滾動軸承頻譜分析詳解

2020-12-05 搜軸網軸承型號查詢

對於滾動軸承不能只依賴振動總量來精確評估滾動軸承的狀態,也不能完全依賴超聲頻帶測量:振動尖峰能量(Spike Energy)、高頻加速度(High FrequencyAcceleration-HFD)、衝擊脈衝(Shock Pules-SPM)。只有將超聲測量與振動特徵信號分析結合使用才是最好的評定軸承的狀態。

滾動軸承一旦產生故障,會產生以下四種類型頻率的每一種:隨機的超聲頻率:頻率範圍5000~60000HZ,測量使用方法:振動尖峰能量、高頻加速度、衝擊脈衝,這些用於檢測軸承的初始故障。

振動尖峰能量烈度圖:

高頻加速度和衝擊脈衝的比較烈度表:

軸承部件的自振頻率:頻率範圍500~2000HZ,軸承零部件受到衝擊時,以它們的自振頻率「瞬時擾動」。在滾動軸承中,滾動元件打擊內外環跑道上的缺陷的間斷的衝擊激起它們的自振頻率。但故障擴展到微觀大小時,它們開始激起這些軸承零部件的自振頻率,成為「第二個檢測症兆」。故障惡化時,可引起更大的衝擊,這些更大的衝擊產生更大的自振頻率尖峰響應。磨損嚴重時,在這些共振附近出現更多頻率分量,它們中許多是這些自振頻率的1X轉速的邊帶(往往,這些調製尖峰以軸承的故障頻率為間隔,而不是1X轉速頻率的邊帶)。軸承自振頻率與轉速無關,但它們的響應幅值與衝擊速度成正比,意味著轉速越高,響應幅值也越高。

旋轉軸承的故障頻率:

軸承零部件故障頻率與軸承的平均直徑-Pa、滾動體直徑-Ba、滾動體數目-Nb和接觸角-有關。FTF-保持架故障頻率、BSF-滾動體故障頻率、BPOR-內環故障率、BPIR-外環故障頻率。

FTF、BSF、BPOR、BPIR簡易計算公式(可參考平臺內前期文章介紹)。

軸承故障頻率都是轉速頻率的非整數倍(本人所遇確實如此,但曾看到過一篇文章說正好是轉速頻率整數倍)。

正常情況下滾動軸承故障頻率不應存在,當存在軸承故障頻率時,可以說明軸承至少發出初始故障信號。然而,應該明確一點:這些軸承故障頻率的出現未必意味著軸承內一定是軸承已損壞,由於軸承潤滑不佳,發生金屬對金屬的接觸,軸承承受不適當的負載(過大的壓配合-過盈配合偏大,對不承受軸向推力的軸承施加了軸向推力,推力軸承反向安裝等等),也將出現軸承的故障頻率。

無論是內環還是外環故障,都有1X轉速的邊帶,不轉的環邊帶要比轉動的環邊帶多。如果內環兩側被1X轉速邊帶族環繞時,說明損壞的程度更嚴重。

內環、外環故障頻率的相對幅值:外環故障頻率的幅值高於內環故障頻率的幅值,只要是傳感器靠近外環的原因。

軸承故障頻率通常出現的次序:通常軸承故障的順序軸承內和外環→滾動體和保持架。此後,保持架故障頻率以基頻或以其它頻率的邊帶形式出現。滾動體故障頻率有時以邊帶形式出現在軸承內環/外環故障頻率的左右側。

軸承保持架故障頻率出現的位置:傳統上認為滾動軸承的故障頻率都是高頻故障,但是軸承保持架的故障頻率並非如此,一般在0.33X~0.48X範圍,精確的範圍在0.35X~0.45X之間。通常保持架故障頻率不以基頻出現,往往以邊帶形式出現在BSF兩側,或以差頻形式出現在BPOR、BPIR兩側。

滾珠或滾棒產生的故障頻率:當出現BSF時,一般也會有FTF出現。軸承保持架斷裂時,可能出現滾動體旋轉故障頻率,但此時滾動體未必出現故障,因為可能是保持架鉚接處斷裂,滾動體正在強烈推動保持架。

