滚动轴承故障.优秀PPT.ppt

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1、BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训滚 动 轴 承 故 障 诊 断200320031BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障缘由及其解决n n过负荷过负荷n n引起过早疲惫，（包括过紧协作，引起过早疲惫，（包括过紧协作，布式硬度凹痕和预负荷）布式硬度凹痕和预负荷）n n削减负荷或重新设计削减负荷或重新设计n n过热过热n n征兆是滚道，球和保持架变色，从征兆是滚道，球和保持架变色，从金色变为蓝色金色变为蓝色n n温度超过温度超过400F400F使滚道和滚动体材料使滚道和滚动体材料退火退火n n硬度降低导致轴承承重降低和早期硬度降低导致轴承承重降低和早期失效失效n n严峻状况下引起变

2、形，另外温升降严峻状况下引起变形，另外温升降低和破坏润滑性能低和破坏润滑性能2BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障缘由及其解决n n布式硬度凹痕布式硬度凹痕n n当负荷超过滚道的弹性极限时产生当负荷超过滚道的弹性极限时产生n n滚道上的凹痕增加振动（噪声）滚道上的凹痕增加振动（噪声）n n任何静态过负荷和严峻冲击产生布任何静态过负荷和严峻冲击产生布式凹痕式凹痕n n伪布式凹痕伪布式凹痕n n在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕，光滑，有明显边界，四周有凹痕，光滑，有明显边界，四周有磨削磨削n n表明严峻的外部振动表明严峻的外部振动n n隔振和运用抗摩添加

3、剂隔振和运用抗摩添加剂3BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障缘由及其解决n n正常疲惫失效正常疲惫失效n n疲惫失效指滚道和滚动体上发疲惫失效指滚道和滚动体上发生碎裂，并随之产生材料碎片生碎裂，并随之产生材料碎片脱落脱落n n这种疲惫为渐渐发生，一旦起这种疲惫为渐渐发生，一旦起先则快速扩展，并伴随明显的先则快速扩展，并伴随明显的振动增加振动增加n n更换轴承，和设计有更长疲惫更换轴承，和设计有更长疲惫寿命的轴承寿命的轴承4BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障缘由及其解决n n反向载荷反向载荷n n角接触轴承的设计只接受一个角接触轴承的设计只接受一个方向的轴向载荷方向的轴

4、向载荷n n当方向相反时，外圈的椭圆接当方向相反时，外圈的椭圆接触区域被削平。触区域被削平。n n结果是应力增加，温度上升，结果是应力增加，温度上升，并产生振动增大和轴承早期失并产生振动增大和轴承早期失效效5BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障缘由及其解决n n污染污染n n污染是轴承失效的主要缘由之一污染是轴承失效的主要缘由之一n n污染的征兆是在滚道和滚动体表面有污染的征兆是在滚道和滚动体表面有点痕，导致振动加大和磨损点痕，导致振动加大和磨损n n清洁环境，工具，规范操作。新轴承清洁环境，工具，规范操作。新轴承的储运。的储运。n n润滑油失效润滑油失效n n滚道和滚子的变色（蓝

5、、棕）是润滑滚道和滚子的变色（蓝、棕）是润滑失效的征兆，随之产生滚道、滚子和失效的征兆，随之产生滚道、滚子和保持架磨损，导致过热和严峻故障。保持架磨损，导致过热和严峻故障。n n滚动轴承的正常运行取决于各部件间滚动轴承的正常运行取决于各部件间存在良好油膜存在良好油膜n n失效常常由润滑不足和过热引起失效常常由润滑不足和过热引起6BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障缘由及其解决n n腐蚀腐蚀n n其征兆是在滚道、滚子、其征兆是在滚道、滚子、保持架或其他位置出现红保持架或其他位置出现红棕色区域棕色区域n n缘由是轴承接触腐蚀性流缘由是轴承接触腐蚀性流体和气体体和气体n n严峻状况下，腐

6、蚀引起轴严峻状况下，腐蚀引起轴承早期疲惫失效承早期疲惫失效n n除掉腐蚀流体，尽可能运除掉腐蚀流体，尽可能运用整体密封轴承用整体密封轴承7BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障缘由及其解决n n不对中不对中n n不对中的征兆是滚珠在滚道上产生不对中的征兆是滚珠在滚道上产生的磨痕与滚道边缘不平行的磨痕与滚道边缘不平行n n假如不对中超过假如不对中超过0.001in/in0.001in/in，会产，会产生轴承和轴承座异样温升，和保持生轴承和轴承座异样温升，和保持架球磨损架球磨损n n协作松动协作松动n n协作松动导致协作部件的相对运动，协作松动导致协作部件的相对运动，假如这个相对运动稍微

