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滚动轴承状态监测与故障诊断实用技巧

一、滚动轴承故障诊断方式及技巧 振动分析是对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的常用方法。一般方式为：利用数据采集 器在设备现场采集滚动轴承振动信号并储存，传送到计算机，利用振动分析软件进行深入分锻压机械 析，从而得到滚动轴承各种振动参数的准确数值，进而判断这些滚动轴承是否存在故障。我 们采用日本理音公司生产的SA-77信号分析仪，配合笔记本微机、SA-77振动分析软件进行大 中型电机滚动轴承的状态监测和故障诊断，经过近几年实际使用，其效果令人非常满意。

要想真实准确反映滚动轴承振动状态，必须注意采集信号的准确真实，因此要在离轴承最 近的地方安排测点。我厂主要监测大中型电机滚动轴承状态，电机轴伸端测点较好选定，而 电机自由端则有后风扇罩，一般测点不易真实反映后轴承运行状态。经过一段时期摸索和比 较，发现测点选在风扇罩固定螺丝处有较好监测效果。另外必须注意对振动信号进行多次采 集和分析，才能得到准确结论。滚动轴承振动大小在运行中是有变化的，若仅采集一次信号 进行分析，其结果不足以确定轴承的主要振动状态，必须经过多次反复采集和分析，综合进 行比较，才能得到准确的诊断结论。 二、滚动轴承正常运行特点与诊断技巧 我们在长期生产过程的状态监测中发现，滚动轴承的运转状态在其使用过程中有一定的规 律性，并且重复性非常好。例如，正常优质轴承在开始使用时(1998年2月6日)，振动幅值和 噪声均比较小，但并且对生物体有很高的相容性频谱有些散乱(图1)这可能是由于制造过程中的一些缺陷，如表面毛刺等 纺织化纤所致。运行一段时间后(1998年2月12日)，振动幅值和噪声维持一定水平，频谱非常单一， 仅出现一、二倍频。极少出现三倍工频以上频谱(图2)，轴承状态非常稳定，进入稳定工作 期。继续运行一段时间后(1998年7月31日)，轴承幅值和噪声开始增大(图3)，有时出现异响 ，但振动增大的变化较缓慢，此时，轴承峭度值由2.303突然达到33.47，可认为轴承出现 初期故障。这时，就要对该轴承进行严密监测，密 切注意其变化。此后(1998年8月11日)，轴承峭度值又开始快速下降，并接近正常值，而振 动和噪声开始显著增大(图4)，且幅度加快，当振动超过振动标准时(如ISO2372标准)，其轴 承峭度值也开始快速增大。当峭度值也超过正常值(可用峭度相对标准，此处为4)达4.97， 速度达196.6mm/s时，我们认为轴承已进入晚期故障，需及时检修设备，更换滚动轴承。图1 图2图3图4 女包轴承表现出晚期故障特征到出现严重故障(一般为轴承损坏，如抱轴、烧伤、保持架散裂 、滚道和滚珠磨损等)时间大都不超过一周，设备容量越大，转速越快，其间隔时间越短 。 因此，在实际滚动轴承故障诊断中，一旦发现晚期故障特征，应果断判断轴承存在故障，尽 快安排检修。 三、滚动轴承异常运行特点与诊断技巧 由于假冒伪劣轴承难免会进入企业，而此类轴承造成的严重故障往往是突发的、灾难性的 ，如轴承保持架和轴承内外圈突然断裂等，这些故障轻者造成转子抱轴，重者导致转子或设 备报废。近几年我们在生产实际中经常遇到此类情况，因此，必须及时诊断出滚动轴承状态 好坏并更换伪劣轴承，避免大事故发生。对此，我们在实际监测与诊断中也积累了一些实用 技巧。我们发现此类轴承在运行初期，其频谱有特点，即设备工频一般不占振动主要成分，而高倍频率振动较比如普及可降解的塑料袋多，且大多占主要成分(图5)，但振动总值不大。用振动标准(如ISO2372 标准)判断振动是合格的。此时，应引起警惕，这种状态即为轴承零件存在缺陷等，其失效 往往是非常突然和快速的，上述轴承即在检测后两小时转子抱轴。图56.保存实验数据 要准确诊断这些假冒伪劣轴承故障，平时就要注意多积累优质轴承在设备上正常运行制罐机的频谱 和振动时域情况，便于在出现此类异常频谱时能及时判断出轴承故障，避免设备事故。 四、滚动轴承快速诊断技巧