机器振动特征分析轴承

1、会计学1机器振动特征分析轴承机器振动特征分析轴承第1页/共77页 滚动轴承是机器中最精密的部件,公差是其余部件的十分之一。 由于各种原因，只有10到20的轴承能达到它们的设计寿命第2页/共77页深槽球轴承针轴承角接触球轴承圆柱滚子轴承球面滚子轴承圆锥滚子轴承第3页/共77页 转速愈高，预期的寿命愈短。理论的轴承寿命随轴承承受的的负载的三次方变化。如果设计者只考虑轴承的静载和如皮带拉伸等其他部件静载，则轴承的理论计算寿命会大打折扣。第4页/共77页第5页/共77页第6页/共77页第7页/共77页第8页/共77页第9页/共77页第10页/共77页第11页/共77页第12页/共77页第13页/共77

2、页第14页/共77页滚动轴承振动尖峰能量(gSE)报警值。第15页/共77页滚动轴承故障的振动特征第16页/共77页轴承故障特征频率的特点第17页/共77页轴承故障特征频率的特点第18页/共77页轴承故障特征频率的特点第19页/共77页轴承故障特征频率的特点第20页/共77页BPFO - Ball Pass Frequency Outer RaceBPFI - Ball Pass Frequency Inner RaceBSF - Ball Spin FrequencyFTF - Cage Frequency or Fundamental Train Frequency第21页/共77页第22

3、页/共77页第23页/共77页经验公式第24页/共77页估算公式第25页/共77页第26页/共77页润滑分析感官振动分析声发射检测第27页/共77页典型的轴承故障发展过程轴承故障劣化发展不是按线性规律，而是按指数规律变化 通常约百分之八十至九十的轴承寿命12341X234阶段轴承剩余寿命的10-20%阶段轴承剩余寿命的5-10%阶段轴承剩余寿命的1-5%阶段一小时至轴承剩余寿命的1%灾难性破坏累积的损伤时间第28页/共77页第29页/共77页轴承故障发展的四个阶段III. 第三阶段1. 可听到噪声2. 温度略升高3. 非常高的超声，声发射，振动尖峰能量，轴承外环有故障4. 振动加速度总量和振动

4、速度总量有大的增加5. 在线性刻度的频谱上清楚地看出轴承故障频率及其谐波和边带6. 振动频谱噪声地平明显提高7. 剩余寿命小于1IV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，振动尖峰能量迅速增大，随后逐渐减小，轴承外环处在损坏之前故障状态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. 较低的轴承故障频率占优势的振动尖峰，振动频谱中噪声地平非常高6. 剩余寿命小于0.2第30页/共77页Stage 1Stage 2Stage 3Stage 4no apparent change on typical velocity spectrumdefects ha

5、rmonic frequencies appeardefects fundamental frequencies also appearand may exhibit sidebandsdefects harmonic frequencies develop multiplesidebands (haystack), fundamental freqs. growand also develop sidebandsdefects “fund.”frequency rangedefects “harmonic”frequency range轴承故障四个阶段的频谱第31页/共77页球/滚动体撞击缺

6、陷产生 “冲击波”.轴承 “像一个鈡响” (共鸣).解调频谱信号处理过程第32页/共77页解调谱与常规频谱p 振动解调可以在滚动轴承故障发展的初始阶段检测到故障信息，并且可跟踪轴承故障发展，在第二，三和第四阶段中以不同的信息反映轴承不同的故障状态。 p 同时采用振动速度或振动加速度检测常规振动频谱可以在滚动轴 承故障发展的第三阶段有效地检测到轴承的故障频率(内环故障BPFI，外环故障BPFO，滚动体故障BSF和保持架故障FTF)等。 p 振动解调和振动速度或振动加速度相结合可以有效地早期检测滚动轴承的故障。第33页/共77页第34页/共77页用振动频谱没有检测出第一阶段轴承故障 用振动解调谱检

