滚动轴承的故障诊断与失效分析教学课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《滚动轴承的故障诊断与失效分析教学课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 滚动轴承 故障诊断 失效 分析 教学 课件
- 资源描述:
-
1、2023-1-91滚动轴承的故障诊断滚动轴承的故障诊断 2023-1-92概述概述l旋转机械是设备状态监测与故障诊断工作的重旋转机械是设备状态监测与故障诊断工作的重点,而旋转机械的故障有相当大比例与滚动轴点,而旋转机械的故障有相当大比例与滚动轴承有关。滚动轴承是机器的易损件之一,据不承有关。滚动轴承是机器的易损件之一,据不完全统计,旋转机械的故障约有完全统计,旋转机械的故障约有3030是因滚动是因滚动轴承引起的,由此可见滚动轴承故障诊断工作轴承引起的,由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。的重要性。2023-1-93滚动轴承故障诊断技术的分类滚动轴承故障诊断技术的分类l滚动轴承的故障诊断技术主
2、要有振动诊断技术、滚动轴承的故障诊断技术主要有振动诊断技术、铁谱诊断技术、温度诊断技术、声学诊断技术、铁谱诊断技术、温度诊断技术、声学诊断技术、油膜电阻诊断技术和光纤监测诊断技术等,其中,油膜电阻诊断技术和光纤监测诊断技术等,其中,振动、铁谱、温度诊断技术应用最普遍。振动、铁谱、温度诊断技术应用最普遍。2023-1-94振动诊断技术振动诊断技术(一一)l轴承元件的工作表面出现疲劳剥落、压痕或局部腐蚀时,轴承运行中会出现周期性的脉冲信号。这种周期性的信号可有安装在轴承座上的传感器(速度型或加速度型)来接收,通过对振动信号的分析来诊断轴承的故障。l特点:振动诊断技术应用广泛;可实现在线监测;诊断快
3、,诊断理论已成熟。l应用范围:特别适合旋转机械中轴承的故障监测。2023-1-95铁谱诊断技术铁谱诊断技术 (二)(二)l轴承磨损颗粒与其工作状况有密切的联系。将轴承磨损颗粒与其工作状况有密切的联系。将带有磨损颗粒的润滑油通过一强磁场,在强磁带有磨损颗粒的润滑油通过一强磁场,在强磁场的作用下,磨粒按一定的规律沉淀在铁谱片场的作用下,磨粒按一定的规律沉淀在铁谱片上,铁谱片可在铁谱显微镜上作定性观察或在上,铁谱片可在铁谱显微镜上作定性观察或在定量仪器上测试,据此判断轴承的工作状况。定量仪器上测试,据此判断轴承的工作状况。l特点:机器无需解体;投资低,效果好;能发特点:机器无需解体;投资低,效果好;
4、能发现轴承的早期疲劳失效;可做磨损机理研究。现轴承的早期疲劳失效;可做磨损机理研究。l应用范围:适用于用润滑油润滑的轴承的故障应用范围:适用于用润滑油润滑的轴承的故障诊断,对于用脂润滑的轴承较困难。诊断,对于用脂润滑的轴承较困难。2023-1-96油膜电阻诊断技术油膜电阻诊断技术 (三)(三)l润滑良好的轴承,由于油膜的作用,内、外圈润滑良好的轴承,由于油膜的作用,内、外圈之间有很大的电阻。故通过测量轴承内、外圈之间有很大的电阻。故通过测量轴承内、外圈的电阻,可对轴承的异常作出判断。的电阻,可对轴承的异常作出判断。l特点:对不同的工况条件可使用同一评判标准。特点:对不同的工况条件可使用同一评判
5、标准。对表面剥落、压痕、裂纹等异常的诊断效果差。对表面剥落、压痕、裂纹等异常的诊断效果差。l应用范围:适用于旋转轴外露的场合。应用范围:适用于旋转轴外露的场合。2023-1-97光纤监测诊断技术光纤监测诊断技术 (四)(四)l光纤监测是一种直接从轴承套圈表面提取信号的诊断技光纤监测是一种直接从轴承套圈表面提取信号的诊断技术。用光导纤维束制成的位移传感器包含有发射光纤束术。用光导纤维束制成的位移传感器包含有发射光纤束和接收光纤束。光线由发射光纤束经过传感器端面与轴和接收光纤束。光线由发射光纤束经过传感器端面与轴承套圈表面的间隙反射回来,由接收光纤束接收,经光承套圈表面的间隙反射回来,由接收光纤束
