《轴承振动特征分析》ppt课件

1、q 滚动轴承缺点机器振动特征分析2滚动轴承缺点 滚动轴承是机器中最精细的部件,公差是其他部件的非常之一。 由于各种缘由，只需10到20的轴承能到达它们的设计寿命滚动轴承类型 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滚动轴承为什么会过早损坏？主要要素之一是过大的动载荷即振动。实际计算滚珠轴承寿命公式，阐明为什么作用在轴承上的动载减少轴承的寿命： 转速愈高，预期的寿命愈短。实际的轴承寿命随轴承接受的的负载的三次方变化。假设设计者只思索轴承的静载和如皮带拉伸等其他部件静载，那么轴承的实际计算寿命会大打折扣。缩短滚动轴承寿命的要素例：例： 分量为分量为20002000磅磅(90

2、8(908公斤公斤) )的转子，转速为的转子，转速为60006000转转/ /分，在直径为分，在直径为3 3英尺半英尺半径为径为1818英寸英寸=457.2=457.2毫米处的转子上存在一个毫米处的转子上存在一个1 1盎司盎司(28(283535克克) )的不平衡质量。的不平衡质量。此不平衡质量产生的离心力计算：此不平衡质量产生的离心力计算： 其它缩短滚动轴承寿命的要素转子不只接受不平衡，还接受不对中、松动、气蚀或其它缺点引起的动载荷，轴承的实践寿命能够还要短。其它要素：光滑不当，错误光滑剂，灰尘和其它污染物污染，储存不当，潮气，运输或运用时嗑碰、刮伤，错用轴承型号，轴承安装不当等。最重要的对

3、策是监测滚动轴承的形状，早期发现轴承缺点，跟踪其开展趋势，并知道何时需改换轴承；正确地采集轴承振动特征信号；分析其振动特征信号，缺点诊断；利用高频包络解调信号处置技术，更有效地监测出轴承缺点。 选择适宜的监测参数如振动速度、冲击脉冲、解调谱等。轴承缺点缘由及其处理过负荷引起过早疲劳，包括过紧配合，布氏硬度凹痕和预负荷减少负荷或重新设计过热征兆是滚道，球和坚持架变色，金色变为蓝色温度超越400F(204)使滚道和滚动体资料退火硬度降低导致轴承承重降低和早期失效严重情况下引起变形，另外温升高会降低和破坏光滑性能轴承缺点缘由及其处理布氏硬度凹痕当负荷超越滚道的弹性极限时产生滚道上的凹痕添加振动噪声任

4、何静态过负荷和严重冲击产生布氏凹痕伪布式凹痕在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕，光滑，有明显边境，周围有磨削阐明严重的外部振动隔振和运用抗摩添加剂轴承缺点缘由及其处理 正常疲劳失效 疲劳失效指滚道和滚动体上发生龟裂，并随之产生资料碎片剥落 这种疲劳为逐渐发生，一旦开场那么迅速扩展，并伴随明显的振动添加 改换轴承，和设计有更长疲劳寿命的轴承轴承缺点缘由及其处理 反向载荷 角接触轴承的设计只接受一个方向的轴向载荷 当方向相反时，外圈的椭圆接触区域被削平 结果是应力添加，温度升高，并产生振动增大和轴承早期失效轴承缺点缘由及其处理污染污染是轴承失效的主要缘由之一污染的征兆是在滚道和滚动体外表有点痕，导

5、致振动加大和磨损清洁环境，工具，规范操作。新轴承的储运。光滑油失效滚道和滚子的变色蓝、棕是光滑失效的征兆，随之产生滚道、滚子和坚持架磨损，导致过热和严重缺点。滚动轴承的正常运转取决于各部件间存在良好油膜失效经常由光滑缺乏和过热引起轴承缺点缘由及其处理 腐蚀 其征兆是在滚道、滚子、坚持架或其他位置出现红棕色区域 缘由是轴承接触腐蚀性流体和气体 严重情况下，腐蚀引起轴承早期疲劳失效 除掉腐蚀流体，尽能够运用整体密封轴承轴承缺点缘由及其处理不对中征兆是滚珠在滚道上产生的磨痕与滚道边缘不平行假设不对中超越0.001in/in，会产生轴承和轴承座异常温升，和坚持架球磨损配合松动配合松动导致配合部件的相对

