機(jī)車滾動(dòng)軸承故障的產(chǎn)生及診斷方法

1、機(jī)車滾動(dòng)軸承故障的產(chǎn)生及診斷方法金城江機(jī)務(wù)段郭盛摘要：介紹機(jī)車滾動(dòng)軸承的簡(jiǎn)易診斷和精密診斷，列舉了檢測(cè)事例。主題詞：機(jī)車滾動(dòng)軸承故障檢測(cè)1引言軸承作為機(jī)車的主要部件，特別是牽引電機(jī)、軸箱軸承，其功能對(duì)安全運(yùn)輸起著舉足輕重的 作用，機(jī)車在線上運(yùn)行時(shí)，一旦軸承發(fā)生故障，將導(dǎo)致整列列車不能運(yùn)行，堵塞運(yùn)輸正線， 特別是客運(yùn)列車發(fā)生故障，造成的負(fù)面影響就更大，同時(shí)一旦機(jī)車軸承發(fā)生故障，對(duì)機(jī)車的 搶修也是十分困難的，因此預(yù)防和減少機(jī)車軸承故障的發(fā)生，對(duì)于機(jī)車的安全運(yùn)輸就顯得十 分重要，能不能在軸承裝車前將有故障隱患的軸承檢測(cè)出來(lái)，保證合格的軸承配件上車是本 文論述的重點(diǎn)。2軸承的故障軸承的嚴(yán)重?fù)p壞往往不是

2、單一的原因引起的，而是在幾方面綜合作用下，在惡劣的運(yùn)行條件 下產(chǎn)生惡性循環(huán)，導(dǎo)致軸承的嚴(yán)重?zé)龘p，因此在事故發(fā)生后，往往很難判斷是由何種原因所 致，也就給我們制定相關(guān)的措施帶來(lái)一定的困難，為討論方便，先從幾個(gè)方面進(jìn)行分析軸承 發(fā)生故障的原因。2.1軸承的非正常磨耗2.1.1當(dāng)軸承運(yùn)用一段時(shí)間后，軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架、外圈、滾道等產(chǎn)生一定的缺陷、 傷痕，造成軸承的潤(rùn)滑不良，引起軸承的發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致：（1）軸承潤(rùn)滑油 的稀釋。（2）加速材質(zhì)的疲勞，硬度下降。由于以上原因，而進(jìn)一步形成惡性循環(huán)，加速 過(guò)熱而使軸承燒損。嚴(yán)重的軸承內(nèi)圈位移，滾動(dòng)體失圓，沖撞生熱，最終熔接在一起。因此 在線

3、上運(yùn)行時(shí)，如發(fā)現(xiàn)軸承嚴(yán)重發(fā)熱、冒煙時(shí)，不要停車，而應(yīng)維持運(yùn)行到前方站，因?yàn)榇?刻過(guò)熱軸承處于熔化狀態(tài)，一旦停車?yán)鋮s后就再不能行走，堵塞正線。2.1.2對(duì)機(jī)車軸承的給油保養(yǎng)十分重要，特別是給軸承適量的加油能保證軸承有良好的潤(rùn)滑 作用，缺油和加油過(guò)多也都很容易造成軸承故障，油加少了容易造成軸承潤(rùn)滑不良而發(fā)熱， 加多了也容易造成攪拌過(guò)熱，因此在保養(yǎng)中給油要適當(dāng)，同時(shí)軸承的潤(rùn)滑油脂的清潔也十分重要，一旦油脂中掉入其它的雜質(zhì)和水分，都會(huì)影響正常的游隙和建立必須的油膜。2.1.3軸承的使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)軸承的使用壽命而容易造成材質(zhì)的疲勞，加上強(qiáng)烈的沖擊 作用而使材質(zhì)變形，使得滾子、滾道面產(chǎn)生剝離、碾片，從

4、而造成潤(rùn)滑不良和振動(dòng)加大。2.2安裝對(duì)軸承的影響2.2.1軸承內(nèi)圈與軸的配合間隙過(guò)盈量不符，也很容易造成軸承故障，過(guò)盈量大，很容易造 成軸承內(nèi)圈因過(guò)大的張應(yīng)力而崩裂，過(guò)盈量過(guò)小，也很容易造成軸承內(nèi)圈“弛緩”。2.2.2軸承組裝配合游隙配合不當(dāng)，也容易造成軸承故障，游隙小很容易造成滾子和滾道摩 擦發(fā)熱，隨著溫度的不斷上升，軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架、外圈、端蓋的溫度并不相同， 相互之間存在著溫差，因而膨脹量也略有不同，也就造成配合間隙的進(jìn)一步減少，加據(jù)軸承 的生熱。間隙過(guò)大，滾子的振動(dòng)加大，加劇滾子和滾道的沖擊，同時(shí)也易造成內(nèi)部負(fù)荷分布 不均，承載滾子減少，中央滾子負(fù)荷過(guò)大。2.2.3組裝軸承時(shí)不

