国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

滾動軸承故障機理及診斷分析方法

2021-02-10 12:38:04魏語辰劉佳會杜煜坤
設備管理與維修 2021年23期
關鍵詞:特征頻率保持架內圈

魏語辰,徐 樂,劉佳會,杜煜坤

(江蘇師范大學,江蘇徐州 221116)

0 引言

滾動軸承是旋轉機械中廣泛使用的零部件之一,也是長期在連續(xù)、高速、高溫下運轉的重要部件[1-2]。在旋轉機械故障中,約30%的故障是因滾動軸承運行故障而引發(fā)的,由此可見對滾動軸承的故障進行分析和診斷的重要性。另外,如果準確判斷滾動軸承的故障,可減少不必要的修理,延長機械的使用壽命,因此,對滾動軸承故障診斷具有重要的現(xiàn)實意義[3-5]。

1 滾動軸承結構及故障頻率

1.1 滾動軸承的基本結構

滾動軸承是由滾動體、保持架、外圈、內圈組成,其結構如圖1 所示。滾動軸承外圈通常直接固定在旋轉軸座或滾動箱體上,工作時較為固定;軸承內圈與軸承機械軸和傳動軸緊密相連,工作時軸承內圈可隨滾動軸共同旋轉;滾動體作為軸承的核心部件在外圈與內圈之間滾動,是將軸與滾動軸座間的機械滑動力和摩擦受力轉變成軸與滾動體的摩擦,并承受軸向傳遞軸的載荷而軸;保持架是保證軸與滾動體在滾道內均衡滾動分布,減少并有效避免軸與滾動體之間的機械摩擦和動力損耗。

圖1 滾動軸承結構

滾動軸承的主要受力結構指向參數主要是[6]:旋轉體指向個數、滾動軸承體指向直徑系數、軸承滑動滾道軸的半徑、接觸角系數(軸承滾動體指向受力點的方向和滑動滾道軸承垂直線上的夾角)、內圈滑動滾道軸承半徑以及外圈滑動滾道軸承半徑。

1.2 滾動軸承故障特征頻率

滾動軸承的振動頻率來自于軸承轉動過程中滾動體與內、外圈的相互沖擊,這種沖擊主要表現(xiàn)在其產生的固有頻率振動上。其中,內圈、外圈固有頻率振動最顯著,頻率特征范圍在幾千到數萬赫茲,遠高于軸承故障時的特征頻率。頻率特征值的變化大小與滾動軸承自身所用材料類型、結構尺寸等因素相關,與軸承工作時的轉速完全無關。滾動軸承固有頻率系數表示形式為[7]:

式中 n——流體振動彈性階數

E——振動彈性模量

L——徑向套筒線圈橫截面慣性矩

A——徑向套筒線圈橫截面積

D——徑向軸承重力滾道可調節(jié)徑

g——軸承重力運動加速度

當滾動軸承的元件因接觸面缺陷出現(xiàn)軸承磨損、剝離等故障時,運行過程中滾動軸承可能會和其他部位發(fā)生碰撞,碰撞產生的沖擊與正常運行條件下滾動軸承固有的振動不同,它的振動持續(xù)時間短但振動頻譜影響范圍廣。由于滾動軸承零件旋轉會周期性通過故障接觸點,因此產生的軸承共振對象具有一定的周期性。另外,滾動軸承故障點的類型不同,其對應的諧振周期性也不同。結合故障理論知識,可以從軸承旋轉速度和滾動軸承的各元件參數導出各元件的特征頻率。通過測量的振動信號,計算實際發(fā)生故障時的振動特征頻率,然后與各元件理論參數值對比,從而判斷滾動軸承可能發(fā)生故障的主要部位及損傷嚴重程度,滾動軸承各元件故障特征頻率計算公式如表1 所示[8]。在實際分析過程中,通常需要人為確定軸承外圈有無相對軸的旋轉運動、軸承內圈有無相對軸的滑動以及軸承各元件有無變形等。