6、接收,经光电元件转换成电信号,通过对电信号的分析处理,可对电元件转换成电信号,通过对电信号的分析处理,可对轴承工况作出评估。轴承工况作出评估。l特点:光纤位移传感器灵敏度高;直接从轴承表面提取特点:光纤位移传感器灵敏度高;直接从轴承表面提取信号,提高了信噪比;可直接反映滚动轴承的制造质量、信号,提高了信噪比;可直接反映滚动轴承的制造质量、表面磨损程度、载荷、润滑和间隙情况。表面磨损程度、载荷、润滑和间隙情况。l应用范围:适用于可将传感器安装在轴承座内的机器。应用范围:适用于可将传感器安装在轴承座内的机器。2023-1-98温度诊断技术温度诊断技术 (五)(五)l轴承若产生某种异常,轴承的温度会
7、发生变化。轴承若产生某种异常,轴承的温度会发生变化。因此,根据温度的变化,可以对轴承故障进行因此,根据温度的变化,可以对轴承故障进行诊断,但对异常判断的能力很低。诊断,但对异常判断的能力很低。l特点:诊断简单;对轴承烧伤判断效果较好。特点:诊断简单;对轴承烧伤判断效果较好。l应用范围:适用于机器中轴承的简单常规诊断应用范围:适用于机器中轴承的简单常规诊断.2023-1-99声发射诊断技术声发射诊断技术(六)(六)l金属材料由于内部晶格的位错、晶界滑移或者由于内部裂纹的发生和发展,均需要释放弹性波,这种现象称为声发射现象。滚动轴承产生剥落或裂纹时,会产生不同类型的声发射信号,据此可对轴承工况作出
8、评估。l特点:诊断快速、简便;可在线监测。l应用范围:近几年来发展的新技术,在轴承工况监测中应用较少.2023-1-910滚动轴承振动故障诊断技术滚动轴承振动故障诊断技术 l滚动轴承是机器中最精密的部件,通常它们的公差都保持在机器的其余部件的公差的十分之一。但多年的实践经验表明,只有10%以下的轴承能够运行到设计寿命年限。而大约40%的轴承失效是由于润滑引起的故障,30%失效是由于不对中或“卡住”等装配失误,还有20%的失效是由过载使用或制造上缺陷等其它原因所致。l如果机器进行了精确对中和精确平衡,不在共振频率附近运转,并且轴承润滑良好,那么机器运行就会非常可靠,机器实际寿命会接近其设计寿命。
9、然而,大多数情况都没有做到这些。因此有很多轴承都因为磨损而永久失效。振动分析和磨损颗粒分析是很好的诊断方法。2023-1-911频谱特征频谱特征l 故障轴承会产生与1X基频倍数不完全相同的振动分量换言之,它们不是同步的分量。对振动分析而言,如果在振动频谱中发现不同步分量,那么极有可能是轴承出现故障的警告信号。应通过 振动分析诊断并排除是否是其它故障引起的这些不同步分量。l如果看到不同步的波峰,那极有可能与轴承磨损相关。如果同时还有谐波和边频带出现,那么轴承磨损的可能性就非常大这时候你甚至不需要再去了解轴承准确的扰动频率。2023-1-912滚动轴承振动的基本参数滚动轴承振动的基本参数 l轴承的
10、四个物理参数:球的数量、球的直径、节径和接触角。l接触角的定义:指滚动体与滚道接触区中点处,滚动体载荷向量与轴承径向平面之间的夹角.按此定义支力轴承的接触角为0,止推轴承的接触角为902023-1-913轴承扰动频率轴承扰动频率l有四个与轴承相关的扰动频率:球过内圈频率(fi)、球过外圈频率(fc)、保持架频率(FT)和球的自旋频率(fb)。其中fi 和fc的和等于滚珠/滚柱的数量。例如,如果fi等于3.2 X,fc等于4.8 X,那么滚珠/滚柱的数量必定是8。lfb的值可能会加倍,因为所给的公式针对的是球撞击内圈或外圈的情况。如果有庇点的滚球/滚柱同时撞击内圈和外圈,那么其频率值应该加倍。l
11、由于受到各种实际情况如滑动、打滑、磨损、轴承各参数的不精确(如直径可能不完全精确)等的影响,我们所计算出来的频率值可能会与真实值有小范围的差异。2023-1-914轴承扰动频率的计算公式轴承扰动频率的计算公式 2023-1-915轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第一阶段第一阶段)l在轴承失效的最初阶段,其频率范围大约在20 KHz60 KHz之间或更高。有多种电子设备可以用来检测这些频率,包括峰值能量、HFD、冲击脉冲、SEE等超音波测量装置。在这个阶段,普通的频谱上不会出现任何显示。2023-1-916轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第二阶段第二阶段)l由于轴承上的庇点增大,使它
