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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 2003 1 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障原因及其解决 n过负荷 引起过早疲劳，（包括过紧配合，布式 硬度凹痕和预负荷） 减少负荷或重新设计 n过热 征兆是滚道，球和保持架变色，从金色 变为蓝色 温度超过400F使滚道和滚动体材料退 火 硬度降低导致轴承承重降低和早期失效 严重情况下引起变形，另外温升降低和 破坏润滑性能 2 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障原因及其解决 n布式硬度凹痕 当负荷超过滚道的弹性极限时产生 滚道上的凹痕增加振动（噪声） 任何静态过负荷和严重冲
2、击产生布式凹 痕 n伪布式凹痕 在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕 ，光滑，有明显边界，周围有磨削 表明严重的外部振动 隔振和使用抗摩添加剂 3 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障原因及其解决 n正常疲劳失效 疲劳失效指滚道和滚动体上发生 碎裂，并随之产生材料碎片脱落 这种疲劳为逐渐发生，一旦开始 则迅速扩展，并伴随明显的振动 增加 更换轴承，和设计有更长疲劳寿 命的轴承 4 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障原因及其解决 n反向载荷 角接触轴承的设计只接受一个方 向的轴向载荷 当方向相反时，外圈的椭圆接触 区域被削平。 结果是应力增加，温度升高，并 产
3、生振动增大和轴承早期失效 5 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障原因及其解决 n污染 污染是轴承失效的主要原因之一 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 清洁环境，工具，规范操作。新轴承的储 运。 n润滑油失效 滚道和滚子的变色（蓝、棕）是润滑失效 的征兆，随之产生滚道、滚子和保持架磨 损，导致过热和严重故障。 滚动轴承的正常运行取决于各部件间存在 良好油膜 失效常常由润滑不足和过热引起 6 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障原因及其解决 n腐蚀 其征兆是在滚道、滚子、保 持架或其他位置出现红棕色 区域 原因是轴承接触腐蚀性流体 和
4、气体 严重情况下，腐蚀引起轴承 早期疲劳失效 除掉腐蚀流体，尽可能使用 整体密封轴承 7 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障原因及其解决 n不对中 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 如果不对中超过0.001in/in，会产 生轴承和轴承座异常温升，和保 持架球磨损 n配合松动 配合松动导致配合部件的相对运 动，如果这个相对运动轻微但不 间断，则产生磨损 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。 如果松动增大到内圈或外圈的显 著运动，安装表面（孔径，外径 和侧面）将磨损和发热，引起噪 声和胱动。 8 BPdM 普迪美状态监测 轴承
5、诊断 技术培训 滚动轴滚动轴 承故障发发展过过程的四阶阶段 通常约百分之八十至九十的轴承寿命 1 2 3 4 1 X 2 3 4 阶段轴承剩余寿命的百分之十至二十 阶段轴承剩余寿命的百分之五至十 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 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
6、9 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 滚动轴滚动轴 承故障发发展过过程的四阶阶段中典型特征 第一阶段：1噪声正常；2.温度正常；3.可用超声，振动尖峰能量gSE 声发射测量出来，轴承外环有缺陷；4.振动总量较小，无离散的轴承 故障频率尖峰；5.轴承剩余寿命大于B-10规定的百分之十。 第二阶段：1.噪声略增大；2.温度正常；3.超声，声发射，振动尖峰能 量gSE明显增大，轴承外环有缺陷；4.振动总量略增大(振动加速度总 量和振动速度总量)；5.在对数刻度的频谱上可清楚地看到轴承故障频 率，而在线性刻度的频谱上则很难看到；噪声地平明显提高；6.轴承 剩余寿命大于B-10规定的百分之五
7、。 第三阶段：1.可以听到噪声；2.温度略升高；3.非常高的超声，声发射 ，振动尖峰能量gSE，轴承外环有故障；4.振动加速度总量和振动速 度总量大增；5.在线性刻度频谱上清楚地看出轴承故障频率及其谐波 频率和边带频率；6.振动频谱的噪声地平明显提高；7. .轴承剩余寿命 大于B-10规定的百分之一。 第四阶段：1.噪声的强度改变；2.温度明显升高；3.超声，声发射，振 动尖峰能量gSE迅速增大，随后逐渐减小，轴承外环处于损坏之前的 故障状态；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；5.频率较低的轴承故障频率尖峰占优势，振动频谱中噪声地 平非常高；6.轴承剩余寿命大于B-
8、10规定的百分之零点二。 10 BPdM 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 一 种 频 率 ： 随机的，超声频率 - 振动尖峰能量( g SE )，高频加速度( HFD)和冲击脉冲( SPM )； 第二种频率： 轴承零部件的自振频率 - 在500到2000赫兹频率 范围内，与 转速无关 ； 第三种频率： 旋转的故障频率 - 轴承的内环故障(BPFI)，外环 故障 (BPFO)，滚动体故障(BSF)和保持架故障(FTF)； 第四种频率 ： 和频与差频 - 轴承的若干故障频率之间及与其它 振源频率之 间相加或相减 11 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训
