(shù)二次效應(yīng)參數(shù)屈于綜合信息，因此在間接診斷屮出現(xiàn)偽警或漏檢的可 能性會(huì)增加。(4) .在

22、線診斷和離線診斷。在線是指對(duì)現(xiàn)場(chǎng)止在運(yùn)行設(shè)備的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；而離線監(jiān)測(cè)是利用磁帶記錄儀 等將現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信號(hào)記錄后，帶回實(shí)驗(yàn)室后再結(jié)合診斷對(duì)象的歷史檔案進(jìn)行進(jìn)一 步 的分析診斷或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的診斷。(5) .常規(guī)診斷和特殊診斷。常規(guī)診斷是在設(shè)備止常服役條件下進(jìn)行的診斷，大多數(shù)診斷屈于這一類型診 斷。但在個(gè)別情況下，需要?jiǎng)?chuàng)造特殊的服役條件來(lái)采集信號(hào)，例如，動(dòng)力機(jī)組的起 動(dòng)和停機(jī)過(guò)程要通過(guò)轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動(dòng)的兒個(gè)臨界轉(zhuǎn)速采集起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程 屮的振動(dòng)信號(hào)，停車對(duì)診斷其故障是必須的，所耍求的振動(dòng)信號(hào)在常規(guī)診斷中是采 集不到的，因而需要采用特殊診斷。簡(jiǎn)易診斷和精密診斷。簡(jiǎn)易診斷一般由現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行。憑

23、著聽、摸、看、聞來(lái)檢查。也可通過(guò)便 攜式簡(jiǎn)單診斷儀器，如測(cè)振儀、聲級(jí)計(jì)、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測(cè)溫儀等對(duì)設(shè)備進(jìn)行人工 監(jiān)測(cè)，根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)或憑人的經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。精密診斷一般耍由專業(yè)人員來(lái)實(shí)施。采用先進(jìn)的傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，然后采 用精密診斷儀器和各種先進(jìn)分析手段(包括計(jì)算機(jī)輔助方法、人工智能技術(shù)等)進(jìn) 行綜合分析，確定故障類型、程度、部位和產(chǎn)生故障的原因，了解故障的發(fā)展趨勢(shì)。2. 按診斷的物理參數(shù)分類表2-1,振動(dòng)、聲學(xué)、溫度、污染、無(wú)損診斷、壓力診斷等等，都是按物理參 數(shù)分類。表21按診斷的物理參數(shù)分類診斷技術(shù)名稱狀態(tài)檢測(cè)參數(shù)備注振動(dòng)診斷技術(shù)平衡振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)、機(jī)械導(dǎo)納及模態(tài)參數(shù)聲

24、學(xué)診斷技術(shù)噪聲、聲阻、超聲以及發(fā)射等溫度診斷技術(shù)溫度、溫羌、溫度場(chǎng)以及熱象等污染診斷技術(shù)氣、液、固休的成分變化，泄漏及殘留物等無(wú)損診斷技術(shù)裂紋、變形、斑點(diǎn)及色澤等壓力診斷技術(shù)壓差、壓力及壓力脈動(dòng)等強(qiáng)度診斷技術(shù)力、扭矩、應(yīng)力及應(yīng)變等電參數(shù)診斷技術(shù)電信號(hào)、功率及磁特性等趨向診斷技術(shù)設(shè)備的各種技術(shù)性能指標(biāo)綜合診斷技術(shù)各種物理參數(shù)的組合與交叉各種不同的對(duì)象，診斷方法、診斷的技術(shù)、診斷的設(shè)備都有很大區(qū)別，按照機(jī)械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、工程結(jié)構(gòu)等來(lái)進(jìn)行區(qū)分。如表22表22按直接診斷對(duì)象分類診斷技術(shù)名稱直接診斷對(duì)象機(jī)械零件診斷技術(shù)齒輪、軸承、轉(zhuǎn)軸、鋼絲繩、連接件等液壓系統(tǒng)診斷技術(shù)泵、閥、液壓元

