滾動(dòng)軸承失效的4個(gè)階段

滾動(dòng)軸承的劣化發(fā)展不是一個(gè)線(xiàn)性過(guò)程，而是一個(gè)指數過(guò)程。在不同的劣化階段，故障信息出現在不同的頻帶范圍內，所以要采用不同的故障檢測方法。目前工業(yè)領(lǐng)域普遍認為滾動(dòng)軸承的劣化歷程可以分為4個(gè)階段。

這個(gè)階段軸承最先在次表面形成微觀(guān)裂紋或晶格的錯位，而軸承表面則看不到裂紋或者微小剝落，在振動(dòng)信號的低頻段不會(huì )形成比較明顯的沖擊信號，用傳統的加速度傳感器不能拾取到故障信號，但是次表面的微觀(guān)裂紋或者晶格的錯位會(huì )產(chǎn)生聲發(fā)射信號或者應力波信號。因此，在這個(gè)階段軸承的故障特征主要體現在超聲頻率段，可以通過(guò)聲發(fā)射傳感器或者基于共振的加速度傳感器進(jìn)行拾取，其主要表現為測得的信號峰值或者能量值變大。

在這個(gè)階段軸承的微觀(guān)劣化開(kāi)始由次表面向表面擴展，并在軸承的接觸表面產(chǎn)生裂紋或微小剝落等損傷點(diǎn)。當軸承元件表面與這些損傷點(diǎn)接觸時(shí)，就會(huì )形成一定頻率的沖擊脈沖，根據傅里葉變換可知，短時(shí)的沖擊信號在頻域上是一個(gè)寬頻信號，所以這個(gè)沖擊信號必然會(huì )激起軸承零部件的高頻固有頻率發(fā)生共振，從而使得其振動(dòng)加強，通過(guò)加速度傳感器便能將這部分信號拾取到，再利用包絡(luò )解調技術(shù)能觀(guān)察到軸承的故障特征頻率，到了第2階段的末期還能觀(guān)察到故障特征頻率的倍頻。

在這個(gè)階段，軸承的故障特征頻率暫時(shí)被淹沒(méi)在低頻段較高的噪音當中，因此在故障特征頻率段觀(guān)察不到很清晰的故障特征頻率。

在這個(gè)階段，隨著(zhù)軸承損傷的加速發(fā)展，損傷點(diǎn)對軸承接觸面的沖擊越來(lái)越強烈，在共振頻率段解調出來(lái)的軸承故障特征頻率的倍頻越來(lái)越多，而且其周期性沖擊的能量大小已經(jīng)足以直接通過(guò)振動(dòng)信號的功率譜觀(guān)察出來(lái)，這個(gè)時(shí)候可以直接在振動(dòng)信號的功率譜上清晰的看到軸承的故障特征頻率，并且其倍頻有越來(lái)越多的趨勢。

在這個(gè)階段，滾動(dòng)軸承已經(jīng)快達到壽命的終點(diǎn)，損傷點(diǎn)可以通過(guò)肉眼觀(guān)察到，軸承運動(dòng)的噪音變得特別大，溫度急速的升高。此時(shí)直接功率譜上不僅可以清晰的看到軸承的故障特征頻率及其倍頻，如果損傷點(diǎn)交替的進(jìn)入載荷區的話(huà)，還能在故障特征頻率旁邊看到明顯的調制邊頻。在第4階段的末期，頻譜上譜線(xiàn)變得不是很清晰，在功率譜上會(huì )形成凸出的“茅草堆”，另外高頻振動(dòng)的能量在這時(shí)還可能不升反降，如果發(fā)現高頻的監測量開(kāi)始下降，不是表面軸承狀態(tài)變好，而是說(shuō)明軸承已經(jīng)快到壽命的終點(diǎn)。

小結

綜上所述，從軸承劣化的4個(gè)階段可以看出，軸承故障特征頻率出現的頻率段以及故障特征頻率是否出現倍頻、是否出現邊頻，都一定程度反應了軸承的劣化信息，從頻率和時(shí)間的關(guān)系來(lái)看軸承的劣化有從高頻到低頻移動(dòng)的趨勢，先是超聲頻率段測得的信號產(chǎn)生變化，隨著(zhù)軸承劣化的發(fā)展，共振頻率段的信號通過(guò)一定的分析方法可以觀(guān)察到軸承的故障特征頻率，最后在1KHz以?xún)鹊牡皖l段信號的功率譜上觀(guān)察到故障特征頻率。這說(shuō)明隨著(zhù)軸承故障的發(fā)展，其故障特征將逐漸從高頻段到低頻段移動(dòng)。

(來(lái)源：軸承雜志社）

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