5、按工藝要求，用銅錘沖擊軸承，造成保持架變形，牽引電機(jī)軸承內(nèi)外圈 安裝不正確或其它原因而使軸向橫動(dòng)量消失，造成軸承軸內(nèi)擠死。3軸承故障的檢測(cè)診斷目前國(guó)內(nèi)采用檢測(cè)軸承故障的手段大致有測(cè)量溫度、噪聲及振動(dòng)參數(shù)的方法，利用測(cè)量溫度、 噪聲的方法比較簡(jiǎn)便，但缺乏有效的預(yù)防作用，一旦在運(yùn)行中軸承溫度過(guò)高和噪聲很大，一 般都認(rèn)為機(jī)車軸承都已達(dá)到比較嚴(yán)重的損壞程度。而利用測(cè)量振動(dòng)參數(shù)的方法，是當(dāng)機(jī)車在 中小修時(shí)對(duì)軸承進(jìn)行檢測(cè)，由于在檢測(cè)中獲取和采集信息比較方便簡(jiǎn)單，比較適用中修段推 廣使用，是一種既簡(jiǎn)便又實(shí)用的檢測(cè)方法。3.1機(jī)車軸承的診斷方法機(jī)車軸承的方法主要有兩種：（1）機(jī)車軸承的簡(jiǎn)易診斷，（2）機(jī)車軸承

6、共振解調(diào)譜分析 技術(shù)-精密診斷。3.1.1簡(jiǎn)易診斷，就是在振動(dòng)檢測(cè)中一般是通過(guò)測(cè)試某些振動(dòng)參數(shù)的大小，與標(biāo)準(zhǔn)值（門限 值）比較來(lái)判斷軸承的狀態(tài)，在對(duì)機(jī)車軸承的簡(jiǎn)易診斷中，主要選擇了時(shí)域波峭度系數(shù)參數(shù) 的KV、加速度有效值參數(shù)Xrms兩個(gè)指標(biāo)來(lái)作為故障判斷參數(shù)，其中峭度指標(biāo)KV是 無(wú)量綱參數(shù)，對(duì)軸承的早期故障敏感，而對(duì)運(yùn)行工況不敏感，當(dāng)軸承齒面工作表面出現(xiàn)故障 時(shí)，每轉(zhuǎn)一周將產(chǎn)生工作面缺陷處的沖擊脈沖，故障越大，沖擊響應(yīng)幅值越大，KV值上升 越快，但隨著軸承故障后期的嚴(yán)重劣化而KV值則有所下降，而有較值則相反，它對(duì)早期故 障不夠敏感，但隨著軸承故障不斷劣化而上升，穩(wěn)定性較好?？傊?，要取得簡(jiǎn)易診斷

7、的可信 較果，同時(shí)應(yīng)用峭度系數(shù)與有較值是合適的，它兼顧了診斷參數(shù)敏感性與穩(wěn)定性。牽引電動(dòng)機(jī)軸承地面檢測(cè)門限值新造電機(jī)KX4.?.,大修電機(jī)KA 4. 5中修電機(jī)KX5. 0 xKiOg兩參數(shù)之一i留值即判為不合格東風(fēng)4機(jī)車軸箱軸承頂輪檢測(cè)門限值注Kv .12. 0落 A弓4. Og解 體Kv16.0同時(shí)U7. 0g或應(yīng)19. 0或A同一輪對(duì)知差京3. Og簡(jiǎn)易診斷有比較好的一面，但也存在許多的不足之處，當(dāng)軸承進(jìn)行簡(jiǎn)易診斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下 幾種情況；（1）軸承參數(shù)超值有故障，但不能確定其故障部位，（2）軸承本身無(wú)故障而 是由于在組裝時(shí)造成的故障，（如轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡、軸不對(duì)中碰磨等）。（3）傳感器置于

8、機(jī) 座時(shí)，測(cè)得的故障信號(hào)有強(qiáng)有弱（內(nèi)圈最小、滾子較強(qiáng)、外圈較大），這樣按參數(shù)判會(huì)產(chǎn)生 誤差。通過(guò)以上三種情況分析，簡(jiǎn)易診斷沒(méi)有判定軸承元件故障的方法，不能解決視情維 修”的問(wèn)題，因此軸承診斷僅通過(guò)簡(jiǎn)易診斷判斷有無(wú)故障是不夠的，必須進(jìn)行精密診斷。3.1.2精密診斷當(dāng)軸承表面損傷，如疲勞剝離、局部磨損、表面腐蝕等故障時(shí)，軸承及滾動(dòng)休旋轉(zhuǎn)就會(huì)輪番 碾壓這些表面損傷處，高速的內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)會(huì)使這種碾壓產(chǎn)生沖擊，這種故障沖擊引起的縱波在 材料尚未發(fā)生形變之前就以聲速向外發(fā)射，有著陡峭的前沿波形和極其豐富的頻譜，隨著材 料內(nèi)部阻尼作用下，沖擊發(fā)生的縱波急劇衰減，因此使傳感器接收到?jīng)_擊力脈沖信號(hào)。這種 沖擊力脈沖