25、件及液壓系統(tǒng)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷技術(shù)轉(zhuǎn)子、軸承、葉輪、風(fēng)機(jī)、泵、離心機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)組及水輪發(fā)電機(jī)組等往復(fù)機(jī)械診斷技術(shù)內(nèi)燃機(jī)、壓氣機(jī)、活塞及illi柄連桿機(jī)構(gòu)等工程結(jié)構(gòu)診斷技術(shù)金屬結(jié)構(gòu)、框架、橋梁、容器、建筑物、靜止電氣設(shè)備等工藝流程診斷技術(shù)各種生產(chǎn)工藝過(guò)程牛產(chǎn)系統(tǒng)診斷技術(shù)各種主產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)線電器設(shè)備診斷技術(shù)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、開關(guān)電器3振動(dòng)診斷方法概述利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)故障進(jìn)行診斷，是設(shè)備故障診斷方法屮最冇效、最常用的方法。 機(jī)械設(shè)備和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)及其特征信息是反映系統(tǒng)狀態(tài)及其變化 規(guī)律的主要信號(hào)。通過(guò)各種動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器拾取、記錄和分析動(dòng)態(tài)信號(hào)，是進(jìn)行系統(tǒng) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的主要途徑。

26、統(tǒng)計(jì)資料表明，由丁振動(dòng)而引起的設(shè)備故障，在 各類故障中占60%以上。據(jù)國(guó)內(nèi)外報(bào)道，用振動(dòng)的方法可以發(fā)現(xiàn)使用中的航空發(fā)動(dòng) 機(jī)故障的34%,可節(jié)約維修費(fèi)用70%o利用振動(dòng)檢測(cè)和分析技術(shù)進(jìn)行故障診斷的信息類型多，量值變化范圍大，而且 是多維的，便于進(jìn)行識(shí)別和決策。例如頻率范圍可以從0.01赫到幾萬(wàn)赫，加速度可 以從o.olg到成百上千個(gè)g,這就為診斷不同類型的故障提供了基礎(chǔ)。隨著近代傳 感技術(shù)、電子技術(shù)、微處理技術(shù)和測(cè)試分析技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已制造了各種專門 的振動(dòng)診斷儀器系列，在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)小發(fā)揮了主要作用。振動(dòng)檢測(cè)方法便于自動(dòng) 化、集成化和遙控化，便于在線診斷、工況監(jiān)測(cè)、故障預(yù)報(bào)和控制，是一種無(wú)

27、損檢 驗(yàn)方法，因而在工程實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。4振動(dòng)診斷的頻域分析方法（1）.頻域分析的主要內(nèi)容通過(guò)振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析揭示振動(dòng)過(guò)程的頻率結(jié)構(gòu)是進(jìn)行故障診斷的重要途 徑，特別是隨著快速傅里葉變換（fft）算法的出現(xiàn)和近代譜分析儀的推出，頻域 分析現(xiàn)已被廣泛采用。振動(dòng)頻譜小包含機(jī)器零部件的機(jī)械狀態(tài)信息，振動(dòng)診斷的任務(wù)從某種意義上 講，就是讀譜圖，把頻譜上的每個(gè)頻譜分量與監(jiān)測(cè)的機(jī)器的零部件對(duì)照聯(lián)系，給每 條頻譜以物理解釋。這主要包括： 振動(dòng)頻譜屮存在哪些頻譜分量？ 每條頻譜分量的幅值多人？ 這些頻譜分量彼此之間存在什么關(guān)系？ 如果存在明顯的高幅值頻譜分量，它的精確的來(lái)源？它與機(jī)器的零部件對(duì)應(yīng) 關(guān)系如何