7、但不间断，假如这个相对运动稍微但不间断，则产生磨损则产生磨损n n这种磨损产生颗粒，并氧化成特殊这种磨损产生颗粒，并氧化成特殊的棕色。这导致研磨和松动加大。的棕色。这导致研磨和松动加大。n n假如松动增大到内圈或外圈的显著假如松动增大到内圈或外圈的显著运动，安装表面（孔径，外径和侧运动，安装表面（孔径，外径和侧面）将磨损和发热，引起噪声和胱面）将磨损和发热，引起噪声和胱动。动。8BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障承故障发展展过程的四程的四阶段段 通常约百分之八十至九十的轴承寿命通常约百分之八十至九十的轴承寿命12341X234阶段轴承剩余寿命的百分之十至二十阶段轴承剩余寿命

8、的百分之五至十阶段轴承剩余寿命的百分之一至五阶段一小时至轴承剩余寿命的百分之一灾难性破坏灾难性破坏累积的损伤时间 滚动轴承四种类型故障频率 1.随机的，超声频率-gSE,HFD,SPM；2.轴承零部件自振频率-500至2000赫兹范围，与转速无关；3旋转的故障频率-内环BPFI，外环BPFO，滚动体BSF和保 持架FTF故障频率 4.和频与差频-轴承若干故障频率之间及其它振源频率相加或相减得出的频率9BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训滚动轴滚动轴承故障承故障承故障承故障发发展展展展过过程的四程的四程的四程的四阶阶段中典型特征段中典型特征段中典型特征段中典型特征第一阶段：第一阶段：第一阶段

9、：第一阶段：1 1噪声正常；噪声正常；噪声正常；噪声正常；2.2.温度正常；温度正常；温度正常；温度正常；3.3.可用超声，振动尖峰能量可用超声，振动尖峰能量可用超声，振动尖峰能量可用超声，振动尖峰能量gSEgSE声放声放声放声放射测量出来，轴承外环有缺陷；射测量出来，轴承外环有缺陷；射测量出来，轴承外环有缺陷；射测量出来，轴承外环有缺陷；4.4.振动总量较小，无离散的轴承故障频率尖振动总量较小，无离散的轴承故障频率尖振动总量较小，无离散的轴承故障频率尖振动总量较小，无离散的轴承故障频率尖峰；峰；峰；峰；5.5.轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于B-10B-10规

10、定的百分之十。规定的百分之十。规定的百分之十。规定的百分之十。其次阶段：其次阶段：其次阶段：其次阶段：1.1.噪声略增大；噪声略增大；噪声略增大；噪声略增大；2.2.温度正常；温度正常；温度正常；温度正常；3.3.超声，声放射，振动尖峰能量超声，声放射，振动尖峰能量超声，声放射，振动尖峰能量超声，声放射，振动尖峰能量gSEgSE明显增大，轴承外环有缺陷；明显增大，轴承外环有缺陷；明显增大，轴承外环有缺陷；明显增大，轴承外环有缺陷；4.4.振动总量略增大振动总量略增大振动总量略增大振动总量略增大(振动加速度总量和振振动加速度总量和振振动加速度总量和振振动加速度总量和振动速度总量动速度总量动速度总

11、量动速度总量)；5.5.在对数刻度的频谱上可清晰地看到轴承故障频率，而在线在对数刻度的频谱上可清晰地看到轴承故障频率，而在线在对数刻度的频谱上可清晰地看到轴承故障频率，而在线在对数刻度的频谱上可清晰地看到轴承故障频率，而在线性刻度的频谱上则很难看到；噪声地平明显提高；性刻度的频谱上则很难看到；噪声地平明显提高；性刻度的频谱上则很难看到；噪声地平明显提高；性刻度的频谱上则很难看到；噪声地平明显提高；6.6.轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于B-B-1010规定的百分之五。规定的百分之五。规定的百分之五。规定的百分之五。第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段：1.1.

12、可以听到噪声；可以听到噪声；可以听到噪声；可以听到噪声；2.2.温度略上升；温度略上升；温度略上升；温度略上升；3.3.特别高的超声，声放射，振特别高的超声，声放射，振特别高的超声，声放射，振特别高的超声，声放射，振动尖峰能量动尖峰能量动尖峰能量动尖峰能量gSEgSE，轴承外环有故障；，轴承外环有故障；，轴承外环有故障；，轴承外环有故障；4.4.振动加速度总量和振动速度总量大增；振动加速度总量和振动速度总量大增；振动加速度总量和振动速度总量大增；振动加速度总量和振动速度总量大增；5.5.在线性刻度频谱上清晰地看出轴承故障频率及其谐波频率和边带频率；在线性刻度频谱上清晰地看出轴承故障频率及其谐波

13、频率和边带频率；在线性刻度频谱上清晰地看出轴承故障频率及其谐波频率和边带频率；在线性刻度频谱上清晰地看出轴承故障频率及其谐波频率和边带频率；6.6.振动频谱的噪声地平明显提高；振动频谱的噪声地平明显提高；振动频谱的噪声地平明显提高；振动频谱的噪声地平明显提高；7.7.轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于轴承剩余寿命大于B-10B-10规定的百分之一。规定的百分之一。规定的百分之一。规定的百分之一。第四阶段：第四阶段：第四阶段：第四阶段：1.1.噪声的强度变更；噪声的强度变更；噪声的强度变更；噪声的强度变更；2.2.温度明显上升；温度明显上升；温度明显上升；温度明显上升；3.3.超声

