故障诊断讲稿.pptx
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1、机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章 滚动轴承的故障监测与诊断l轴承失效基本形式轴承失效基本形式l轴承故障特征频率轴承故障特征频率 (故障频率,固有频率)(故障频率,固有频率)l故障轴承的频谱故障轴承的频谱l轴承故障的简易诊断法轴承故障的简易诊断法l轴承故障的精密诊断法轴承故障的精密诊断法机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断 4.1 4.1 滚动轴承失效的基本形式滚动轴承失效的基本形式 磨损、疲劳、腐蚀、压痕、破断、胶合等磨损、疲劳、腐蚀、压痕、破断、胶合等1)磨损:最常见的一种失效形式,特别是磨料磨损。)磨损:最常见的一种失效形式,特别是磨料磨损。
2、磨损较严重时产生游隙噪声并使振动加剧。磨损较严重时产生游隙噪声并使振动加剧。2)疲劳:滚动体与套圈之间的接触疲劳,)疲劳:滚动体与套圈之间的接触疲劳,造成表层金属造成表层金属疲劳剥落疲劳剥落。3)腐蚀:)腐蚀:化学腐蚀:由水、酸或含酸润滑剂造成;化学腐蚀:由水、酸或含酸润滑剂造成;电腐蚀:由轴承表面间有较大电流通过造成;电腐蚀:由轴承表面间有较大电流通过造成;微振腐蚀:由套圈与其它件之间的微小相对运动所至,微振腐蚀:由套圈与其它件之间的微小相对运动所至,使套圈表面产生锈斑。使套圈表面产生锈斑。机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断 4.1 4.1 滚动轴承失效的
3、基本形式滚动轴承失效的基本形式 磨损、疲劳、腐蚀、压痕、破断、胶合等磨损、疲劳、腐蚀、压痕、破断、胶合等4)压痕:过大的负荷使滚动体和滚道接触处)压痕:过大的负荷使滚动体和滚道接触处产生塑性变形而形成凹坑。产生塑性变形而形成凹坑。)胶合:滚动体在保持架内卡住或润滑不良、速度过高)胶合:滚动体在保持架内卡住或润滑不良、速度过高造成摩擦热过大,使保持架的材料粘附到滚子表面而形成造成摩擦热过大,使保持架的材料粘附到滚子表面而形成胶合。胶合。机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断 4.1 4.1 滚动轴承失效的基本形式滚动轴承失效的基本形式 磨损、疲劳、腐蚀、压痕、破断
4、、胶合等磨损、疲劳、腐蚀、压痕、破断、胶合等)破断:由于载荷过大、转速过高、润滑不良或装配不当造成。)破断:由于载荷过大、转速过高、润滑不良或装配不当造成。武钢轧板厂立辊轧机轴承保持架和滚动体破断武钢轧板厂立辊轧机轴承保持架和滚动体破断机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断 4.1 4.1 滚动轴承失效的基本形式滚动轴承失效的基本形式)破断:由于载荷过大、转速过高、润滑不良或装配不当造成。)破断:由于载荷过大、转速过高、润滑不良或装配不当造成。武钢二热轧武钢二热轧R1轧机主减速机高速轴操作端外侧轴承保持架断裂轧机主减速机高速轴操作端外侧轴承保持架断裂(发生强烈自
5、激振动)(发生强烈自激振动)扭矩记录曲线扭矩记录曲线轴向力记录曲线轴向力记录曲线机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断4.2 4.2 轴承的故障特征频率轴承的故障特征频率 4.2.1 滚动轴承的典型结构滚动轴承的典型结构D轴承节径;轴承节径;d滚动体直径;滚动体直径;Z滚动体个数;滚动体个数;接触角接触角;fr轴承内圈转动频率(假设外圈固定轴承内圈转动频率(假设外圈固定)机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断4.2 4.2 轴承的故障特征频率轴承的故障特征频率 4.2.2 由轴承元件表面缺陷引起的低频特征频率由轴承元件表面缺陷引起
6、的低频特征频率滚动轴承的运转模型滚动轴承的运转模型图图5-6 滚动轴承发生的冲击振动滚动轴承发生的冲击振动机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断4.2 4.2 轴承的故障特征频率轴承的故障特征频率 4.2.2 由轴承元件表面缺陷引起的低频特征频率由轴承元件表面缺陷引起的低频特征频率根据轴承元件之间滚动接触的速度关系可计算出各元件的根据轴承元件之间滚动接触的速度关系可计算出各元件的故障特征频率故障特征频率(假设外圈固定假设外圈固定)随着轴承的旋转,轴承表面缺陷每接触一次就会发生一次随着轴承的旋转,轴承表面缺陷每接触一次就会发生一次冲击,其特征频率分别为(一个剥落点
7、):冲击,其特征频率分别为(一个剥落点):1)1)保持架不平衡保持架不平衡(保持架转频保持架转频)式中式中 fr轴的转频(即内圈旋转频率)轴的转频(即内圈旋转频率)机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断4.2 4.2 轴承的故障特征频率轴承的故障特征频率 4.2.2 由轴承元件表面缺陷引起的低频特征频率由轴承元件表面缺陷引起的低频特征频率2)2)滚动体表面缺陷故障特征频率滚动体表面缺陷故障特征频率3)3)内圈滚道表面缺陷故障特征频率内圈滚道表面缺陷故障特征频率4)4)外圈滚道表面缺陷故障特征频率外圈滚道表面缺陷故障特征频率5)5)内圈滚道不圆故障特征频率内圈滚道
8、不圆故障特征频率机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断4.2 4.2 轴承的故障特征频率轴承的故障特征频率 4.2.3 与滚动轴承安装有关的振动特征频率与滚动轴承安装有关的振动特征频率1)1)安装滚动轴承的旋转轴系弯曲安装滚动轴承的旋转轴系弯曲,或不慎将滚动轴承装歪或不慎将滚动轴承装歪图图5-4 5-4 轴承与轴的歪斜状态轴承与轴的歪斜状态机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断4.2 4.2 轴承的故障特征频率轴承的故障特征频率 4.2.3 与滚动轴承安装有关的振动特征频率与滚动轴承安装有关的振动特征频率2)2)滚动轴承紧固过紧或
9、过松滚动轴承紧固过紧或过松(与滚动体表面缺陷故障特征频率相同与滚动体表面缺陷故障特征频率相同)图图5-5 5-5 因紧固过紧等原因引起的振动因紧固过紧等原因引起的振动机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断 4.2.4 4.2.4 轴承元件的固有频率轴承元件的固有频率(一般高达一般高达202060kHz)60kHz)钢球的固有频率钢球的固有频率(HZHZ)式中:式中:rr钢球半径(钢球半径(m m)材料密度(材料密度(kg/mkg/m)E材料的弹性模量(材料的弹性模量(N/mN/m2 2)机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断 4.