28、？（2）.頻率項(xiàng)一臺(tái)機(jī)器設(shè)備在其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程屮會(huì)產(chǎn)生各種頻率項(xiàng)，單位可使用赫茲（hz）,即 次/每秒。由一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器本身產(chǎn)生的頻率項(xiàng)有旋轉(zhuǎn)頻率項(xiàng)、齒輪頻率項(xiàng)、軸承頻 率項(xiàng)和諧頻頻率項(xiàng)，以下我們分別討論之。 旋轉(zhuǎn)頻率項(xiàng)（簡(jiǎn)稱工頻或基頻）旋轉(zhuǎn)頻率（fz）二轉(zhuǎn)速（rpm） /60（2-1） 滾動(dòng)軸承頻率項(xiàng)圖23是滾動(dòng)軸承的示意圖。滾動(dòng)軸承在發(fā)生表面剝落、裂紋、壓痕等滾動(dòng)面 局部損傷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)。這種振動(dòng)從性質(zhì)上可分成兩類：第一類是由丁軸承元件的缺陷，滾動(dòng)體依次滾過(guò)工作而缺陷受到反復(fù)沖擊而產(chǎn)生的低頻脈動(dòng)，稱為軸 承的“通過(guò)振動(dòng)”，其發(fā)生周期可從轉(zhuǎn)速和零件的尺寸求得。例如，在軸承零件的 圓周上發(fā)生了

29、一處剝落吋，由于沖擊振動(dòng)所產(chǎn)生的相應(yīng)頻率稱為“通過(guò)頻率”，我 們通常也叫“故障頻率”，因剝落的位置不同而不同，表23給出了求取這種通過(guò)頻 率的相應(yīng)公式。其中fz為軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，d為軸承節(jié)圓直徑，d為滾動(dòng)體直徑，q為 接觸角，z為滾動(dòng)體數(shù)目。1kdld損傷的位置沖擊振動(dòng)發(fā)生的間隔頻率內(nèi)環(huán) f(. d)1 +cos a2ja d丿z外環(huán)z滾動(dòng)體/o、j1 t i d2fb = j “cos a2 l d-d7表23滾動(dòng)軸承通過(guò)頻率計(jì)算公式圖2-3滾動(dòng)軸承示意圖滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率與滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)故障頻率z和等于轉(zhuǎn)速與滾動(dòng)體數(shù)目 之乘積；滾動(dòng)軸承外環(huán)故障頻率除以滾動(dòng)休數(shù)目得的商等于滾動(dòng)軸承保持架故障頻

30、率。通過(guò)頻率一般在1khz以下，是滾動(dòng)軸承重要信息特征之一。口前很多公司開 發(fā)的設(shè)備故障診斷系統(tǒng)軟件均內(nèi)置了軸承頻率項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)，只需輸入軸旋傳頻率及選 擇軸承生產(chǎn)商、軸承型號(hào)即可動(dòng)計(jì)算出通過(guò)頻率，如美國(guó)entek公司開發(fā)的 emonitor odyssey軟件就有這一功能，非?？旖莘奖恪Ａ硗?，也可到各大軸承制 造商如日本nsk公司網(wǎng)站下載軸承頻率項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)。第二類是固有振動(dòng)。根據(jù)頻帶不同，在軸承故障診斷中可利用的固有振動(dòng)有三 種：第一種是軸承外環(huán)一階徑向固有振動(dòng)，其頻帶在(1-8) khz范圍內(nèi)。在諸如 離心泵、風(fēng)機(jī)、軸承壽命試驗(yàn)機(jī)這類簡(jiǎn)單機(jī)械的滾動(dòng)軸承故障診斷小，這是一種方 便的診斷信息。第二種

31、是軸承其它元件的固有振動(dòng)。其頻帶在(2060) khz范圍內(nèi)，能避開 流體動(dòng)力噪聲，信噪比高。第三種是加速度傳感器的一階固有頻率。合理利用加速度傳感器系統(tǒng)的一階諧 振頻率作為監(jiān)測(cè)頻帶，常在軸承故障信號(hào)提取屮收到良好效果，其頻率范圍通常選 擇在10khz左右。由于各種固有頻率只取決于元件的材料、形狀和質(zhì)量，與軸轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，一旦軸 承元件出現(xiàn)疲勞剝落就會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊，從而激發(fā)起各種固有振動(dòng)。所以，利用這 些i占i有振動(dòng)當(dāng)屮的某一種是否出現(xiàn)，即可診斷有否疲勞剝落。其缺點(diǎn)是進(jìn)行數(shù)采時(shí) 頻程（即預(yù)備采集的頻率范圍）需設(shè)置較高甚至很高，如果同時(shí)需要分析低頻信號(hào) 吋就不方便了。 諧頻頻率項(xiàng) 指某個(gè)基準(zhǔn)頻率（例