12、在轴承固有频率处发出铃叫声。同时固有频率周围还出现边频带。2023-1-917轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第三阶段第三阶段)l 出现轴承故障频率。开始的时候我们只能观察到这个频率本身。图中所示为轴承内圈故障时的频谱显示。当轴承磨损进一步加剧后,在故障频率(例子中的BPI)处的波峰值将会升高。大多数情况下波峰值将随着时间线性增加。2023-1-918轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第四阶段第四阶段)l随着故障的发展,故障频率将产生谐波。这表明发生了一定程度的冲击。故障频率的谐波有时可能会比基频波峰更早被发现。因此,我们首先要查找频谱中的非同步波峰,并查证是否有谐波。对应的时域波形
13、中同时也会出现冲击脉冲的显示。2023-1-919轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第五阶段第五阶段)l随着故障状态的恶化,轴承的损坏更加严重,振动级将继续升高,同时出现更多的谐波。由于故障自身的性质,这时还会出现边频带。时域波形上的尖峰波将更加清晰和明显,你甚至能够通过测量尖峰间的时间间隔来计算故障频率。高频率的轴承检测,如峰值能量和冲击脉冲所得到的趋势都在持续上升。l此时引起调制的原因有二个:第一种情形是当内圈出现故障时,如果它位于加载区域时,产生的冲击会更加剧烈,从而产生更高的振幅。当内圈故障位置移出加载区后,其振幅又会降低,并在轴承顶部达到最小值。在这种情况下内圈的故障频率将被(内
14、圈的)旋转频率所调制,于是我们可以在频谱中看到1 X边频带出现。l如果滚珠出现问题,也会因相同的原因,产生调制。当滚珠运转在载荷区会产生比运转在非载荷区更强烈的冲击。越接近载荷区,振幅越高。滚珠沿轴承以保持架频率FT滚动。该频率低于1 X典型的FT大约等于0.4 X。l当我们能够从频谱中观察到谐波,特别是边频带后,轴承上的磨损就已经能够用肉眼观察到了。这时候,你就可以建议更换轴承了。2023-1-920轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第六阶段第六阶段)l1X1X处的幅值增大,并出现处的幅值增大,并出现1X1X的谐波,这是由于的谐波,这是由于磨损引起间隙增大的结果。磨损引起间隙增大的结果。
15、2023-1-921轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第七阶段第七阶段)l现在我们看见故障频率及其边频带变成峰丘状,经常被叫作干草堆。这是由于宽带噪声所致。在靠近机器的地方,你还能听到轴承发出的噪声。在这个阶段,高频率的轴承测量值可能会逐渐减少。如果你用测量工具测到的振幅有下降趋势,不要以为是情况出现好转,而应该尽快去定购用来更换的轴承了!2023-1-922轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第八阶段第八阶段)l频谱中的“干草堆”将继续扩大,谐波随着松动的增加而增大,高频率的轴承测量显示出的趋势可能会继续降低,但重要的是整个噪声水平都在上升。你能清晰的听到轴承发出的声音,这预示着轴承即
16、将报废。2023-1-923轴承失效的九个阶段轴承失效的九个阶段(第九阶段第九阶段)l到了这个阶段以后,频谱会变得平直,因为机器已经不能运转了!2023-1-924滚动轴承诊断口诀滚动轴承诊断口诀l内圈外圈滚动体,特征频率要牢记;确有轴承故障存,频率成分难再隐。内圈外圈滚动体,特征频率要牢记;确有轴承故障存,频率成分难再隐。l先看频谱低频处,非同步的看有无;若有非同步成分,故障已可定三分;先看频谱低频处,非同步的看有无;若有非同步成分,故障已可定三分;l特征频率谐波存,对应故障无疑问;再看频谱高频处,调制存在故障明;特征频率谐波存,对应故障无疑问;再看频谱高频处,调制存在故障明;l外圈特征转频
17、调,松动现象无疑问;内圈故障转频调,亦可作证据成分。外圈特征转频调,松动现象无疑问;内圈故障转频调,亦可作证据成分。l特殊情况特殊看,诊断故障有分寸;单一频率若存在,是否轴承需辨认。特殊情况特殊看,诊断故障有分寸;单一频率若存在,是否轴承需辨认。l高频也是很重要,早期故障高频分;低频没有高频有,时常跟踪要勤奋;高频也是很重要,早期故障高频分;低频没有高频有,时常跟踪要勤奋;l损坏若是很严重,高频抬起有空洞;及时更换莫侥幸,时刻避免事故生。损坏若是很严重,高频抬起有空洞;及时更换莫侥幸,时刻避免事故生。l故障机理把握清,是是非非要分明;润滑状况常检测,调试装配莫放松;故障机理把握清,是是非非要分