滾動體故障時會產生Nb×X頻率(無論多少個滾動體產生的故障)。軸承故障頻率允許的振動:對於這個沒有絕對的答案,與轉速、機器、振動傳遞的通道有關。如果轉速低,即使故障頻率的幅值很低,都可能損壞很嚴重了。

對於前面兩種情況,僅針對存在單個故障頻率(沒有某個故障頻率的諧波分量)。對於BPIR、BPOR存在故障頻率的諧波,同時有1X邊帶或其它故障頻率的邊帶,說明軸承潛在嚴重故障。

指示軸承磨損嚴重的最重要的東西就是存在軸承故障頻率的諧波頻率,尤其是伴有1X轉速邊帶或軸承其它故障頻率的邊帶,它與幅值無關,對於這種軸承應儘快更換掉。

評定轉速低於250RPM機器的軸承狀態:目前已經成功地評定轉速低達1.5RPM的滾動軸承,主要取決於分析儀和傳感器。對於轉速在120RPM以下的頻率不能把振動加速度信號積分到振動速度,否則會對振動幅值有較大的壓縮。加速度一次積分為速度,速度一次積分為位移。目前最通用的加速度計的響應頻率約在5~10000HZ。對於不同級別的轉速規定振動幅值的報警值是不一樣的,例如120RPM和1200RPM,因為在大型低速機器上1X轉速頻率和軸承故障頻率本身的幅值比較小,引起1X頻率的不平衡力隨轉速的平方變化,所以1X頻率幅值也比較小。因此對於低速機器規定頻譜報警帶,必須把他們規定得比高級別轉速1200RPM的機器的報警幅值低,最好的辦法就是捕捉實際數據,並進行總量和各頻率帶的幅值的統計分析來確定。在轉速20~100RPM是可以使用FFT和時域波形來分辨故障,時域波形更清晰反映故障。當轉速為1~20RPM時,FFT基本上檢測不到故障信號,而時域波形仍然能夠反映軸承故障。最佳採樣時間的確定,如果1秒/轉,為採集到軸承的故障頻率,應規定採樣時間2~4秒的採樣時間tMAX,除採集FFT譜之外,還應採集時域信號。如果機器以10轉/分(6秒/轉)的轉速轉動,則應採用約12~24秒的採樣時間(tMAX),則採用時間應設置得比較長,而且採樣為800條譜線的FFT譜,而不是400線FFT譜。

檢測軸承故障頻率,傳感器的位置應放置在何處:儘可能靠近軸承的承載區,尤其是承受徑向載荷的軸承(滾珠、棍棒),否則其信號強度的影響可達100%。

不合適的軸承載荷和安裝的檢測:軸承與軸承座過盈配合,滾子擠壓內外環,產生內外環故障頻率。推力軸承反向安裝會產生內外環故障頻率,且幅值較高,甚至更高。

不良的軸承潤滑產生的頻率:其頻率範圍為900~1600HZ,這個頻率範圍是軸承的自振頻率範圍。在5000~8000RPM頻率範圍是用來檢查潤滑好壞的頻率範圍,在同一軸承座上測得高的振動尖峰能量(或相當的量)的話,如果在支承這同一根軸的其它軸承上既不存在高的振動尖峰能量值,也沒有這些頻率分量的頻譜,則更充分證明潤滑不良的故障。可以加大潤滑,12~24小時後檢查這些超聲能量是否消失,若消失則更能證明這一點。

電機內軸承中由電氣引起的槽的故障:在實驗中,發現僅0.4~0.5V電壓通過軸承,便可產生明顯的損壞。另外,有電氣的槽的故障時「一個出現在40000~60000RPM之間的與任何軸承故障頻率不匹配的尖峰,往往已經有最大缺陷的軸承內環或軸承外環的邊帶伴隨在這個尖峰的兩側。這是我們日常可以識別電氣的槽的故障的一種方法,除此之外可以通過空載或正常負荷聽聲音來判斷軸承惡化,聲音變大,並變得深沉」。高頻信號一般不易傳遞,所以在採集時儘量靠近軸承。解決槽故障的方法是採用絕緣套或安裝碳刷。

和頻和差頻:

和頻和差頻:一個部件故障→故障惡化→引起其它部件故障→其它部件故障頻率出現。頻率之間相互加和減,絕不會只產生某個故障頻率的基頻。故障出現時,這個故障頻率可能成為其它已經存在頻率的邊帶形式出現。例如,軸承保持架故障頻率-FTF,通常不會以約0.35X~0.45X轉速頻率的基頻出現,而是BSF、BPOR、BPIR故障頻率的邊帶,甚至可以與其它振源調製成新的頻率。以下是和頻和差頻一些重要的因素和特徵:

BSF一般不以基頻或諧波出現,而以其它頻率的邊帶出現。

如果在軸承外環或軸承內環上存在一個單一的故障,則將只出現一個單一的軸承外環或軸承內環故障頻率(BPOR 或BPIR),如果其周圍出現多個故障時,將出現這個軸承外環或軸承內環故障頻率(BPOR或BPIR)的許多諧波頻率。

隨著軸承內環和外環故障的擴展,其故障惡化較好的指標是軸承故障頻率的諧波頻率的數目以及出現軸承外環或軸承內環故障頻率兩側的1X轉速頻率的邊帶,尤其是外環的邊帶。

在滾動軸承故障頻率分析中,強調的不是幅值而是頻譜中的頻率成份。實際上在軸承狀態惡化時其軸承故障頻率的幅值開始下降,尤其在軸承內環或軸承外環缺陷開始擴展時。此時要重視軸承故障頻率的諧波頻率數目,且伴有1X邊帶。

軸承故障繼續惡化,調製繼續,影響愈來愈大,直至頻譜變為1X轉速頻率的諧波頻率。

對於有擺動滾動體的自位雙列軸承可產生兩組軸承故障頻率(a)僅內環或外環的一側,用單列的滾子計算故障頻率,(b)如果缺陷出現在軸承外環或軸承內環的兩側,則用滾動體總數目來計算故障頻率。