32、如fz、fc）的各次倍頻。準(zhǔn)確地說(shuō)，每種 頻率項(xiàng)均存在諧頻頻率項(xiàng)。第3章 滾動(dòng)軸承的主要診斷方法利用滾動(dòng)軸承的振動(dòng)信號(hào)分析故障診斷的方法可分為簡(jiǎn)易診斷法和精密診斷 法兩種。簡(jiǎn)易診斷的口的是為了初步判斷被列為診斷對(duì)象的滾動(dòng)軸承是否出現(xiàn)了故 障；精密診斷的目的是要判斷在簡(jiǎn)易診斷中被認(rèn)為出現(xiàn)了故障的軸承的故障類別及 原因。一、振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)易診斷法1振幅值診斷法這里所說(shuō)的振幅值指峰值xp、均值x （對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)為半個(gè)周期內(nèi)的平均值, 對(duì)于軸承沖擊振動(dòng)為經(jīng)絕對(duì)值處理后的平均值）以及均方根值（有效值）xrmso這 是一種最簡(jiǎn)單、最常用的診斷法，它是通過(guò)將實(shí)測(cè)的振幅值與判定標(biāo)準(zhǔn)中給定的值 進(jìn)行比較來(lái)診斷的。峰

33、值反映的是某時(shí)刻振幅的最大值，因而它適用于像表面點(diǎn)蝕損傷之類的具有 瞬時(shí)沖擊的故障診斷。另外，對(duì)于轉(zhuǎn)速較低的情況（如300/min以下），也常采用 峰值進(jìn)行診斷。均值用于診斷的效果與峰值基本一樣，其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)值較峰值穩(wěn)定，但一般用 于轉(zhuǎn)速較高的情況（如300r/min以上）。均方根值是對(duì)時(shí)間平均的，因而它適用于像磨損之類的振幅值隨時(shí)間緩慢變化 的故障診斷。口本nsk公司生產(chǎn)nb系列軸承監(jiān)測(cè)儀和新口鐵研制的mcv-21a型機(jī)械監(jiān)測(cè) 儀就是這類儀器。可以測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的峰值或峰值系數(shù)，有的還可以測(cè)量rms值 或絕對(duì)平均值。測(cè)量參數(shù)除加速度外，有的述包括振動(dòng)速度和位移。2波形因數(shù)診斷法波形因數(shù)定義為峰

34、值與均值z(mì)比（xp/x ）。該值也是用于滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)易診斷的 有效指標(biāo)z-o如圖31所示，當(dāng)xp/x值過(guò)大時(shí)，表明滾動(dòng)軸承可能有點(diǎn)蝕；而 xp/x小時(shí)，則有可能發(fā)生了磨損。lilxrix圖31滾動(dòng)軸承沖擊振動(dòng)的波形因數(shù)3波峰因數(shù)診斷法波峰因數(shù)定義為峰值與均方根值之比（xp/xnns）。該值用于滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)易診 斷的優(yōu)點(diǎn)在于它不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及載荷的影響，也不受傳感器、放大器等一、 二次儀表靈敏度變化的影響。該值適用于點(diǎn)蝕類故障的診斷。通過(guò)對(duì)xp/xrms值隨 時(shí)間變化趨勢(shì)的監(jiān)測(cè)，可以有效地對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，并能反映故障的 發(fā)展變化趨勢(shì)。當(dāng)滾動(dòng)軸承無(wú)故障吋，xp/xrms,為一較小的穩(wěn)定

35、值；一旦軸承出 現(xiàn)了損傷，則會(huì)產(chǎn)生沖擊信號(hào)，振動(dòng)峰值明顯增大，但此時(shí)均方根值尚無(wú)明顯的增 大，故xp/xrms增大；當(dāng)故障不斷擴(kuò)展，峰值逐步達(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(wú)故障吋的大小。4概率密度診斷法軸承由于磨損、疲勞、腐蝕、斷裂、壓痕、膠合等因素會(huì)使軸承振幅增大，振 動(dòng)諧波增多，高密度區(qū)增高，而兩旁的低密度區(qū)向外擴(kuò)張。此時(shí)利用山肖度作為診斷 特征量將很有效。5 峭度系數(shù)診斷法峭度（kurtosis） b定義為歸一化的4階中心矩，即j十gr - jr）4（j*）lr式中x瞬時(shí)振幅；x一振幅均值；p(x)概率密度；。一標(biāo)準(zhǔn)差。振幅滿足正態(tài)分布規(guī)律的無(wú)故障