6、运动，假设这个相对运动细微但不延续，那么产生磨损这种磨损产生颗粒，并氧化成特殊的棕色。这导致研磨和松动加大。假设松动增大到内圈或外圈的显著运动，安装外表孔径，外径和侧面将磨损和发热，引起噪声和晃动。滚动轴承缺点的振动特征p 滚动轴承一旦产生缺点，能够会产生四种类型频率的振动p 随机的超声频率；p 轴承零部件的自振频率；p 轴承缺点特征频率；p 轴承缺点的和频及差频。p 随机的超声频率振动p 滚动轴承初始缺点时产生的振动，从滚动轴承安装在设备上直到它们刚发生缺点之前，发生的频率范围从约5000Hz到60000Hz超声频率范围。包括振动尖峰能量(SpikeEneey)，高频加速度(HFD)，冲击脉

7、冲(ShockPules)及其他。通常，以总量值评定轴承的形状，其频谱数据信息更丰富。滚动轴承振动尖峰能量(gSE)报警值。p 轴承零部件的自振频率p安装在机器上的滚动轴承自振频率范围约为500到2000Hz之间。自振频率与转速无关，无论轴的转速高低它都处在一个一样的频率位置。p 轴承缺点特征频率p 滚动轴承缺点特征频率就是轴承缺点产生的振动频率。p BPFO 外圈缺点特征频率p BPFI 内圈缺点特征频率p BSF 滚动体缺点特征频率p FTF 坚持架缺点特征频率滚动轴承缺点的振动特征轴承的缺点频率与其他缺点频率不同 ；轴承缺点频率是转速频率的非整数倍 ；内外环缺点频率的和频=“轴承滚动体经

8、过频率 滚动体个数RPM 轴承内环缺点频率往往伴有1 X转速频率的边带 轴承缺点特征频率的特点轴承外环缺点频率的幅值高于轴承内环缺点频率的幅值；轴承缺点普通在开展到滚动体和坚持架出现缺点之前首先出现的是内环或外环缺点频率；轴承坚持架缺点频率(FTF)通常不是以其基频出现 ；当滚动体本身出现缺点时，往往会产生不仅滚动体缺点频率(BSF)，还有坚持架缺点频率(FTF)；轴承坚持架断裂时，能够出现滚动体旋转缺点频率 ；一个以上滚动体有缺点时，将产生有缺点的滚动体数目滚动体缺点特征频率的频率。假设5个滚珠或滚柱上有缺点，往往将出现5BSF的频率。轴承缺点频率允许的振动幅值不能绝对限定。它不仅与详细机器

9、、转速有关，还与轴承缺点频率传送的通路有很大关系。 指示轴承损坏的最明显的标志就是存在轴承缺点频率的谐波频率，尤其是这些频率伴有1转速频率或轴承其它缺点频率边带，应尽快改换该轴承。轴承缺点特征频率的特点12. 评定的低速机器的轴承形状:评定尤其是低于100转分转速的机器轴承形状时，引荐采集时域波形和 (FFT)频谱二者。当转速很低时，滚动体滚动经过轴承内外环上缺陷时发生的脉冲没有足够能量产生清楚的，可以检测出来的FFT谱中的频率，但是在时域波形中依然能够清楚的看出来。轴承缺点特征频率的特点13.振动传感器置于尽能够接近轴承的承载区，尤其是轴承仅支承径向负载时。14.不适宜的轴承负载和安装问题

10、假设轴承负载不适宜或安装不恰当，例如，安装新轴承时，假设轴承与轴承座过盈配合过紧，使轴承“咔入轴承座中，导致轴承内部间隙发生变化，使滚动体强迫被压向轴承的内外环。出现这种情况，轴承在起动时立刻产生轴承外环和内环的缺点频率。 由于安装不当对轴承施加了过大负荷。虽然，能够尚未发生实践损坏，但是，假设检测不出这种缺点问题并采取措施修正，那么该轴承将在其预定寿命之前很早就损坏。15.轴承光滑不良产生的频率 特征是在900到1600Hz范围内，有3或4个尖峰，尖峰之间的差频在80到130Hz。光滑良好的轴承能够也包括这些频率分量，然而，它们的幅值非常小，约为1.27mm/s或更小。当光滑不良时，幅值增大