14、，声放射，振动尖超声，声放射，振动尖超声，声放射，振动尖超声，声放射，振动尖峰能量峰能量峰能量峰能量gSEgSE快速增大，随后渐渐减小，轴承外环处于损坏之前的故障状态；快速增大，随后渐渐减小，轴承外环处于损坏之前的故障状态；快速增大，随后渐渐减小，轴承外环处于损坏之前的故障状态；快速增大，随后渐渐减小，轴承外环处于损坏之前的故障状态；4.4.振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动加速度总量减小；振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动加速度总量减小；振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动加速度总量减小；振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动加速度总量减小；5.5.频率较频率较频率较频率较

15、低的轴承故障频率尖峰占优势，振动频谱中噪声地平特别高；低的轴承故障频率尖峰占优势，振动频谱中噪声地平特别高；低的轴承故障频率尖峰占优势，振动频谱中噪声地平特别高；低的轴承故障频率尖峰占优势，振动频谱中噪声地平特别高；6.6.轴承剩余寿轴承剩余寿轴承剩余寿轴承剩余寿命大于命大于命大于命大于B-10B-10规定的百分之零点二。规定的百分之零点二。规定的百分之零点二。规定的百分之零点二。10BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障四种类型频率 第第 一一 种种 频频 率率 ：随机的，超声频率随机的，超声频率-振动尖峰能量振动尖峰能量(g SE)(g SE)，高频加速，高频加速度度(HF

16、D)(HFD)和冲击脉冲和冲击脉冲(SPM)(SPM)；其次种频率：其次种频率：轴承零部件的自振频率轴承零部件的自振频率-在在500500到到20002000赫兹频率赫兹频率 范围范围内，与转速无关内，与转速无关 ；第三种频率：第三种频率：旋转的故障频率旋转的故障频率-轴承的内环故障轴承的内环故障(BPFI)(BPFI)，外环，外环 故故障障(BPFO)(BPFO)，滚动体故障，滚动体故障(BSF)(BSF)和保持架故障和保持架故障(FTF)(FTF)；第四种频率第四种频率 ：和频与差频和频与差频-轴承的若干故障频率之间及与其它轴承的若干故障频率之间及与其它 振振源频率之间相加或相减源频率之间

17、相加或相减 11BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障发展的四个阶段 n n 第第 一一 阶阶 段段 ：滚动轴承故障初始阶段：滚动轴承故障初始阶段 n n 第第 二二 阶阶 段段 ：滚动轴承稍微故障阶段：滚动轴承稍微故障阶段n n 第第 三三 阶阶 段段 ：滚动轴承宏观故障阶段：滚动轴承宏观故障阶段n n 第第 四四 阶阶 段段 ：滚动轴承故障最终阶段：滚动轴承故障最终阶段 12BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训滚滚滚滚动动动动轴轴轴轴承承承承故故故故障障障障发发发发展展展展的的的的四四四四个个个个阶阶阶阶段段段段 n n 第一阶段第一阶段其次阶段其次阶段第三阶段第三阶段

18、第四阶段第四阶段13BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚滚动动轴轴承承故故障障发发展展的的四四个个阶阶段段 n n 第一阶段第一阶段其次阶段其次阶段第三阶段第三阶段第四阶段第四阶段A.仅出现滚动轴承故障频率(没有1X边带频率)B.滚动轴承跑道圆周上出现稍微磨损时，便出现轴承故障频率的谐波频率C.磨损明显时轴承故障频率两侧出现1X转速边带频率，还可出现其它的轴承故障频率只是 g SE有明显指示g SE明显增大，起先出现轴承零件共振频率并伴有1X转速频率边带 gSE本阶段起先时减小，卡死前可能剧增。出现高频随机谱，轴承寿命成问题。14BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障发

19、展的第一阶段 n n噪噪噪噪 声声声声 正正正正 常常常常 n n轴轴轴轴 承承承承 温温温温 度度度度 正正正正 常常常常n n可可可可 以以以以 用用用用 超超超超 声声声声 ，振振振振 动动动动 尖尖尖尖 峰峰峰峰 能能能能 量量量量 ，声声声声 发发发发 射射射射 测测测测 量量量量 出出出出 来来来来 ，轴轴轴轴 承承承承 外外外外 环环环环 有有有有 缺缺缺缺 陷陷陷陷 n n振振振振 动动动动 总总总总 量量量量 比比比比 较较较较 小小小小 。无无无无 离离离离 散散散散 的的的的 轴轴轴轴 承承承承 故故故故 障障障障 频频频频 率率率率 尖尖尖尖 峰峰峰峰 n n轴轴轴轴