9、波形近似于矩形，該矩形脈沖的故障頻率極其寬闊，而軸承系統(tǒng)和各類傳感器的 固有頻率很低，所以軸承系統(tǒng)和各類傳達(dá)室感器的固有頻率被故障沖擊脈沖頻率所覆蓋，故 障頻率激起軸承系統(tǒng)和各類傳感器共振，用通帶濾波器濾除不需要的低、高頻噪聲（如機(jī)械 振動(dòng)等各類噪聲）僅使故障沖擊脈沖激起軸承外圈或傳感器共振響應(yīng)波形通過(guò)，并將低頻故 障沖擊信號(hào)放大并提高為振動(dòng)系統(tǒng)的較高頻率的響應(yīng)衰減振蕩，包絡(luò)解調(diào)則將這一較高頻率 響應(yīng)再放大為展開(kāi)的低頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻率分析儀變換為低頻譜，也就是解調(diào)譜。下面是共振 解調(diào)診斷軸承的步驟示意圖（圖一）：從圖中可看到，共振解調(diào)的基本步驟是：經(jīng)濾波信號(hào)變?yōu)楣收系恼疋徯盘?hào)，包絡(luò)解調(diào)后是指 數(shù)

10、衰減包絡(luò)線信號(hào)，該信號(hào)的重復(fù)頻率就是故障頻率。經(jīng)FFT變換為低頻譜后就是解調(diào)譜， 每一個(gè)譜線，對(duì)應(yīng)著1、2、3階故障頻率，當(dāng)我們?cè)跈z測(cè)中所檢測(cè)到的故障頻率與機(jī)車主 要滾動(dòng)軸承元件的故障頻率相近時(shí)，就可以判定所發(fā)生故障的部位。附機(jī)車主要滾動(dòng)軸承故障頻率最睡孝、林如JJ二：散球瓶率讓障覿華 U向 EJ鼓津界軍卅 s鹽中級(jí)皋4目1辛引電功機(jī)新出碧袖承Q. QDg6?NG. OiNCU淬 4CH親引旦麗牌白齒蟠盟承（黃運(yùn) 0GES3N5時(shí)*寒爨甲寸_湖4Q1U泰引電屈III臨出巖螭承4客運(yùn)M次MS0.碘海由腔5 GW . HNAMIN罅1主耍電扣恥浜Dl 40&7?1i- 043N-陌部C-55N木鳳

11、4機(jī)車悄甜朝朱貴運(yùn)H9哦霽）。，如 K7N上 IS3N電11鹽!五員1匝宰外旺拙浜（客誼）S2 J 52,753732i G52?3E0. 00?fi?N礴商0.1S3N0. 12N方瓦4場(chǎng)莒機(jī)第人彖LEf劇弟提*231待1吝】“踞5亦LCR34N0.119No.oaiw東風(fēng)】帛的電機(jī)驅(qū)袖輯料璉:C32317|上白姑妲NG,MTEN0. 13?N的N鋁3也力我豐睪主1也劫扭理識(shí)rG_ OOSfbi0. 0X50. R56t0. LCH(?NS泗電季軍軍引電枷自由輯濁市E孫0. 0i2+M0. 123EifiN0, OS78IN一虱電血隼靠職血早M閔艱也3如1O.OQ57W .宜 1C74MQL

12、睥0. 0 5274機(jī)車軸承診斷案例下面的案例是2002年元月27日東風(fēng)7D0034機(jī)車第四位左側(cè)軸箱軸承檢測(cè)出的故障案例， 該軸承型752732。使用JL-501軸承檢測(cè)臺(tái)檢測(cè)，轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分，檢測(cè)出結(jié)果如圖二。悟倒命時(shí)廄麒童流信號(hào)悟倒命時(shí)廄麒童流信號(hào) TOC o 1-5 h z rrIr,hriiIi I Ji I fa L U l I fc T I ! ! n - _ - 一 ，EI IP：I-Ii.IL.JIIQ3.91EI IP：I-Ii.IL.JIIQ3.91T.HILL；宣ISJS3Ifl.塞琳E5,94ffE-Q2L陶皿均方根艄稼tfl|et |i iIB5.S1 |瓦網(wǎng)，1:毗皆 dOfMEW從上圖時(shí)域波形檢測(cè)出的診斷參數(shù)看出，峭度系數(shù)為6.63,而且高峭度也嚴(yán)重超標(biāo)，因此檢 測(cè)結(jié)果為不合格。同時(shí)從下圖的細(xì)化譜圖中看出解調(diào)譜所示峰值為60HZ，且1、2、3階峰 值間隔均為60HZ，按照機(jī)車軸承故障頻率表中計(jì)算出軸承故障部位的頻率： 500 x0.12=60HZ，從表中查出故障部位為軸承外圈，在隨后分解軸承中發(fā)現(xiàn)外圈滾道有點(diǎn) 蝕碾壓痕跡。5結(jié)束語(yǔ)本文所述的機(jī)車滾動(dòng)軸承診斷方法，在我段開(kāi)展近兩年的時(shí)間，我段現(xiàn)有JL-201機(jī)車軸承 診