11、到 2.54到5.08mm/s轴承缺点特征频率的特点滚动轴承缺点特征频率BPFO - Ball Pass Frequency Outer RaceBPFI - Ball Pass Frequency Inner RaceBSF - Ball Spin FrequencyFTF - Cage Frequency or Fundamental Train Frequency滚动轴承缺点频率计算(1)坚持架缺点频率： FTF=(1/2)No1+d/DCos +Ni 1-d/DCos 滚动体旋转缺点频率： BSF=(1/2)(D/d) |No-Ni| 1-(d/D)Cos 外环缺点频率： BPFO=(

12、1/2)n |No-Ni| 1-(d/D)Cos 内环缺点频率： BPFI=(1/2)n |Ni- No| 1+(d/D)Cos d=滚动体直径； D=滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径)； =径向方向接触角； n=滚动体数目； No=轴承外环角速度； Ni=轴承内环角速度(=轴转速).注：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外环和轴承内环都旋转.滚动轴承缺点频率计算(2)坚持架缺点频率： FTF=(N/2)1-d/DCos 滚动体旋转缺点频率： BSF=(N/2)(D/d)1-(d/D)Cos 外环缺点频率： BPFO=(N/2)n1-(d/D)Cos 内环缺点频率：

13、 BPFI=(N/2)n1+(d/D)Cos d=滚动体直径； D=滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径)； =径向方向接触角； n=滚动体数目； N=轴的转速。注：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外环固定不旋转. 滚动轴承缺点频率计算(3)外环缺点频率： BPFOr0.4Nn 内环缺点频率： BPFIr0.6Nn 坚持架缺点频率： FTFr0.4N n=滚动体数目； N=轴的转速。注：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化； 3.轴承外环固定不旋转.阅历公式滚动轴承缺点频率计算(4)外环缺点频率： BPFOeN(0.5n-1.2) 内环缺点频率： BPF

14、IeN(0.5n+1.2)滚动体缺点频率： BSFeN(0.2n-1.2/n) 坚持架缺点频率： FTFeN(0.5-1.2/n) n=滚动体数目； N=轴的转速。注：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外环固定不旋转估算公式滚动轴承缺点频率计算例典型的轴承缺点开展过程光滑分析感官振动分析声发射检测典型的轴承缺点开展过程轴承缺点劣化开展不是按线性规律，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

15、破坏灾难性破坏累积的损伤时间轴承缺点开展的四个阶段I. 初始阶段噪声正常温度正常可以用超声，振动尖峰能量，声发射丈量出来，轴承外环有缺陷振动总量比较小，无离散的轴承缺点频率尖峰剩余寿命大于10II. 第二阶段噪声略增大温度正常超声，声发射，振动尖峰能量有大的添加，轴承外环有缺陷，振动总量略增大(振动加速度总量和振动速度总量)对数刻度频谱上可清楚看到轴承缺点频率，线性刻度频谱上难得看到，噪声地平明显提高剩余寿命5 轴承缺点开展的四个阶段III. 第三阶段 可听到噪声 温度略升高 非常高的超声，声发射，振动尖峰能量，轴承外环有缺点 振动加速度总量和振动速度总量有大的添加 在线性刻度的频谱上清楚地看

16、出轴承缺点频率及其谐波和边带 振动频谱噪声地平明显提高 剩余寿命小于1IV第四阶段 噪声的强度改动 温度明显升高 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缺点形状 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 较低的轴承缺点频率占优势的振动尖峰，振动频谱中噪声地平非常高 剩余寿命小于0.2Stage 1Stage 2Stage 3Stage 4no apparent change on typical velocity spectrumdefects harmonic frequencies appeardefects fundamental frequ

17、encies also appearand may exhibit sidebandsdefects harmonic frequencies develop multiplesidebands (haystack), fundamental freqs. growand also develop sidebandsdefects “fund.frequency rangedefects “harmonicfrequency rangeNoImage轴承缺点四个阶段的频谱包络解调频谱球/滚动体撞击缺陷产生 “冲击波.轴承 “像一个鈡响 (共鸣).解调频谱信号处置过程解调谱与常规频谱p 振动解调