僅從頻譜中難以診斷一個滾動體在軸承內環上一個單個故障,因為其幅值往往非常小,並且在計算的故障頻率處看不到離散的譜線,為此除了振動頻譜本身之外,還應研究時域波形。

在滾動軸承中,存在轉速諧波頻率時,它們可能是軸承在軸上鬆動或在軸承座中鬆動的信號,或者更重要的是它們可能是軸承在軸上旋轉或在軸承座中旋轉的信號。

相關焦點

  • 滾動軸承的出現故障的怎麼判斷呢?
    4 滾動軸承的狀態監測技術滾動軸承狀態監測技術主要包括振動信號分析、軸承潤滑狀態監測、溫度檢測等。4.1 振動信號分析診斷法在滾動軸承的監測診斷方法中使用最廣泛的一種方法就是振動信 號分析診斷法。當滾動軸承表面部分受損時,軸承會產生周期性的寬 帶脈衝激勵信號。滾動軸承振動的頻譜結構可分為三類。(1)低頻譜 ( 低於 1k Hz),包括軸承的故障特徵頻率和加工誤差 引起的振動特徵頻率。對於低頻段的頻段譜線進行分析,可以診斷軸 承的相應故障。
  • 機器振動特徵分析(滾動軸承故障二)
    隨機的超聲頻率振動 滾動軸承初始故障時產生的振動,從滾動軸承安裝在設備上直到它們剛發生故障之前,發生的頻率範圍從約5000Hz到60000Hz超聲頻率範圍。包括振動尖峰能量(SpikeEneey),高頻加速度(HFD),衝擊脈衝(ShockPules)及其他。通常,以總量值評定軸承的狀態,其頻譜數據信息更豐富。
  • 齒輪箱中滾動軸承的診斷技巧、應用實例及經驗總結
    齒輪箱中的軸、齒輪和軸承在工作時都會產生振動,若發生故障,其振動信號的能量分布和頻率成份將會發生變化,振動信號是齒輪箱故障特徵的載體。   振動檢測技術中對于振動信號分析的方法通常有頻譜分析法、倒頻譜分析法、時域分析法、包絡分析法等。
  • 滾動軸承的國家標準
    /T 25760-2010 滾動軸承 滾針和推力球組合軸承 外形尺寸GB/T 25761-2010 滾動軸承 滾針和角接觸球組合軸承 外形尺寸GB/T 25762-2010 滾動軸承 摩託車連杆支承用滾針和保持架組件GB/T 25763-2010 滾動軸承 汽車變速箱用滾針軸承
  • 滾動軸承遊隙介紹
    1.遊隙的分類遊隙是指軸承內圈、外圈、滾動體間的間隙量。滾動軸承的遊隙分為徑向遊隙與軸向遊隙(如下圖一所示),即在無載荷狀態下,沿任意角度方向,一套圈相對另一套圈從一徑向(軸向)偏心極限位置移到相反的極限位置的徑向(軸向)距離的算術平均值為徑向(軸向)載荷。
  • 軋機減速箱軸承的電蝕故障診斷及失效分析
    某軋鋼廠軋機減速箱檢修投入使用後振動值增大,採用頻譜分析技術對該設備進行監測診斷,分析並驗證高速軸驅動端軸承內圈故障。軸承使用一周便出現異常磨損,為了查找故障原因,對此展開一系列試驗分析。1、設備狀態監測與故障診斷2020 年 3 月 29 日檢修完成一周後,監測發現該設備高速軸驅動端振動值由 2.4mm/s 上升至 7.2mm/s,加速度包絡總值由 1.87gE 上升至 22.3gE,頻譜圖中出現軸承(32230)內圈故障頻率,且兩側伴有多組邊頻(圖1),分析是高速軸驅動端軸承內圈故障。
  • 滾動軸承套圈與滾動體材質選擇
    1、高碳鉻軸承鋼絕大多數軸承套圈和滾動體都採用專用鋼材製造。用高碳鋼鉻軸承鋼製造的軸承一般適用於工作溫度為-40~130度範圍,油與脂潤滑正常。可滿足一般機械的要求。高碳鉻軸承鋼軸承零件經高溫回過火後,其適應工作溫度可高達250度。
  • 老張談電機:NO.20 電機噪音的識別與頻譜分析
    那麼,本篇文章,老張就針對電機噪音的聲源識別和頻譜分析來和大家討論一下,有了噪音測量之後,如何有效的分析噪音改善的方向。【電機噪音源識別方法】l 測點位置法。根據各測點聲級的大小與對應位置來判斷噪音源。l 變參數法。通過改變電機的某些參數,如電壓、頻率、空載/負載、風扇通風系統係數等以確定噪音源。l 分離元件法。
  • 遊隙對於滾動軸承的意義?
    滾動軸承的遊隙就是指無載荷的情形下,軸承內外環間能夠移動的最大的距離,即指軸承在未組裝於軸或軸承箱時,將其內圈或外圈的一方固定不動,之後使未被固定不動的一方做徑向或軸向移動時的移動量。根據其移動方向,做徑向運動的稱之為徑向遊隙,做軸向運動的為軸向遊隙。
  • 滾動軸承過早老化的原因
    滾動軸承過早老化會造成設備停機,現結合電機維修實踐,介紹防止滾動軸承過早老化的經驗。滾動軸承過早老化的原因有:配合過緊、安裝未對中、強烈振動、潤滑不良、材料疲勞、汙染腐蝕等。一般情況下,電機運行6000~10000h應補油1次,運行10000~20000h應換油1次,2極或4極以上電動機的換油量為軸承室容積的1/2~2/3,且應採用優質鋰基潤滑脂。強烈振動,當電機鐵心有故障時,會使軸承強烈振動。原因有:鐵心受熱變形,電機軸承老化,轉軸彎曲變形較大,端蓋止口擰緊螺栓因振動鬆動,基礎不堅固使軸承振動。