10、2.3 4.2.3 轴承元件的固有频率轴承元件的固有频率 轴承套圈(内、外圈)在圈平面内径向弯曲振动的固有频率轴承套圈(内、外圈)在圈平面内径向弯曲振动的固有频率(HZHZ)式中:式中:II套圈截面绕中性轴的惯矩(套圈截面绕中性轴的惯矩(m m4 4)MM套圈单位长度的质量(套圈单位长度的质量(kg/mkg/m)aa回转轴线到中性轴的半径(回转轴线到中性轴的半径(m m)n n套圈在圈平面内径向弯曲自由振动的阶数套圈在圈平面内径向弯曲自由振动的阶数机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的故障监测与诊断 4.2.3 4.2.3 轴承元件的固有频率轴承元件的固有频率 轴承套圈(内、
11、外圈)在圈平面内径向弯曲振动的固有频率轴承套圈(内、外圈)在圈平面内径向弯曲振动的固有频率(HZHZ)若取若取E E2.058102.058101111N/mN/m2 2,密度为密度为7.87.810103 3kg/mkg/m3 3,则上式可简化为则上式可简化为式中:式中:hh套圈的厚度(套圈的厚度(m m)机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的振动监测与诊断4.3 4.3 故障轴承的频谱故障轴承的频谱 轴承的剥落点一般不止一个,再加上故障频率与转动频率相互调制,轴承的剥落点一般不止一个,再加上故障频率与转动频率相互调制,常见的轴承有故障时的振动频谱如下:常见的轴承有故障时的
12、振动频谱如下:故类故类别障别障条条件件故障故障频率频率频谱频谱备注备注内圈内圈有点有点蚀蚀无无径径向向间间隙隙时时n=1,2,3有有径径向向间间隙隙时时nfifr与与轴频调制轴频调制n=1,2,3nfifc 与与滚动体公滚动体公转频率调转频率调制制n=1,2,3滚动体滚动体公转频率公转频率即保持架即保持架转频转频nfifi内圈内圈故障故障机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的振动监测与诊断4.3 4.3 故障轴承的频谱故障轴承的频谱 故障故障类别类别条条件件故障故障频率频率频频 谱谱备注备注外圈外圈有点有点蚀蚀n=1,2,3滚滚动动体体有有点点蚀蚀无径无径向间向间隙时隙时n=
13、1,2,3有径有径向间向间隙时隙时与滚动体与滚动体公转频率公转频率调制调制n=1,2,3保持保持架不架不平衡平衡fo内圈故障内圈故障fb滚动体故滚动体故障障机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的振动监测与诊断4.4 轴承故障的简易诊断法轴承故障的简易诊断法4.4.14.4.1、判定标准、判定标准 a、绝对判定标准绝对判定标准b、相对判定标准相对判定标准c、类比判定标准类比判定标准一般是兼用以上三种判断标准,才能获得准确、可靠的诊断成果。一般是兼用以上三种判断标准,才能获得准确、可靠的诊断成果。机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的振动监测与诊断4.4 轴承故
14、障的简易诊断法轴承故障的简易诊断法4.4.24.4.2、使用便携式测振仪、使用便携式测振仪(1 1)测试震动速度有效值(振级)测试震动速度有效值(振级)(2 2)冲击脉冲法)冲击脉冲法图图5-13 5-13 脉冲诊断法示意图脉冲诊断法示意图 机械工程及自动化专业机械工程及自动化专业第四章滚动轴承的振动监测与诊断4.4 轴承故障的简易诊断法轴承故障的简易诊断法4.4.24.4.2、使用便携式测振仪、使用便携式测振仪(2 2)冲击脉冲法)冲击脉冲法仪器:瑞典仪器:瑞典SPM公司生产的公司生产的SPM-43A冲击脉冲仪冲击脉冲仪 或或 SKF公司生产的公司生产的TMED-1轴承故障诊断仪轴承故障诊断
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