表1 滾動軸承故障特征頻率計算公式

2 滾動軸承故障類型分析

滾動軸承在安裝和潤滑過程中正常但是在運行過程中,元件由于疲勞和磨損,可能會出現(xiàn)故障,造成滾動軸承失效,甚至產生異物腐蝕等問題,滾動軸承故障主要有以下4 種類型。

2.1 疲勞點蝕和塑性變形

由于受重力的作用,滾動體、內圈、外圈之間可能會相互發(fā)生一定的彈性接觸,內外圈之間產生的接觸力也就是一種穩(wěn)定接觸應力[9]。當內圈和外圈在橫向接觸應力強度達到一定程度后,內圈和外圈的橫向滾動體和表面將逐漸產生疲勞點和腐蝕。

疲勞點蝕是滾動軸承的主要故障之一,其危害主要引起軸承的工作能力喪失。同時,滾動軸承故障也存在著塑性變形問題。塑性變形是指軸承承受過大的沖擊荷載、軸承熱變引起的附加荷載、以及軸承受外來侵襲產生的表面損傷等。這兩種問題的出現(xiàn)都會導致軸承在實際工作中產生很大的噪聲和振動。

2.2 磨損和疲勞剝落

磨損主要是指滾動軸承內外滾道和滾動體表面承受力不均勻導致的問題,主要表現(xiàn)為深層裂縫、表面剝落。滾動軸承在使用過程中,由于機器上出現(xiàn)一些異物或灰塵,使得高速滾動軸承表面磨損嚴重,增大軸承間隙,會造成滾動軸承整體表面粗糙,從而滾動軸承的運行精度降低。尤其是那些精密設備中的軸承,會在一定程度上縮短機械的壽命和使用時間。在測試規(guī)范中規(guī)定:如果滾動軸承在滾道或滾體上出現(xiàn)0.5 mm 或以上尺寸的疲勞剝落坑,則視為軸承壽命結束。

2.3 銹蝕及膠合

銹蝕是軸承故障中影響最大的故障問題。濕氣、酸性物質的直接侵入在一定程度上會引起軸承銹蝕。通常滾動軸承產生銹蝕問題而停止工作后,軸承溫度會下降,上面的水滴落到軸承表面,從而產生銹蝕現(xiàn)象。腐蝕將導致高精度軸承表面產生銹蝕問題,從而喪失繼續(xù)工作的能力[10]。此外,由于軸承內部電流,當滾動體和滾道接觸時,可能會導致軸承上方的油膜產生電蝕問題,從而形成凹凸不平的軸承外殼表面。

滾動軸承在運行中因摩擦而發(fā)熱,軸承元件在較短的時間內就能夠達到較高溫度,使得軸承零件表面金屬與其相黏合,從而出現(xiàn)膠合現(xiàn)象。滾動軸承潤滑不好、高速重載產生的摩擦和發(fā)熱,是造成滾動軸承出現(xiàn)膠合問題的主要原因。

2.4 保持架損壞

保持架損壞的主要原因是由于機械組裝不正確或軸承使用不當。保持架損壞會導致滾動體之間產生卡死、滾筒出現(xiàn)不能滾動等現(xiàn)象,也可能會導致保持架和滾動軸承內外圈產生摩擦,進而引起滾動軸承的噪聲、發(fā)熱,可能導致軸承的損壞。

3 滾動軸承故障診斷方法

由于滾動軸承存在多種故障類型,因此對應的故障診斷技術和方法也相應產生。隨著科學技術的發(fā)展,應用在滾動軸承故障診斷的方法較多,下面將對3 種常見的振動方法進行闡述。

3.1 沖擊脈沖法

沖擊波方法是指當滾動體與內外道面滾動區(qū)接觸時,產生低頻的沖擊波,并在一定程度上引起傳感器共振,是目前滾動軸承局部損傷診斷最實用的方法。沖擊波方法在一定程度上解決了濾波中心頻率和寬帶選擇的問題,但是這種方法也存在一定的局限性。因滾動軸承局部損傷所引起的結構性振動頻率并非固定不變,損傷的諧振頻率在不同階段甚至不同部位都會發(fā)生不同程度的諧振,所以在實際背景噪聲強或與其他沖擊源反應時,沖擊脈沖法的診斷效果差,失去其實用價值。