  • 九星絕緣軸承丨NKE絕緣滾動軸承
    用於電動機械設備中的滾動軸承會在一定狀況下因電流通過而導致損壞。隨著機械的功率密度不斷提高,客戶對軸承使用壽命和運行可靠性的要求也在不斷提高,由電流造成的軸承損害往往會導致嚴重的後果。NKE電絕緣軸承可以有效防止電流通過,有三種設計可供選擇。首先是外圈絕緣的SQ77和內圈絕緣的SQ77E,它們採用陶瓷氧化絕緣塗層,採用等離子噴塗工藝,可確保能承受1000V的直流或交流電流。其次是混合絕緣軸承SQ77B,採用陶瓷滾動體,理論上可保證無限電阻。
  • 滾動軸承國際研討會在滬召開共話推動軸承行業高質量發展
    為推動我國軸承行業高質量發展,實現軸承大國向軸承強國轉變,近日,一場以「發展的中國特鋼,創新的軸承世界」為主題,旨在實現軸承領域從基礎材料到工業應用的滾動軸承國際研討會在上海舉行。這是軸承鋼生產、軸承製造、軸承應用與研究相結合的軸承產業鏈大會,也是國內首次舉辦的滾動軸承高端研討會。
  • 滾動軸承的常用術語及定義(5)
    註:對於滾動軸承的公稱內徑公稱外徑,一般是實際內孔與外表面偏差的基準值。 2. 套圈公稱寬度 nominal ring width 軸承套圈兩理論端面間的距離。一般是實際寬度偏差的基準值(基本尺寸)。 3. 軸承公稱寬度(軸承高度) nominal bearing width (bearing height) 套圈兩理論端面(墊圈背面)間的距離,用以限定向心軸承寬度(推力軸承高度)。
  • 滾動軸承遊隙測量儀器與測量方法
    在專業生產和計量單位,使用專用的儀器測量滾動軸承的徑向遊跳。在使用單位,有必要時可使用簡易的方法進行測量,得出近似的數值。以下介紹相關儀器和測量方法。 圖2 X293 型柱軸承徑向遊隙測量儀 圖1和圖2為由國內某單位生產的幾種測量滾動軸承的徑向遊隙的專用儀器。
  • 軸承磨損、零部件故障、潤滑故障、軸承翹曲、電蝕、打滑、鬆動,看看國外是怎麼診斷的,原文加翻譯,你絕對會有所收穫!
    跟滾動軸承相關的故障有很多,如:1-4階段的軸承磨損、潤滑故障、翹曲軸承、電蝕、打滑、鬆動。 Lubrication: Insufficient lubrication.             振動分析監測保持架損傷故障比較困難。 Fluting/EDM: Current passing through bearing– washboard pattern etched on raceways.電蝕:電流通過軸承-搓衣板圖案會蝕刻在滾道上。
  • 第八章 滾動軸承「主要知識點總結」第一部分
    軸承是支承軸或軸上迴轉體的部件。根據其工作時接觸面的摩擦性質,分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承依靠元件間的滾動接觸來承受載荷,相對於滑動摩擦,滾動軸承具有摩擦阻力小、效率高、起動容易、潤滑簡便等優點,在現在機械中應用很廣。
  • 史上最全滾動軸承基本知識匯總,拿走不謝~~(推薦收藏)
    ★ 滾動軸承是將運轉的軸與軸座之間的滑動摩擦變為滾動摩擦,從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成,內圈的作用是與軸相配合併與軸一起旋轉;外圈作用是與軸承座相配合,起支撐作用;滾動體是藉助於保持架均勻的將滾動體分布在內圈和外圈之間,其形狀大小和數量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命;保持架能使滾動體均勻分布,防止滾動體脫落,引導滾動體旋轉起潤滑作用。
  • 風機振動分析總結,含動圖!
    風機振動分析總結,含動圖!
  • 大型鋼廠對取料機選擇三排滾珠軸承優於交叉滾珠軸承的原因分析
    大型鋼廠對取料機選擇三排滾珠軸承優於交叉滾珠軸承的原因分析「目前隨著新建鋼廠物料輸送的鬥輪機、堆取料機大軸承的設計和選型,由傳統的交叉滾子軸承系列,逐漸偏向於三排滾珠軸承系列,究其原因分析,如下:首先,
  • 散熱風扇之滾珠軸承詳解
    單滾珠軸承單滾珠軸承是對傳統含油軸承的改進,採用滑動摩擦和滾動摩擦混合的形式,用一個滾珠軸承加一個含油軸承來降低雙滾珠軸承的成本。優點:1、克服了油封軸承壽命短,運行不穩定的毛病,2、成本低。缺點:1、在加入滾珠之後,噪音雖小於雙滾珠軸承,但運行噪聲仍有所增大。