36、軸承，英峭度值約為3o隨著故障的岀現(xiàn)和發(fā) 展，悄度值具有與波峰因數(shù)類似的變化趨勢(shì)。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于與軸承的轉(zhuǎn)速、尺 寸和載荷無(wú)關(guān)，主要適用于點(diǎn)蝕類故障的診斷。p(與(b) °圖3-2滾動(dòng)軸承的損傷英國(guó)鋼鐵公司研制的峭度儀在滾動(dòng)軸承故障的監(jiān)測(cè)診斷方面取得了很好的效 果。利用快裝接頭，儀器的加速度傳感器探頭直接接觸軸承外圈，可以測(cè)量峭度系 數(shù)、加速度峰值和rms值。圖33為使用該儀器監(jiān)測(cè)同一軸承疲勞試驗(yàn)的結(jié)杲。 試驗(yàn)中第74h軸承發(fā)生了疲勞破壞，悄度系數(shù)由3上升到6圖(a),而此時(shí)峰值圖 (b)和rms值尚無(wú)明顯增大。故障進(jìn)一步明顯惡化后，峰值、rms值才有所反映。 圖中虛線表示在不同轉(zhuǎn)

37、速(8002700i7min )和不同載荷(0llkn)下進(jìn)行試驗(yàn) 時(shí)上述各值的變動(dòng)范圍。很明顯，峭度系數(shù)的變化范圍最小，約為士 8%o軸承的 工作條件對(duì)它的影響最小，即可靠性及一致性較高。冇統(tǒng)計(jì)資料表明，使用悄度系數(shù)和rms值共同來(lái)監(jiān)測(cè)，滾動(dòng)軸承振動(dòng)情況， 故障診斷成功率可達(dá)到96%以上。301 x x6.3.2.羽蝶宦so o o o 3 2 i 金電£«鰹*i8nvworsm/%«»80806040e(c)20圖3-3軸承疲勞試驗(yàn)過(guò)程6滾動(dòng)軸承的沖擊脈沖診斷法（spm法）滾動(dòng)軸承存在缺陷時(shí)，如有疲勞剝落、裂紋、磨損和滾道進(jìn)入異物時(shí)，會(huì)發(fā)生 沖擊，引

38、起脈沖性振動(dòng)。rh于阻尼的作用，這種振動(dòng)是一種衰減振動(dòng)。沖擊脈沖的 強(qiáng)弱反映了故障的程度，它還和軸承的線速度有關(guān)。spm沖擊脈沖法（shock pulse method）就是基于這一原理。根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律得出的脈沖值與軸承壽命的關(guān)系如圖34 所示。破鐘伽便ml呷圖3-4沖擊脈沖值與軸承壽命的關(guān)系在無(wú)損傷或極微小的損傷期，脈沖值（db值）大體在水平線上下波動(dòng)。隨著 故障的發(fā)展，脈沖值逐漸增大。當(dāng)沖擊能量達(dá)到初始值的1000倍（60db）時(shí)，就 認(rèn)為該軸承的壽命已經(jīng)結(jié)束?？偟臎_擊能量dbsv與初始沖擊能量dbi之差稱為標(biāo) 準(zhǔn)沖擊能量dbnodbn=dbsv-dbi可以根據(jù)dbn的值判斷軸承的狀態(tài)：0w