9、 滚动轴 承故障发展的四个阶段 n 第 一 阶 段 ：滚动轴承故障初始阶段 n 第 二 阶 段 ：滚动轴承轻微故障阶段 n 第 三 阶 段 ：滚动轴承宏观故障阶段 n 第 四 阶 段 ：滚动轴承故障最后阶段 12 BPdM 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 第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段 13 BPdM 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 第一阶段 第二阶段 第三阶段 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 现轻微磨损时，便出现
10、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，开始出现轴 承零件共振频率并伴有1X转 速频率边带 gSE本阶段开始时减小，卡 死前可能剧增。出现高频 随机谱，轴承寿命成问题 。 14 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 滚动轴 承故障发展的第一阶段 n噪 声 正 常 n轴 承 温 度 正 常 n可 以 用 超 声 ， 振 动 尖 峰 能 量 ， 声 发 射 测 量 出 来 ， 轴 承 外 环 有 缺 陷 n振 动 总 量 比 较 小 。 无 离 散 的 轴 承 故 障 频 率
11、 尖 峰 n轴 承 剩 余 寿 命 大 于 B-10 规 定 的 百 分 之 十 ( 注 ) n 注 ： 基 于 百 分 之 九 十 的 置 信 度 15 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 滚动轴 承故障发展的第二阶段 n噪 声 略 增 大 n轴 承 温 度 正 常 n超 声 ， 声 发 射 ， 振 动 尖 峰 能 量 有 大 的 增 大 ， 轴 承 外 环 有 缺 陷 n振 动 总 量 略 增 大 ( 振 动 加 速 度 总 量 和 振 动 速 度 总 量 ) n在 对 数 频 谱 上 可 清 楚 地 看 到 轴 承 故 障 频 率 ， 而 在 线 性 频 谱 上 难 以 看 到
12、 ； 噪 声 地 平 明 显 提 高 n轴 承 剩 余 寿 命 小 于 B-10 规 定 的 百 分 之 五 ( 注 ) n 注 ： 基 于 百 分 之 九 十 的 置 信 度 16 BPdM 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可 以 听 到 噪 声 n轴 承 温 度 略 升 高 n非 常 高 的 超 声 ， 声 发 射 ， 振 动 尖 峰 能 量 ， 轴 承 外 环 有 故 障 n振 动 加 速 度 总 量 和 振 动 速 度 总 量 有 大 的 增 大 n在 线 性 频 谱 上 清 楚 地 看 出 轴 承 故 障 频 率 及 其 谐 波 频 率 和 边 带
13、 频 率 n振 动 频 谱 的 噪 声 地 平 明 显 提 高 n轴 承 剩 余 寿 命 小 于 不 B-10 规 定 的 百 分 之 一 ( 注 ) n 注 ： 基 于 百 分 之 九 十 的 置 信 度 17 BPdM 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噪 声 的 强 度 改 变 n轴 承 的 温 度 明 显 升 高 n超 声 ， 声 发 射 ， 振 动 尖 峰 能 量 迅 速 增 大 ， 随 后 逐 渐 减 小 ， 轴 承 外 环 处 在 损 坏 之 前 的 故 障 状 态 n振 动 速 度 总 量 和 振 动 位 移 总 量 明 显 增 大 ， 振 动
14、 加 速 度 总 量 反 而 减 小 n出 现 较 低 频 率 的 轴 承 故 障 频 率 尖 峰 且 占 优 势 n振 动 频 谱 中 噪 声 地 平 非 常 高 n轴 承 剩 余 寿 命 小 于 B-10 规 定 的 百 分 之 零 点 二 (注 ： 基 于 百 分 之 九 十 的 置 信 度) 18 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 滚 动 轴 承 故 障 发 展 第 一 和 第 二 阶 段 gSE 和 频 谱 特 征 的 比 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 频 率 区 轴 承 故 障 频 率 区
15、 轴 承 零 件 自 振 频 率 区 振 动 尖 峰 能 量 区 第一阶段 19 BPdM 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 和 第 四 阶 段 gSE 和 振 动 频 谱特 征 的 比 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 零 件 自 振 频 率 区 振 动 尖 峰 能 量 区 20 BPdM 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滚动轴承故障的最早指示出现在从250K赫兹到350K赫兹频率范围 内；随后，当磨损扩展时，通常降到约20K赫兹到60K赫兹。这些 频率就是振动尖峰能量gSE等评定的频率。例如，振动尖峰能量 gSE首先以约0.25gSE出现(具体数值取决于测量位置和机器转速) 。gSE谱可以确认滚动轴承是否处于其故障发展的第一阶段。 21 BPdM 普迪美状态监测 轴承诊断 技术培训 轴承故障发展的第二阶段 n这阶段中，轻微的滚动轴承故障开始“振铃”激起滚动轴承零件的 自振频率(fn),这些自振频率通常出现在500赫兹到2000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。这阶段末 ，在自振频率两侧出现边带频率。振动尖峰能
