滾動(dòng)軸承的故障振動(dòng)分析診斷
滾動(dòng)軸承的故障振動(dòng)分析診斷
滾動(dòng)軸承是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械零件，同時(shí)也是最容易產(chǎn)生故障的零件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在使用滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中，大約有 30%的機(jī)械故障都是由于滾動(dòng)軸承而引起的。滾動(dòng)軸承的常見(jiàn)故障形式有以下幾種。
1. 疲勞剝落（點(diǎn)蝕）
滾動(dòng)軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體和滾道之間為點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸，在交變載荷的作用下，表面間存在著極大的循環(huán)接觸應(yīng)力，容易在表面處形成疲勞源，由疲勞源生成微裂紋，微裂紋因材質(zhì)硬度高、脆性大，難以向縱深發(fā)展，便成小顆粒狀剝落，表面出現(xiàn)細(xì)小的麻點(diǎn)，這就是疲勞點(diǎn)蝕。嚴(yán)重時(shí)，表面成片狀剝落，形成凹坑；
若軸承繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將形成大面積的剝落。疲勞點(diǎn)蝕會(huì)造成運(yùn)轉(zhuǎn)中的沖擊載荷，使設(shè)備的振動(dòng)和噪聲加劇。然而，疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承正常的、不可避免的失效形式。軸承壽命指的就是出現(xiàn)第一個(gè)疲勞剝落點(diǎn)之前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，軸承的額定壽命就是指 90%的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕的壽命。
2. 磨損
潤(rùn)滑不良，外界塵粒等異物侵入，轉(zhuǎn)配不當(dāng)?shù)仍?，都?huì)加劇滾動(dòng)軸承表面之間的磨損。磨損的程度嚴(yán)重時(shí)，軸承游隙增大，表面粗糙度增加，不僅降低了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，而且也會(huì)設(shè)備的振動(dòng)和噪聲隨之增大。
3. 膠合
膠合是一個(gè)表面上的金屬粘附到另一個(gè)表面上去的現(xiàn)象。其產(chǎn)生的主要原因是缺油、缺脂下的潤(rùn)滑不足，以及重載、高速、高溫，滾動(dòng)體與滾道在接觸處發(fā)生了局部高溫下的金屬熔焊現(xiàn)象。通常，輕度的膠合又稱(chēng)為劃痕，重度的膠合又稱(chēng)為燒軸承。膠合為嚴(yán)重故障，發(fā)生后立即會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)和噪聲急劇增大，多數(shù)情況下設(shè)備難以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
4. 斷裂
軸承零件的裂紋和斷裂是最危險(xiǎn)的一種故障形式，這主要是由于軸承材料有缺陷和熱處理不當(dāng)以及嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行所引起的；此外，裝配過(guò)盈量太大、軸承組合設(shè)計(jì)不當(dāng)，以及缺油、斷油下的潤(rùn)滑喪失也都會(huì)引起裂紋和斷裂。
5. 銹蝕
銹蝕是由于外界的水分帶入軸承中；或者設(shè)備停用時(shí)，軸承溫度在露點(diǎn)以下，空氣中的水分凝結(jié)成水滴吸附在軸承表面上；以及設(shè)備在腐蝕性介質(zhì)中工作，軸承密封不嚴(yán)，從而引起化學(xué)腐蝕。銹蝕產(chǎn)生的銹斑使軸承表面產(chǎn)生早期剝落，同時(shí)也加劇了磨損。
6. 電蝕
電蝕主要是轉(zhuǎn)子帶電，電流擊穿油膜而形成電火化放電，使表面局部熔焊，在軸承工作表面形成密集的電流凹坑或波紋狀的凹凸不平。
7. 塑性變形（凹坑及壓痕）
對(duì)于轉(zhuǎn)速極低（n＜1 r/min）的軸承，或間歇擺動(dòng)的軸承，其故障形式主要是永久性塑性變形，即在滾道上受力最大處形成凹坑。發(fā)生塑性變形，主要與過(guò)大的擠壓應(yīng)力有關(guān)，例如，工作載荷過(guò)重，沖擊載荷過(guò)大，熱變形影響等。軸承出現(xiàn)凹坑后，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪聲。此外，當(dāng)硬顆粒從外界進(jìn)入滾動(dòng)體與滾道之間時(shí)，會(huì)在滾道表面形成壓痕。
8. 保持架損壞
潤(rùn)滑不良會(huì)使保持架與滾動(dòng)體或座圈發(fā)生磨損、碰撞。裝配不當(dāng)所造成的保持架變形，會(huì)使保持架與滾動(dòng)體或座圈之間產(chǎn)生卡澀，從而加速了保持架的磨損。保持架磨損后，間隙變大，與滾動(dòng)體之間的撞擊力增大，以致使保持架斷裂。滾動(dòng)軸承的故障種類(lèi)是多種多樣的，然而，在實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)和最有代表性的故障類(lèi)型通常只是三種，，即疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、磨損、膠合。其中，膠合從發(fā)生到軸承完全損壞的過(guò)程往往極短暫，因此一般難以通過(guò)定期檢查及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
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