18、明;润滑状况常检测,调试装配莫放松;l诊断轴承有诀窍,相信科学错不了。诊断轴承有诀窍,相信科学错不了。2023-1-925滚动轴承的失效分析滚动轴承的失效分析l滚动轴承是重要的机械基础件之一,轴承的运行状况直滚动轴承是重要的机械基础件之一,轴承的运行状况直接影响主机运行质量。通过轴承失效分析,可以直观地接影响主机运行质量。通过轴承失效分析,可以直观地发现轴承损坏的因素,便于查找引起轴承失效的根本发现轴承损坏的因素,便于查找引起轴承失效的根本.滚滚动轴承的失效原因比较复杂,涉及到多方面的专业知识,动轴承的失效原因比较复杂,涉及到多方面的专业知识,需要对轴承的结构特性、加工方法、各个零件的加工工需
19、要对轴承的结构特性、加工方法、各个零件的加工工艺及设备有一定的了解。现在所涉及的只是常见失效形艺及设备有一定的了解。现在所涉及的只是常见失效形式,根据轴承的结构特性,结合轴承的使用工况,通过式,根据轴承的结构特性,结合轴承的使用工况,通过对轴承的安装、配合及调整的分析,对运行速度、温升,对轴承的安装、配合及调整的分析,对运行速度、温升,受力分析,包括对轴承使用过程中维护、保养的分析等,受力分析,包括对轴承使用过程中维护、保养的分析等,归纳总结出轴承早期失效过程和失效原因归纳总结出轴承早期失效过程和失效原因.2023-1-926单一失效形式的多种因素单一失效形式的多种因素l一种失效的形式,往往有
20、多种可能导致的因素。一种失效的形式,往往有多种可能导致的因素。l如:发热如:发热.润滑不良润滑不良 .游隙小游隙小 .转速过高转速过高 .干干涉涉 .配合不当配合不当 .不对中等不对中等,必须根据现场的情必须根据现场的情况,对设备及轴承进行观察,然后作出判断。况,对设备及轴承进行观察,然后作出判断。2023-1-927擦伤擦伤 金属表面因滑动摩擦而产生的金属表面因滑动摩擦而产生的表面金属迁移现象。表面金属迁移现象。2023-1-928擦伤擦伤l形态特征形态特征 在零件相互接触的表面上,沿滑动在零件相互接触的表面上,沿滑动方向产生的机械摩擦损伤,有一定长度和深度。方向产生的机械摩擦损伤,有一定长
21、度和深度。l产生原因产生原因 轴向预紧力过大或轴承游隙过小,轴向预紧力过大或轴承游隙过小,润滑不良或密封不良润滑不良或密封不良。2023-1-929划伤划伤 硬性颗粒及硬物棱角在轴承表硬性颗粒及硬物棱角在轴承表面滑动而产生的表面线状机械性损伤。面滑动而产生的表面线状机械性损伤。l形貌特征形貌特征呈线状、光亮、无方向性,有手感呈线状、光亮、无方向性,有手感l产生原因产生原因粗鲁作业,润滑剂含杂质,密封不粗鲁作业,润滑剂含杂质,密封不良。良。2023-1-930点蚀点蚀金属表面呈分散或群集状的细小金属表面呈分散或群集状的细小坑点。坑点。2023-1-931点蚀点蚀l 形貌特征形貌特征产生于滚动接触
22、面上,呈黑色针产生于滚动接触面上,呈黑色针孔状凹坑,有一定深度,个别存在或密集分布。孔状凹坑,有一定深度,个别存在或密集分布。l产生原因产生原因 润滑不良时,在滚动接触应力的润滑不良时,在滚动接触应力的循环作用下,金属亚表层夹杂物或炭化物形成循环作用下,金属亚表层夹杂物或炭化物形成应力集中,进而产生微观裂纹,并逐渐发展成应力集中,进而产生微观裂纹,并逐渐发展成凹坑状的微小剥离。润滑剂含杂质,密封不良凹坑状的微小剥离。润滑剂含杂质,密封不良.2023-1-932磨耗磨耗零件在摩擦作用下零件在摩擦作用下,金属表面金属表面材料被去除的现象。材料被去除的现象。l 2023-1-933磨耗磨耗l形貌特征
23、形貌特征产生于滚动接触面上或引导面上,产生于滚动接触面上或引导面上,呈磨合状的浅沟槽,表面光亮。随着滚动接触呈磨合状的浅沟槽,表面光亮。随着滚动接触表面的磨耗发展,轴承游隙增大。表面的磨耗发展,轴承游隙增大。l产生原因产生原因细微颗粒物进入轴承或润滑不良,细微颗粒物进入轴承或润滑不良,在滑动摩擦的作用下,零件接触处金属表面材在滑动摩擦的作用下,零件接触处金属表面材料被磨掉。料被磨掉。2023-1-934电蚀电蚀电流通过轴承时,击穿油膜,电流通过轴承时,击穿油膜,产生高温,使金属表面局部熔融形成不产生高温,使金属表面局部熔融形成不规则凹坑或沟蚀。规则凹坑或沟蚀。2023-1-935电蚀电蚀l形貌
展开阅读全文