任海燕，劉軍輝，羅輝，李亞強
（山東華聚能源（yuán）股份有（yǒu）限公司（sī），272000）

　　摘　要：機械設備的動力傳遞要靠傳動部件實現，傳動部件的狀態（tài）直接影響了整機的功能！典型的傳動部件：滾動軸承和齒輪裝置旋轉（zhuǎn）機（jī）械是設備狀（zhuàng）態監測與故障診斷工作的重（chóng）點，而旋轉機械的故障有相當大比例與滾動軸承有關。滾動軸（zhóu）承是機器的易損件之一（yī），據不完全統計，旋轉機械的故（gù）障約有（yǒu）30%是因滾動軸承引起的。滾動軸承（chéng）的原因分析與故障診斷顯得尤為重要。

　　關鍵詞：滾動軸承；振（zhèn）動；故障診斷
　　滾動軸承在運轉過程中可能會由（yóu）於各種原因引起損壞，如裝配不當、潤滑不良、水分和異物侵入、腐蝕和（hé）過載等（děng）都可能會導致軸承過早損（sǔn）壞。即使在安裝、潤滑和使（shǐ）用維護都正常的情況下，經過一段時間運轉，軸承也會（huì）出現疲勞剝落和磨損而不能正常工作。滾動軸承的運行示意圖如下所示：

　　一、滾動軸承的振動及（jí）其故障特征
　　1.滾動軸承的時域波形特征
　　正常情況下，滾動軸承（chéng）的振動時域波形中可（kě）以看出有兩個特點？：一是無衝擊，二是變化慢。

　　軸承元件發生異常時，就會產生衝擊脈衝振動，具有以下特點：
　　⑴衝擊脈衝周（zhōu）期為基階故障特征頻（pín）率的倒數；
　　⑵衝擊脈衝寬度在μs數量級，它將（jiāng）激起係統或結構的高頻（pín）響應（yīng）（固有振動）；
　　⑶響（xiǎng）應水平取決於係統或結構（gòu）的固有頻（pín）率及阻尼的大（dà）小（xiǎo）；
　　2、內滾道損傷振動特征
　　通常（cháng）滾動軸（zhóu）承都有徑向間隙，且為單（dān）邊載荷，點蝕部分與滾動體發生衝擊（jī）接觸的位置的不同（內圈和滾動體均滾動）載荷受力不同，則振幅會發生周期性的變化，即發生振幅調製。
　　⑴若以軸旋轉頻率fr進行振幅調（diào）製，這時的振動頻（pín）率為nZfi±fr（n=1，2…）；
　　⑵若以滾動體的（de）公轉頻率（即（jí）保（bǎo）持架旋轉頻率）fm進行振幅調製，這時的振動頻率（lǜ）為nZfi±fm（n=1，2，…）；
　　3、外滾道（dào）損傷振動特征
　　當軸承外滾道（dào）產生損傷時，如剝落、裂紋、點蝕等，在滾動體通過時也會產生衝擊振動。由於點蝕的位置與（yǔ）載荷方向的相對位置關係是固定的（外圈固定），所以，這時（shí）不存在振（zhèn）幅調製的情（qíng）況，振動（dòng）頻率為nZfo（n=1，2，…）
　　4、滾動體損傷（shāng）振動（dòng）情況
　　當（dāng）滾動體產生損傷時（shí），如剝落、點蝕等，缺陷部位通過內圈或（huò）外圈滾道表麵時會產生衝擊振動。在滾動軸承無徑向間隙（xì）時，會產生頻率為nZfRS（n=1，2，…）的衝（chōng）擊振動。
　　通常滾動軸承（chéng）都有徑向（xiàng）間隙，因此，同內圈存在點蝕時的情況一樣，根據點蝕（shí）部位與內圈或外圈發生衝擊接（jiē）觸的位置不同，也會發生振幅調製（zhì）的（de）情況，不過此時是以滾動體的公轉頻率fm進行振幅（fú）調（diào）製。這時的振動頻率為nzfRS±fm

　　5、軸承偏心引起的振（zhèn）動
　　當滾（gǔn）動軸承（chéng）的內圈出現嚴重磨損等情況（kuàng）時（shí），軸承會出現偏（piān）心現象，當軸（zhóu）旋轉時，軸心（內圈中心）便會繞外（wài）圈中（zhōng）心擺動。滾動軸承偏心振（zhèn）動特征（zhēng）如下圖所示：

　　6、滾動體的非線性伴生振動
　　滾動軸承靠（kào）滾道與滾動體的彈性接觸來承受載荷，因此具有（yǒu）“彈簧”的性質（剛性很大）。當潤滑狀態（tài）不良時，就會（huì）出現非線性彈簧（huáng）性質的（de）振動。軸向非線性振（zhèn）動頻率為軸的旋轉頻率fr，分（fèn）數諧波1/2fr，1/3fr，…，及其高次諧波2fr，3fr，…
　　二、滾動軸承故障（zhàng）診斷方（fāng）法
　　1、時域：有效值和峰值判斷法
　　2、時域：峰值指標法
　　3、幅域（yù）：振幅概率密度分析法
　　4、時序模型參數分析法
　　5、衝擊脈衝法
　　6、包絡法
　　7、高通值頻率分析法
　　三、診（zhěn）斷方法簡介
　　1、衝擊脈衝法
　　基（jī）本原理：
　　當兩個不平的表（biǎo）麵相互撞擊時（滾（gǔn）動體與內滾道缺（quē）陷），就會產生衝擊波，即衝擊脈衝，衝擊脈衝激發了軸承元（yuán）件和結構的共振。基於（yú）這（zhè）個原理，通過測量儀器，檢測軸承係統的共振來判斷衝擊脈衝的大小，來了解軸（zhóu）承的工作狀態。振（zhèn）動加速度的振幅大小是與異常程度成正比例的，因此可以（yǐ）利用衝擊波形的Z大值（zhí）xp，或者衝擊波形的平均值進行異常判（pàn）斷。
　　當轉速（sù）較低時（300r/min），平（píng）均值很小，據此進行異常與（yǔ）否判斷則很困難，因此用Z大值（zhí）進行診斷
　　2、包絡法
　　包絡分析法（fǎ）是利（lì）用包絡檢測和對包絡譜的分析，根據（jù）包絡（luò）譜（pǔ）峰識別故障。當滾動軸承元（yuán）件產生缺陷而在運行中引起脈（mò）動時（shí），不但會引起軸承外圈及傳感器本身產生高頻固有振動，且此高頻振動的幅值還會受到上述脈動激發力的調製。
　　包絡法把與故障有關的信號從高（gāo）頻調製信號中解調出來，從而避免與其它（tā）低頻幹擾的混淆，故有很高的診斷可（kě）靠性和靈敏度，是目前Z常用、Z有效（xiào）地診斷滾動軸承故障的方法之（zhī）一。不（bú）僅可根（gēn）據某種高頻（pín）固有振動的出現與否，判斷軸承是否異常而且可根據包絡信號的頻率成分識別出產生故障的原（yuán）件（如內圈、外圈、滾（gǔn）動體）
　　當前，滾（gǔn）動軸承運行的故障診斷和監測技術（shù）已經發展的較完善。測振（zhèn）、測溫、測磨損、測潤滑等（děng）各種（zhǒng）方法都有應用。

來（lái）源：《中國科（kē）技博覽》2014年46期