39、dbnw20db 正常狀態(tài)，軸承工作狀態(tài)良好；20dbwdbnw35db注意狀態(tài)，軸承冇初期損傷；35dbwdbnw6()db 警告狀態(tài)，軸承已有明顯損傷。二、振動(dòng)信號(hào)精密診斷法1g/se診斷法美國(guó)entek公司開發(fā)的g/se技術(shù)提供了滾動(dòng)軸承故障診斷的一個(gè)便捷平臺(tái)， 首先簡(jiǎn)單介紹一下其基本原理：由于軸承元件的缺陷，滾動(dòng)體依次滾過(guò)工作面缺陷受到反復(fù)沖擊而產(chǎn)生的低頻 脈動(dòng)，稱為軸承的“通過(guò)振動(dòng)”，滾動(dòng)軸承異常而在運(yùn)行屮產(chǎn)生脈動(dòng)時(shí)，不但引起 高頻沖擊振動(dòng)，而且此高頻振動(dòng)的幅值還受到脈動(dòng)激發(fā)力的調(diào)制；g/se實(shí)際是一種濾波器，它運(yùn)用包絡(luò)法將上述經(jīng)調(diào)制的高頻分量拾取，經(jīng)放大, 濾波后送入解調(diào)器，即可得

40、到原來(lái)的低頻脈動(dòng)信號(hào)，再經(jīng)快速傅立葉變換(fft) 即可獲得g/se譜；包絡(luò)法把與滾動(dòng)軸承故障有關(guān)的信號(hào)從高頻調(diào)制信號(hào)屮解調(diào)出來(lái)，從而避免與 其它如不平衡、不對(duì)屮等低頻干擾的混淆，故冇很高的診斷可靠性和靈敏度，可根 據(jù)包絡(luò)信號(hào)的頻率成份識(shí)別出產(chǎn)生故障的元件(如內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾動(dòng)體)來(lái)。因此，當(dāng)測(cè)試滾動(dòng)軸承時(shí)，我們使用g/se濾波器測(cè)量g/se總值和頻譜，可以 發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)軸承的早期故障并跟蹤其發(fā)展趨勢(shì)。三、滾動(dòng)軸承故障實(shí)例分析振動(dòng)測(cè)量有一條基木的原則，即測(cè)點(diǎn)越靠近振源，振動(dòng)反映故障越敏感，得到 的信息越可靠，判斷越準(zhǔn)確。因此以下實(shí)例屮均將測(cè)點(diǎn)選擇在軸承座處。1內(nèi)、外圈和滾了同時(shí)存在故障觀察skf23

41、184軸承g(shù)/se故障頻譜(圖3-5), 口j以看到清晰地內(nèi)圈故障頻率 17.98hz及其倍頻(34.34,52.24,87.06hz)成分，外圈故障頻率13.47hz及其倍頻(40.72,80.68hz)成分，滾子故障頻率5.46hz成分，說(shuō)明skf23184軸承存在嚴(yán)重故障。圖3-5skf23184軸承g(shù)/se故障頻率skf23184軸承實(shí)際損壞情況見圖36及37,其內(nèi)圈已產(chǎn)生已貫穿裂紋；外滾 道沿圓方向約120°范圍存在大量疲勞剝落；滾子也存在磨損痕跡。圖3-6 skf23184軸承內(nèi)圈貫穿裂紋圖3-7skf23184軸承外滾道疲勞剝落圖38則是更換新軸承后g/se頻譜，可見故

42、障以排除。圖3-8更換skf23184軸承后g/se頻譜2外圈故障經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn),skf23184軸承的g/se頻譜（圖3-9）'!1外圈故障頻率68.51hz 成分的g/se的峰值較大，說(shuō)明其外圈存在故障隱患。5 0004.3753.750 « 3.125 5*2.500s 11751.2500.6254080120160200 $904圖3-9skf23184軸承g(shù)/se故障頻譜這一故障隱患自發(fā)生以來(lái)，分別于2008年3月5 h給軸承加注潤(rùn)滑脂；3月19 口對(duì)該處聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行找正，每次處理后振動(dòng)幅值均有明顯下降，但很快便即復(fù)升, 觀察圖310中的狀態(tài)趨勢(shì)線已可以得岀這樣的結(jié)