20、承承承承 剩剩剩剩 余余余余 寿寿寿寿 命命命命 大大大大 于于于于 B-10 B-10 规规规规 定定定定 的的的的 百百百百 分分分分 之之之之 十十十十(注注注注)n n 注注 ：基基 于于 百百 分分 之之 九九 十十 的的 置置 信信 度度 15BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障发展的其次阶段 n n噪噪噪噪 声声声声 略略略略 增增增增 大大大大 n n轴轴轴轴 承承承承 温温温温 度度度度 正正正正 常常常常 n n超超超超 声声声声 ，声声声声 发发发发 射射射射 ，振振振振 动动动动 尖尖尖尖 峰峰峰峰 能能能能 量量量量 有有有有 大大大大 的的的的 增

21、增增增 大大大大 ，轴轴轴轴 承承承承 外外外外 环环环环 有有有有 缺缺缺缺 陷陷陷陷 n n振振振振 动动动动 总总总总 量量量量 略略略略 增增增增 大大大大(振振振振 动动动动 加加加加 速速速速 度度度度 总总总总 量量量量 和和和和 振振振振 动动动动 速速速速 度度度度 总总总总 量量量量)n n在在在在 对对对对 数数数数 频频频频 谱谱谱谱 上上上上 可可可可 清清清清 楚楚楚楚 地地地地 看看看看 到到到到 轴轴轴轴 承承承承 故故故故 障障障障 频频频频 率率率率 ，而而而而 在在在在 线线线线 性性性性 频频频频 谱谱谱谱 上上上上 难难难难 以以以以 看看看看 到到到

22、到 ；噪噪噪噪 声声声声 地地地地 平平平平 明明明明 显显显显 提提提提 高高高高 n n轴轴轴轴 承承承承 剩剩剩剩 余余余余 寿寿寿寿 命命命命 小小小小 于于于于 B-10 B-10 规规规规 定定定定 的的的的 百百百百 分分分分 之之之之 五五五五 (注注)n n 注注 ：基基 于于 百百 分分 之之 九九 十十 的的 置置 信信 度度 16BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障发展的第三阶段 n n可可可可 以以以以 听听听听 到到到到 噪噪噪噪 声声声声 n n轴轴轴轴 承承承承 温温温温 度度度度 略略略略 升升升升 高高高高 n n非非非非 常常常常 高高高

23、高 的的的的 超超超超 声声声声 ，声声声声 发发发发 射射射射 ，振振振振 动动动动 尖尖尖尖 峰峰峰峰 能能能能 量量量量 ，轴轴轴轴 承承承承 外外外外 环环环环 有有有有 故故故故 障障障障 n n振振振振 动动动动 加加加加 速速速速 度度度度 总总总总 量量量量 和和和和 振振振振 动动动动 速速速速 度度度度 总总总总 量量量量 有有有有 大大大大 的的的的 增增增增 大大大大 n n在在在在 线线线线 性性性性 频频频频 谱谱谱谱 上上上上 清清清清 楚楚楚楚 地地地地 看看看看 出出出出 轴轴轴轴 承承承承 故故故故 障障障障 频频频频 率率率率 及及及及 其其其其 谐谐谐谐

24、 波波波波 频频频频 率率率率 和和和和 边边边边 带带带带 频频频频 率率率率 n n振振振振 动动动动 频频频频 谱谱谱谱 的的的的 噪噪噪噪 声声声声 地地地地 平平平平 明明明明 显显显显 提提提提 高高高高 n n轴轴轴轴 承承承承 剩剩剩剩 余余余余 寿寿寿寿 命命命命 小小小小 于于于于 不不不不 B-10 B-10 规规规规 定定定定 的的的的 百百百百 分分分分 之之之之 一一一一(注注)n n 注注 ：基基 于于 百百 分分 之之 九九 十十 的的 置置 信信 度度 17BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障发展的第四阶段 n n噪噪噪噪 声声声声 的的的的

25、 强强强强 度度度度 改改改改 变变变变 n n轴轴轴轴 承承承承 的的的的 温温温温 度度度度 明明明明 显显显显 升升升升 高高高高 n n超超超超 声声声声 ，声声声声 发发发发 射射射射 ，振振振振 动动动动 尖尖尖尖 峰峰峰峰 能能能能 量量量量 迅迅迅迅 速速速速 增增增增 大大大大 ，随随随随 后后后后 逐逐逐逐 渐渐渐渐 减减减减 小小小小 ，轴轴轴轴 承承承承 外外外外 环环环环 处处处处 在在在在 损损损损 坏坏坏坏 之之之之 前前前前 的的的的 故故故故 障障障障 状状状状 态态态态 n n振振振振 动动动动 速速速速 度度度度 总总总总 量量量量 和和和和 振振振振 动