3.2 共振解調法

共振解調法主要有包絡分析法和高頻諧振法,是處理機械沖擊引起高頻信號最有效的診斷方法。在滾動軸承出現(xiàn)故障時,會產生間歇高頻沖擊脈沖信號,通過對檢測到的信號峰值進行濾波提取,能夠分析出軸承主要故障。不過,盡管對包絡信號的分析可以在一定程度上分析出噪聲的頻率,但由于包絡信號會產生和頻、差頻現(xiàn)象,進而使包絡分析變得非常復雜且難以準確識別,此時的包絡分析法無法評估出故障的嚴重性。

3.3 智能診斷技術

隨著科技的進步與發(fā)展,機器設備的結構越來越復雜,對滾動軸承的故障診斷技術的要求越來越高?,F(xiàn)階段對于滾動軸承故障的診斷主要采用人工智能技術、知識工程等對滾動軸承參數及信號進行實時監(jiān)測與診斷。智能故障診斷技術可通過分析滾動軸承峰值、有效值等參數實現(xiàn)對故障監(jiān)測與診斷,其主要缺點是運行速度較慢,很難實現(xiàn)滾動軸承實時故障監(jiān)測的需求。在某些滾動軸承早期信號監(jiān)測中,故障信號的智能診斷技術有很好的監(jiān)測效果,但在實時監(jiān)測和及時故障提醒方面還有研究空間。

4 結束語

本文詳細分析了滾動軸承結構及其內圈、外圈、旋轉體及支架的故障特征頻率,并闡述了實際應用中滾動軸承的主要故障類型。分析滾動軸承故障類型的基礎上,分析并比較了沖擊脈沖法、諧振解調法以及現(xiàn)階段的智能故障診斷技術等滾動軸承故障診斷應用上的優(yōu)點和局限性,并對智能故障診斷技術在滾動軸承故障診斷中上的未來研究內容進行了展望,以期為滾動軸承故障診斷技術的發(fā)展和應用提供一些思路和參考。

猜你喜歡
特征頻率保持架內圈
計算法在圓錐保持架收縮模組合沖頭設計中的應用
哈爾濱軸承(2021年4期)2021-03-08 01:00:50
特種復合軸承內圈推力滾道磨削用工裝設計
哈爾濱軸承(2021年4期)2021-03-08 01:00:48
角接觸球軸承保持架引導間隙的優(yōu)化調整
哈爾濱軸承(2020年3期)2021-01-26 00:34:54
瓷磚檢測機器人的聲音信號處理
主軸軸承內圈鎖緊用臺階套的裝配
光學波前參數的分析評價方法研究
光學儀器(2019年3期)2019-02-21 09:31:55
基于振動信號特征頻率的數控車床故障辨識方法
基于小波去噪和EMD算法在齒輪故障檢測中的應用
內圈帶缺陷中介軸承的動力學建模與振動響應分析
圓柱滾子軸承保持架的結構改進
軸承(2014年12期)2014-07-21 09:35:18
玉龙| 九寨沟县| 河津市| 美姑县| 盐津县| 遂昌县| 宿迁市| 安平县| 凭祥市| 龙口市| 富锦市| 都江堰市| 新绛县| 阳谷县| 瓮安县| 靖边县| 和田市| 罗城| 中西区| 民和| 榆中县| 会泽县| 五指山市| 景泰县| 玉林市| 门头沟区| 金阳县| 扎兰屯市| 绥阳县| 六盘水市| 潞城市| 荆门市| 洪洞县| 安阳市| 泌阳县| 内江市| 固原市| 芜湖县| 昌图县| 宣武区| 洱源县|