43、論：其趨勢(shì)悄度越來(lái)越大，最后, 軸承故障診斷已發(fā)展至后期。3月24 h,對(duì)該軸承成功進(jìn)行了更換，更換后恢復(fù)正 常。軸承損傷情況主要表現(xiàn)為外溝道，內(nèi)溝道表面產(chǎn)生一圈凹痕，其中外溝道損傷 情況尤為嚴(yán)重，凹痕最深處約0.3mm左右，見圖310| | tai t""2007-(16.30 200741«-30 200?-10-30 2007/12-30 20-0249ttwam圖3-10skf6326軸承振動(dòng)狀態(tài)趨勢(shì)圖圖 3-11skf6326軸承外圈凹痕3軸承滾動(dòng)體故障圖5-12顯示，2#軸承存在滾動(dòng)體故障頻率57.86hz成份，判斷可能是滾動(dòng)體產(chǎn)生磨損。圖513表明，

44、潤(rùn)滑劑失效是引起滾動(dòng)體磨損的主要原因。圖5-123#軸承g(shù)/se故障譜圖第4章 滾動(dòng)軸承故障的其它診斷方法一、油液分析診斷滾動(dòng)軸承失效的主要方式是磨損、斷裂和腐蝕等，其原因主要是潤(rùn)滑不當(dāng)，因 此對(duì)運(yùn)行時(shí)使用的潤(rùn)滑油進(jìn)行系統(tǒng)分析，即可了解軸承的潤(rùn)滑與磨損狀態(tài)，并對(duì)各 種故障隱患進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，查明產(chǎn)生故障的原因和部位，及時(shí)采取措施防止惡性事 故的發(fā)生。油液分析應(yīng)采用系統(tǒng)的方法，只采用單一手段往往會(huì)因其局限性而導(dǎo)致不全面 的診斷結(jié)論，容易產(chǎn)生漏報(bào)或誤報(bào)。實(shí)踐證明，由以下五個(gè)方面，即理化分析、污 染度測(cè)試、發(fā)射光譜分析、紅外光譜分析、鐵譜分析構(gòu)成的油液分析系統(tǒng)在設(shè)備狀 態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作中可以發(fā)揮重

45、耍作用，其診斷結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際基木吻合，具 冇顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。1潤(rùn)滑油理化指標(biāo)的檢測(cè)良好的潤(rùn)滑條件可大大減緩設(shè)備的磨損，是延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的可靠保證。設(shè) 備首先應(yīng)做到正確選汕，其次是連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)其質(zhì)量指標(biāo)的變化，三是當(dāng)潤(rùn)滑汕劣 變失效時(shí)應(yīng)及時(shí)予以更換，為此必須定期對(duì)設(shè)備用油進(jìn)行理化指標(biāo)檢測(cè)。潤(rùn)滑油常 規(guī)的質(zhì)量指標(biāo)有黏度、閃點(diǎn)、氧化穩(wěn)定性、總酸值或總堿值、水分、腐蝕等，此外 不同品種的油液有時(shí)還應(yīng)根據(jù)其具體用途增測(cè)其他項(xiàng)目，如泡沫穩(wěn)定性、抗乳化性、 殘?zhí)?、灰分、密度等?污染度測(cè)試油液經(jīng)過(guò)使用后不可避免地會(huì)受到不同程度的污染。通常污染來(lái)門內(nèi)部和外部 兩個(gè)方面，內(nèi)部有在摩擦熱作用下油液木身

46、氧化產(chǎn)生的樹脂類不溶物、膠質(zhì)、高聚 物、積炭等污染雜質(zhì)，外部污染有運(yùn)行摩擦副產(chǎn)牛的固體金屬顆?；蛴捎谠O(shè)備的磨 損產(chǎn)生的直接危害和外來(lái)灰塵等異物進(jìn)入。因此經(jīng)常監(jiān)測(cè)油液的污染程度，判斷污 染產(chǎn)生的原因并加以解決，確保油液清潔是至關(guān)重要的。檢測(cè)油液污染程度的方法有定性、半定量和定量三種。具體選用何種方法主要 由油液品種、工況條件、對(duì)清潔度耍求的寬嚴(yán)程度而定，如對(duì)柴油機(jī)通常用斑點(diǎn)試 驗(yàn)法即可滿足要求，而對(duì)液壓汕和汽輪機(jī)汕多數(shù)情況下選用顆粒計(jì)數(shù)儀或污染測(cè)試 儀進(jìn)行更精確的測(cè)試。3. 發(fā)射光譜分析油液中金屬元索含量潤(rùn)滑油屮經(jīng)常會(huì)有一些金屬元素，這些元素的來(lái)源有三種途徑：一是來(lái)自潤(rùn)滑 油屮的添加劑，如鈣、傾