26、动动动 位位位位 移移移移 总总总总 量量量量 明明明明 显显显显 增增增增 大大大大 ，振振振振 动动动动 加加加加 速速速速 度度度度 总总总总 量量量量 反反反反 而而而而 减减减减 小小小小n n出出出出 现现现现 较较较较 低低低低 频频频频 率率率率 的的的的 轴轴轴轴 承承承承 故故故故 障障障障 频频频频 率率率率 尖尖尖尖 峰峰峰峰 且且且且 占占占占 优优优优 势势势势 n n振振振振 动动动动 频频频频 谱谱谱谱 中中中中 噪噪噪噪 声声声声 地地地地 平平平平 非非非非 常常常常 高高高高 n n轴轴轴轴 承承承承 剩剩剩剩 余余余余 寿寿寿寿 命命命命 小小小小 于于

27、于于 B-10 B-10 规规规规 定定定定 的的的的 百百百百 分分分分 之之之之 零零零零 点点点点 二二二二 (注注 ：基基 于于 百百 分分 之之 九九 十十 的的 置置 信信 度度)18BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训滚滚滚滚 动动动动 轴轴轴轴 承承承承 故故故故 障障障障 发发发发 展展展展 第第第第 一一一一 和和和和 第第第第 二二二二 阶阶阶阶 段段段段 gSE gSE gSE gSE 和和和和 频频频频 谱谱谱谱 特特特特 征征征征 的的的的 比比比比 较较较较 滚 动 轴 承 故 障 谱 特 征(1)区 域 A 区 域 B 区 域 C 区 域 D 常 规 振 动

28、 频 率 区 轴 承 故 障 频 率 区 轴 承 零 件 自 振 频 率 区 振 动 尖 峰 能 量 区 第一阶段19BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训滚滚滚滚 动动动动 轴轴轴轴 承承承承 故故故故 障障障障 发发发发 展展展展 的的的的 第第第第 三三三三 和和和和 第第第第 四四四四 阶阶阶阶 段段段段 gSE gSE gSE gSE 和和和和 振振振振 动动动动 频频频频 谱特谱特谱特谱特 征征征征 的的的的 比比比比 较较较较 滚 动 轴 承 故 障 谱 特 征(2)区 域 A 区 域 B 区 域 C 区 域 D 常 规 振 动 频 率 区 轴 承 故 障 频 率 区 轴 承

29、零 件 自 振 频 率 区 振 动 尖 峰 能 量 区 20BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 轴承故障发展的第一阶段 n n滚动轴承故障的最早指示出现在从滚动轴承故障的最早指示出现在从250K250K赫兹到赫兹到350K350K赫兹频率范围赫兹频率范围内；随后，当磨损扩展时，通常降到约内；随后，当磨损扩展时，通常降到约20K20K赫兹到赫兹到60K60K赫兹。这些赫兹。这些频率就是振动尖峰能量频率就是振动尖峰能量gSEgSE等评定的频率。例如，振动尖峰能量等评定的频率。例如，振动尖峰能量gSEgSE首先以约首先以约0.25gSE0.25gSE出现出现(具体数值取决于测量位置和机器转速具

30、体数值取决于测量位置和机器转速)。gSEgSE谱可以确认滚动轴承是否处于其故障发展的第一阶段。谱可以确认滚动轴承是否处于其故障发展的第一阶段。21BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 轴承故障发展的其次阶段 n n这阶段中，稍微的滚动轴承故障起先这阶段中，稍微的滚动轴承故障起先“振铃振铃”激起滚动轴承零件激起滚动轴承零件的自振频率的自振频率(fn),(fn),这些自振频率通常出现在这些自振频率通常出现在500500赫兹到赫兹到20002000赫兹赫兹频率范围内。这种自振频率也可能是机器结构的共振频率。这阶频率范围内。这种自振频率也可能是机器结构的共振频率。这阶段末，在自振频率两侧出现边带频

31、率。振动尖峰能量段末，在自振频率两侧出现边带频率。振动尖峰能量gSEgSE增大增大(例如，从例如，从0.25gSE0.25gSE增大到增大到0.5gSE)0.5gSE)。22BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 轴承故障发展的第三阶段 n n这阶段中，出现滚动轴承故障频率及其谐波频率。当磨损进一这阶段中，出现滚动轴承故障频率及其谐波频率。当磨损进一步扩展时，出现较多的滚动轴承故障频率的谐波频率，并且，步扩展时，出现较多的滚动轴承故障频率的谐波频率，并且，边带频率的数量增多。振动尖峰能量边带频率的数量增多。振动尖峰能量gSEgSE总量值接着增大总量值接着增大(例如，例如，从从0.5gSE0.