7、测出第一阶段轴承故障第35页/共77页速度谱解调谱轴承外圈故障第36页/共77页p 轴承外圈有缺陷时，在解调频谱上可见轴承外圈缺陷频率BPFO及其高次谐波，如果外圈转动的轴承，可能出现其转速频率的边频。轴承外圈故障的解调频谱特点轴承外圈缺陷轴承外圈缺陷解调谱第37页/共77页p 轴承内圈有缺陷时，在解调频谱上可见轴承内圈缺陷频率BPFI及其高次谐波，对内圈转动的轴承，可能出现其转速频率的边频。轴承内圈故障的解调频谱特点轴承内圈缺陷轴承内圈缺陷解调谱p 调制的原因：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

8、承顶部达到最小值。在这种情况下内圈的故障频率被（内圈的）旋转频率所调制，可以在频谱中看到1 X边频带出现。 第38页/共77页轴承内圈故障的解调频谱举例第39页/共77页p 轴承滚动体有缺陷时，在解调频谱上可见轴承滚动体缺陷频率BSF及其高次谐波，以及出现转速频率的边频；此外，由于滚动体对外圈的碰撞强于对内圈的碰撞，在解调谱上还会存在BSF的半谐波。轴承滚动体故障的解调频谱特点轴承滚动体缺陷轴承滚动体缺陷解调谱p 如果滚珠故障也会产生调制。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，大约等于0.4 X。第40页

9、/共77页p 轴承保持架有缺陷时，在解调频谱上可见轴承保持架缺陷频率FIF及其高次谐波；此外，由于轴承润滑不良也会引起保持架与滚动体的直接接触而出现保持架缺陷频率。轴承保持架故障的解调频谱特点轴承保持架缺陷轴承保持架缺陷解调谱第41页/共77页第42页/共77页第43页/共77页第44页/共77页第45页/共77页 建议结合对数坐标进行分析，及时发现轴承故障的早期显示。 使用加速度传感器，不要进行积分。加速度能突出信号中的高频成分 第46页/共77页能够从频谱中看到谐波，特别是边带后，轴承磨损就已经能够用肉眼观察到了 第47页/共77页第48页/共77页第49页/共77页第50页/共77页第5

10、1页/共77页当轴承破坏第七或第八阶段时，噪声水平将上升到接近波峰。这预示着轴承即将完全失效！严重故障时，峰值将高出噪声水平20 dB（100 X）损坏程度较低时波峰将非常小第52页/共77页3#磨煤机电动机轴承-外圈故障第53页/共77页灰浆泵1-2-4轴承故障灰浆泵1-3-4轴承故障第54页/共77页9#磨煤机电动机轴承-外圈故障第55页/共77页#7磨煤机减速机轴承-外圈故障第56页/共77页#8凝结泵电动机轴承-外圈故障第57页/共77页3626内圈故障频率送风机轴承-内圈故障第58页/共77页底漆烤炉循环风机轴承-内圈故障第59页/共77页彩涂线排碱泵轴承故障第60页/共77页#7号

11、磨煤机减速机轴承损坏-内圈故障第61页/共77页循环水泵轴承故障-内圈，滚珠第62页/共77页循环水泵电动机轴承故障第63页/共77页#16凝结泵电动机轴承-滚珠故障第64页/共77页凝结泵电动机轴承故障第65页/共77页凝结泵电动机轴承故障第66页/共77页排粉风机电机轴承-保持架故障第67页/共77页送风机液力耦合器轴承故障第68页/共77页重新安装后脱硫风机轴承安装问题第69页/共77页吸风机电动机轴承故障第70页/共77页 滚动轴承是机器中最精密的部件,公差是其余部件的十分之一。 由于各种原因，只有10到20的轴承能达到它们的设计寿命第71页/共77页第72页/共77页滚动轴承故障的振

12、动特征第73页/共77页Stage 1Stage 2Stage 3Stage 4no apparent change on typical velocity spectrumdefects harmonic frequencies appeardefects fundamental frequencies also appearand may exhibit sidebandsdefects harmonic frequencies develop multiplesidebands (haystack), fundamental freqs. growand also develop sidebandsdefects “fund.”frequency rangedefects “har