47、、鋅、磷等；二是外界污染混入的雜質(zhì)帶進(jìn)來(lái)的，如硅、 頓、鈉等；三是磨損顆粒中的金屬成分，如銅、銘、鉛、鐵等。設(shè)備在投入使用z前應(yīng)檢測(cè)新油中金屬元素的種類及含量，并做好記錄檔案。 新油屮的金屬元索主要來(lái)自于添加劑，含量是一定的；隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)， 油中金屬元索的種類和數(shù)量都會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，根據(jù)變化趨勢(shì)可以判斷設(shè)備產(chǎn)生磨 損的部位和狀態(tài)。由此可見，定期測(cè)試潤(rùn)滑油屮金屬元素的含量，拿握其變化趨勢(shì) 是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容之一。正因?yàn)槿绱?，利用發(fā)射光譜進(jìn)行工況監(jiān)測(cè)是國(guó)內(nèi) 外應(yīng)用最早和最廣泛的手段z,已取得非常明顯的效杲。4. 紅外光譜分析紅外光譜的岀現(xiàn)使?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)乂增添了一個(gè)新的重要手段。眾所周知

48、，潤(rùn)滑油性 能的好壞主耍取決于基礎(chǔ)油和各種添加劑的性質(zhì)。潤(rùn)滑油的劣化和失效主要是由丁 添加劑在摩擦熱的作用下發(fā)生了氧化、酸化、降解而相應(yīng)生成了氧化物、酸化物、 硝化物、樹脂、積炭等有害物質(zhì)，導(dǎo)致基礎(chǔ)油和添加劑的化學(xué)成分及分了結(jié)構(gòu)發(fā)生 了變化。這些變化均屈化學(xué)變化，-般的理化分析是無(wú)法檢驗(yàn)的，而利用紅外光譜 檢驗(yàn)是最直接、最有效也是最快捷的方法。紅外光譜的主要原理是不同的化合物的 分子結(jié)構(gòu)不同，在紅外光譜上都會(huì)出現(xiàn)特定位置的吸收峰，通過(guò)典型峰位和峰面積 的積分計(jì)算即可對(duì)油品的某些特性進(jìn)行定量的或半定量的分析。近年來(lái)由于計(jì)算機(jī) 技術(shù)的迅速發(fā)展及在紅外光譜技術(shù)中的普遍應(yīng)用，大大減少了測(cè)試誤差。上述紅

49、外 光譜的突出優(yōu)勢(shì)，使其在狀態(tài)監(jiān)測(cè)屮的應(yīng)用更加日益廣泛。5鐵譜分析鐵譜是近幾十年才產(chǎn)生和應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的一種油液分析方法。由于它可以 直接觀察油液中顆粒的尺寸、幾何形態(tài)、顏色、數(shù)量及分布狀態(tài)等，所以它一問(wèn)世 就受到了廣泛的關(guān)注。如果將鐵譜和發(fā)射光譜兩種手段結(jié)合起來(lái)應(yīng)用，則對(duì)油液中 金屬元素既可進(jìn)行定性分析又可進(jìn)行定量分析，既可分析小尺寸顆粒又可分析大尺 寸顆粒，既可監(jiān)測(cè)設(shè)備正常儒損的變化趨勢(shì)，又可監(jiān)測(cè)異常磨損的狀態(tài)，使?fàn)顟B(tài)監(jiān) 測(cè)和故障診斷更趨完整和準(zhǔn)確。鐵譜分析在我國(guó)是應(yīng)用最多、最普遍的油液分析設(shè)備診斷方法之一，目前大多 采用的是直讀式鐵譜儀和分析式鐵譜儀，近年來(lái)旋轉(zhuǎn)鐵譜儀和在線式鐵譜儀也受到 越來(lái)越多的注意。二、溫度監(jiān)測(cè)診斷法滾動(dòng)軸承如果產(chǎn)生了