32、5gSE到到1.0gSE1.0gSE以上以上)。这时已可以用肉眼视察到磨损，当。这时已可以用肉眼视察到磨损，当滚动轴承故障频率及其谐波频率的两侧伴随有很多边带频率时，滚动轴承故障频率及其谐波频率的两侧伴随有很多边带频率时，磨损可能已扩展到轴承的整个圆周。磨损可能已扩展到轴承的整个圆周。gSEgSE谱可以帮助确认滚动谱可以帮助确认滚动轴承故障发展的第三阶段。这时，应当更换滚动轴承轴承故障发展的第三阶段。这时，应当更换滚动轴承(与振动频与振动频谱中轴承故障频率重量的幅值无关谱中轴承故障频率重量的幅值无关)。23BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 轴承故障发展的最终阶段 n n这阶段末，甚至可

33、以检测出这阶段末，甚至可以检测出1X1X转速频率的振动幅值增大，转速频率的振动幅值增大，通常还引起很多转速谐波频率重量的增大。离散的轴承通常还引起很多转速谐波频率重量的增大。离散的轴承故障频率和自振频率实际起先故障频率和自振频率实际起先“消逝消逝”，而被随机，宽，而被随机，宽带高频带高频“噪声地平噪声地平”取代。此外，高频噪声地平和振动取代。此外，高频噪声地平和振动尖峰能量尖峰能量gSEgSE两者的幅值事实上反而减小；但是，轴承两者的幅值事实上反而减小；但是，轴承刚损坏前振动尖峰能量刚损坏前振动尖峰能量gSEgSE值通常将突增到很大的幅值。值通常将突增到很大的幅值。24BPdM 普迪美状态监测

34、轴承诊断技术培训 结 束 语 n n振振 动动 尖尖 峰峰 能能 量量(gSE)gSE)可可 以以 在在 滚滚 动动 轴轴 承承 故故 障障 发发 展展 的的 初初 始始 阶阶 段段 检检 测测 到到 故故 障障 信信 息，息，并并 且且 可可 跟跟 踪踪 轴轴 承承 故故 障障 发发 展展 ，在在 第第 二二 ，三三 和和 第第 四四 阶阶 段段 中中 以以 不不 同同 的的 信信 息息 反反 映映 轴轴 承承 不不 同同 的的 故故 障障 状状 态态 。n n同同 时时 采采 用用 振振 动动 速速 度度 或或 振振 动动 加加 速速 度度 检检 测测 常常 规规 振振 动动 频频 谱谱

35、可可 以以 在在 滚滚 动动 轴轴 承承 故故 障障 发发 展展 的的 第第 三三 阶阶 段段 有有 效效 地地 检检 测测 到到 轴轴 承承 的的 故故 障障 频频 率率(内环故障内环故障BPFI BPFI，外环故障外环故障 BPFOBPFO，滚动体故障滚动体故障 BSF BSF 和保持架故障和保持架故障 FTF)FTF)等。等。n n振振 动动 尖尖 峰峰 能能 量量 和和 振振 动动 速速 度度 或或 振振 动动 加加 速速 度度 相相 结结 合合 可可 以以 有有 效效 地地 早早 期期 检检 测测 滚滚 动动 轴轴 承承 的的 故故 障。障。25BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培

36、训 滚动轴承故障频率计算(1)n n保持架故障频率：保持架故障频率：n nFTF=(1/2)NoFTF=(1/2)No1+1+（d/Dd/D）Cos +Ni Cos +Ni 1-1-（d/Dd/D）Cos Cos n n滚动体旋转故障频率：滚动体旋转故障频率：BSF=(1/2)(D/d)BSF=(1/2)(D/d)|No-Ni|1-(d/D)Cos|No-Ni|1-(d/D)Cos n n外环故障频率：外环故障频率：n nBPFO=(1/2)n|No-Ni|1-(d/D)Cos BPFO=(1/2)n|No-Ni|1-(d/D)Cos n n内环故障频率：内环故障频率：n nBPFI=(1/2

37、)n|Ni-No|1+(d/D)CosBPFI=(1/2)n|Ni-No|1+(d/D)Cosn n以上符号：以上符号：d=d=滚动体直径；滚动体直径；D=D=滚动轴承平均直径滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径滚动体中心处直径)；=径向方向接触角；径向方向接触角；n=n=滚动体数目；滚动体数目；No=No=轴承外环角速度；轴承外环角速度；Ni=Ni=轴承内环角速度轴承内环角速度(=(=轴转速轴转速).).n n注：注：1.1.滚动轴承没有滑动；滚动轴承没有滑动；2.2.滚动轴承几何尺寸没有变滚动轴承几何尺寸没有变更；更；3.3.轴承外环和轴承内环都旋转轴承外环和轴承内环都旋转.26BPdM 普

38、迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障频率计算(2)n n滚动轴承保持架故障频率：滚动轴承保持架故障频率：n nFTF=(N/2)FTF=(N/2)1-1-（d/Dd/D）Cos Cos n n滚动轴承滚动体旋转故障频率：滚动轴承滚动体旋转故障频率：BSF=(N/2)(D/d)1-(d/D)Cos BSF=(N/2)(D/d)1-(d/D)Cos n n滚动轴承外环故障频率：滚动轴承外环故障频率：BPFO=(N/2)n1-(d/D)Cos BPFO=(N/2)n1-(d/D)Cos n n滚动轴承内环故障频率：滚动轴承内环故障频率：BPFI=(N/2)n1+(d/D)CosBPFI=(N/