18、可以在滚动轴承缺点开展的初始阶段检测到缺点信息，并且可跟踪轴承缺点开展，在第二，三和第四阶段中以不同的信息反映轴承不同的缺点形状。 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 承缺点开展的第三阶段有效地检测到轴承的缺点频率(内环缺点BPFI，外环缺点BPFO，滚动体缺点BSF和坚持架缺点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缺点。解调谱/常规谱结合用于轴承缺点监测l 解调频谱作为一个早期指示缺点的丈量参数l 检查常规频谱和解调频谱：l 都没有缺点频率，形状良好，作为基线继续监测l 只在解调频谱存在缺点频率，早期缺点指示，或需求光滑l

19、 在两种频谱中都存在谱峰值，方案下一次维修改换轴承l 只在常规频谱中存在峰值，同时在解调频谱中噪声程度升高，立刻改换用振动频谱没有检测出用振动频谱没有检测出第一阶段轴承缺点第一阶段轴承缺点 用振动解调谱检测出用振动解调谱检测出第一阶段轴承缺点第一阶段轴承缺点速度谱速度谱解调谱解调谱轴承外圈缺点轴承外圈缺点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，假设外圈转动的轴承，能够出现其转速频率的边频。轴承外圈缺点的解调频谱特点轴承外圈缺陷轴承外圈缺陷解调谱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，能够出现其转速频率的边

20、频。轴承内圈缺点的解调频谱特点轴承内圈缺陷轴承内圈缺陷解调谱p 调制的缘由：当内圈出现缺点时，假设它位于加载区域时，产生的冲击会更加猛烈，从而产生更高的振幅。当内圈缺点位置移出加载区后，其振幅又会降低，并在轴承顶部到达最小值。在这种情况下内圈的缺点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。 轴承内圈缺点的解调频谱举例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。轴承滚动体缺点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 假设滚珠缺点也

21、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剧烈的冲击。越接近载荷区，振幅越高。滚珠沿轴承以坚持架频率FT滚动。该频率低于1 X，大约等于0.4 X。p 轴承坚持架有缺陷时，在解调频谱上可见轴承坚持架缺陷频率FIF及其高次谐波；此外，由于轴承光滑不良也会引起坚持架与滚动体的直接接触而出现坚持架缺陷频率。轴承坚持架缺点的解调频谱特点轴承坚持架缺陷轴承坚持架缺陷解调谱轴承失效的九个阶段：第轴承失效的九个阶段：第I 阶段阶段 频率范围在20 KHz60 KHz之间或更高 普通的频谱上不会出现任何指示 峰值能量、 HFD、 冲击脉冲、 SEE等超音频丈量仪器 轴承失效第轴承失效第II阶段阶段

22、 在共振固有频率处发出铃叫声。共振频率还作为载波频率调制轴承的缺点频率。轴承失效第轴承失效第III阶段阶段 出现轴承缺点频率 当轴承磨损进一步加剧，峰值将随着时间线性添加 轴承失效第轴承失效第IV阶段阶段 缺点频率将产生谐波，这阐明发生了一定程度的冲击 缺点频率的谐波有时会比基频峰更早被发现 同时，时域波形中也会出现冲击脉冲显示 建议结合对数坐标进展分析，及时发现轴承缺点的早期显示。 运用加速度传感器，不要进展积分。加速度能突出信号中的高频成分 轴承失效第轴承失效第V阶段阶段出现更多轴承缺点谐波，由于缺点本身的性质，还会出现边频带 时域波形上的尖峰波将更加明晰和明显高频率轴承检测，如峰值能量和冲击脉冲趋势继续上升 可以从频谱中看到谐波，特别是边带后，轴承磨损就曾经可以用肉眼察看到了 轴承失效第轴承失效第VI阶段阶段 1X幅值增大，并出现1X的谐波，这是由于磨损引起间隙增大的结果 轴承失效第轴承失效第VII阶段阶段缺点频率及其边频带变成峰丘状，经常被叫作“干草堆 。还能听到轴承发出的噪声 。高频率的轴