39、2)n1+(d/D)Cosn n以上符号：以上符号：d=d=滚动体直径；滚动体直径；n n D=D=滚动轴承平均直径滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径滚动体中心处直径)；n n =径向方向接触角；径向方向接触角；n=n=滚动体数目；滚动体数目；N=N=轴的转速。轴的转速。n n注：注：1.1.滚动轴承没有滑动；滚动轴承没有滑动；2.2.滚动轴承几何尺寸没有变滚动轴承几何尺寸没有变更；更；3.3.轴承外环固定不旋转轴承外环固定不旋转.27BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障频率计算(3)-阅历公式n n外环故障频率：外环故障频率：BPFOrBPFOr 0.4Nn 0.4Nn n

40、 n内环故障频率：内环故障频率：BPFIrBPFIr 0.6Nn 0.6Nn n n保持架故障频率：保持架故障频率：FTFrFTFr 0.4N 0.4N n n以上符号：以上符号：n=n=滚动体数目；滚动体数目；N=N=轴的转速。轴的转速。n n注：注：1.1.滚动轴承没有滑动；滚动轴承没有滑动；2.2.滚动轴承几滚动轴承几何尺寸没有变更；何尺寸没有变更；3.3.轴承外环固定不旋转轴承外环固定不旋转.28BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 滚动轴承故障频率计算(4)-估算公式n n外环故障频率：外环故障频率：BPFOeBPFOe N(0.5n-1.2)N(0.5n-1.2)n n内环故障

41、频率：内环故障频率：BPFIeBPFIe N(0.5n+1.2)N(0.5n+1.2)n n滚动体故障频率：滚动体故障频率：BSFeBSFe N(0.2n-1.2/n)N(0.2n-1.2/n)n n保持架故障频率：保持架故障频率：FTFeFTFe N(0.5-1.2/n)N(0.5-1.2/n)n n以上符号：以上符号：n=n=滚动体数目；滚动体数目；N=N=轴的转速。轴的转速。n n注：注：1.1.滚动轴承没有滑动；滚动轴承没有滑动；2.2.滚动轴承滚动轴承几何尺寸没有变更；几何尺寸没有变更；3.3.轴承外环固定轴承外环固定不旋转不旋转.29BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训滚动轴承

42、故障各承故障各阶段段振振动频谱和解和解调频谱的特征的特征 30BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 以上所示左图为常规振动频谱；右图为解调频以上所示左图为常规振动频谱；右图为解调频谱，此图中基准电平是随意选的平的噪声电平。谱，此图中基准电平是随意选的平的噪声电平。正常状况下滚动轴承的常规振动频谱和解调频正常状况下滚动轴承的常规振动频谱和解调频谱，如上图所示。谱，如上图所示。VdBdB40302010常规振动频谱解调频谱随意的基准电平1X2X3X频率频率A.正常状态31BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 常规振动频谱中，没有任何轴承故障频率常规振动频谱中，没有任何轴承故障频率重量，转速

43、频率的谐波频率说明有一点松动迹重量，转速频率的谐波频率说明有一点松动迹象；解调频谱中，在基准噪声电平以上有象；解调频谱中，在基准噪声电平以上有2 2至至3 3分贝轴承故障频率重量，还有一些转速频率谐分贝轴承故障频率重量，还有一些转速频率谐波。解调频谱中的转速频率谐波，说明轴承间波。解调频谱中的转速频率谐波，说明轴承间隙增大，使松动略有增大。这一阶段中，不须隙增大，使松动略有增大。这一阶段中，不须要更换轴承，但是，应当亲密跟踪监视轴承的要更换轴承，但是，应当亲密跟踪监视轴承的状态变更。状态变更。VdBdB40302010常规振动频谱解调频谱1X2X3X常见转速频率的谐波2至3分贝轴承故障频率频率

44、频率B.B.轴承内环有一条微小裂纹，故障第一阶段轴承内环有一条微小裂纹，故障第一阶段轴承内环有一条微小裂纹，故障第一阶段轴承内环有一条微小裂纹，故障第一阶段32BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 轴承又降了一级。常规振动频谱仍旧不能显示轴承又降了一级。常规振动频谱仍旧不能显示出明显的滚动轴承故障频率重量；解调频谱中可出出明显的滚动轴承故障频率重量；解调频谱中可出现高于基准噪声电平现高于基准噪声电平5 5至至1010分贝的轴承故障频率重分贝的轴承故障频率重量。说明该轴承已处于低劣状态，但是，仍旧有较量。说明该轴承已处于低劣状态，但是，仍旧有较长的运用寿命。长的运用寿命。VdBdB40302

45、010常规振动频谱解调频谱1X2X3X2X5至10分贝BPFO或BPFI频率频率C.C.轴承处于低劣状态，但仍有较长运用寿命轴承处于低劣状态，但仍有较长运用寿命轴承处于低劣状态，但仍有较长运用寿命轴承处于低劣状态，但仍有较长运用寿命33BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 常规振动频谱中，已出现轴承故障频率重量；解常规振动频谱中，已出现轴承故障频率重量；解调频谱中，在轴承故障频率的两侧出现转速频率的边调频谱中，在轴承故障频率的两侧出现转速频率的边带，并且，整个解调频谱的电平提高约带，并且，整个解调频谱的电平提高约1010分贝，轴承分贝，轴承故障频率重量的幅值高于噪声背景故障频率重量的幅值高

46、于噪声背景1010分贝或更高。分贝或更高。VdBdB40302010常规振动频谱解调频谱1X2X3X很小幅值的轴承故障频率重量BPFI伴有1X转速频率边带2BPFI频率频率D.轴承已降级到不能接受的状态轴承已降级到不能接受的状态34BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 常规振动频谱和解调频谱都出现轴承故障频率常规振动频谱和解调频谱都出现轴承故障频率重量并都伴有转速频率边带。解调频谱的背景噪声重量并都伴有转速频率边带。解调频谱的背景噪声电平几乎又提高了约电平几乎又提高了约1010分贝。说明这时应当马上更分贝。说明这时应当马上更换轴承换轴承!VdBdB40302010常规振动频谱解调频谱1X2

47、X3XBPFI2BPFIBPFI-1XBPFI-2XBPFI+2X2BPFI-1X2BPFI+1X2BPFI-2XBPFI2BPFI2BPFI+1X2BPFI-1XBPFI+1XBPFI-1XBPFI-2X1X2X3X频率频率E.需马上更换轴承的阶段需马上更换轴承的阶段35BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训 常规振动频谱和解调频谱表明，该轴承即将完全常规振动频谱和解调频谱表明，该轴承即将完全破坏。因为轴承故障已发展成散布在轴承跑道上，而破坏。因为轴承故障已发展成散布在轴承跑道上，而不是局部故障，因此，轴承故障频率反而消逝了。常不是局部故障，因此，轴承故障频率反而消逝了。常规振动频谱中转速

48、频率谐波频率增多，幅值增大，这规振动频谱中转速频率谐波频率增多，幅值增大，这是由于滚动体与跑道之间的间隙增大的结果。是由于滚动体与跑道之间的间隙增大的结果。VdBdB40302010常规振动频谱解调频谱1X2X3X严峻松动!轴承故障频率不明显，幅值反而下降频率频率F.F.轴承即将完全破坏轴承即将完全破坏轴承即将完全破坏轴承即将完全破坏36BPdM 普迪美状态监测轴承诊断技术培训轴承故障振承故障振动频谱和解和解调频谱特征特征 1.1.振动速度频谱是评定大多数滚动轴承故障的最佳参振动速度频谱是评定大多数滚动轴承故障的最佳参振动速度频谱是评定大多数滚动轴承故障的最佳参振动速度频谱是评定大多数滚动轴承

49、故障的最佳参数，甚至在低速机器上；数，甚至在低速机器上；数，甚至在低速机器上；数，甚至在低速机器上；2.2.滚动轴承故障频率都不是转速频率的谐波频率滚动轴承故障频率都不是转速频率的谐波频率滚动轴承故障频率都不是转速频率的谐波频率滚动轴承故障频率都不是转速频率的谐波频率3.3.轴承外环故障频率轴承外环故障频率轴承外环故障频率轴承外环故障频率(BPFO)BPFO)的幅值大于轴承内环故障的幅值大于轴承内环故障的幅值大于轴承内环故障的幅值大于轴承内环故障频率频率频率频率(BPFI)BPFI)幅值，这是因为振动传感器通常都安装幅值，这是因为振动传感器通常都安装幅值，这是因为振动传感器通常都安装幅值，这是

50、因为振动传感器通常都安装在靠近轴承外环处之故；在靠近轴承外环处之故；在靠近轴承外环处之故；在靠近轴承外环处之故；4.4.通常，首先出现轴承外环故障频率和轴承内环故障通常，首先出现轴承外环故障频率和轴承内环故障通常，首先出现轴承外环故障频率和轴承内环故障通常，首先出现轴承外环故障频率和轴承内环故障频率；频率；频率；频率；5.5.在轴承故障发展的早期阶段，轴承保持架故障频率在轴承故障发展的早期阶段，轴承保持架故障频率在轴承故障发展的早期阶段，轴承保持架故障频率在轴承故障发展的早期阶段，轴承保持架故障频率(FTF)FTF)以轴承外环故障频率以轴承外环故障频率以轴承外环故障频率以轴承外环故障频率(BP