轴承故障诊疗专家讲座.pptx

轴承故障诊疗轴承故障诊疗专家讲座第1页绪言轴承故障诊疗与状态监测是机械设备故障诊疗技术主要内容。旋转机械故障中轴承损坏故障约占30%。轴承运行质量除轴承元件本身加工质量外，轴承安装及装配质量影响很大。轴承故障诊疗专家讲座第2页滚动轴承失效形式疲劳点蚀:因受滚动压应力磨损:因受压力又有与内外座圈相对滑动腐蚀:润滑油中水分几其它化学物质产生锈蚀裂纹:因为磨削或淬火时作用而产生磨粒磨损:因为磨屑作用而磨损轴承故障诊疗专家讲座第3页滚动轴承振动一、随机振动因为滚动元件不圆度及表面粗糙度引发；又因为轴承工作，使不圆度及表面粗糙度增大。轴承故障诊疗专家讲座第4页轴承故障诊疗专家讲座第5页二滚动轴承各元件谐振受机器各种振动激励而引发轴承故障诊疗专家讲座第6页1.钢球谐振频率FBRfbr=0.848/2r*(E/2)1/2E弹性模量N/m2P滚动元件材料密度kg/m3R滚动元件半径m轴承故障诊疗专家讲座第7页2.轴承座圈谐振频率FRRFrr=K*(K21)*a-2(EIM)-2a回转轴线到中性轴半径mK共振阶数I座圈绕中性轴惯性矩m4M座圈单位长度质量kg/m轴承故障诊疗专家讲座第8页三滚动体含有缺点后振动1.内圈有剥落fi=fo/2(1+dcos/D)Z2.外圈有剥落fo=fo/2(1+dcos/D)Z3.滚 动 体 剥 落 fb=Dfo/d1-(d/D)cos4.保持架有故障fc=fo/2(1dcos)m轴承故障诊疗专家讲座第9页Fo轴承转频率Z滚珠个数d滚珠直径（参阅左图）D轴承滚道节径接触角m断裂数*注：不论元件上剥落坑有多少，频率不变。轴承故障诊疗专家讲座第10页四.裂纹扩展裂纹产生及在受载工作中继续扩展，不但会引发振动，而且能量不会以声发射形式释放出来。轴承故障诊疗专家讲座第11页五轴承各种振动在频谱中位置各种故障频率范围共振频率范围声发射范围轴承故障诊疗专家讲座第12页轴承监测与故障诊疗方法1.振动测试2.噪声测试3.温度测定4.油液分析（磨屑分析）5.轴承间隙测定6.油膜电阻测定轴承故障诊疗专家讲座第13页振动（噪声）频谱分析法轴承故障诊疗专家讲座第14页经时域多段平均处理后50HZ轴频36.1HZ保持架经过频率200.91HZ外圈经过频率380HZ滚动体经过频率轴承故障诊疗专家讲座第15页倒频谱分析法正常滚动轴承倒频谱分析图轴承故障诊疗专家讲座第16页有故障滚动轴承频谱图轴承故障诊疗专家讲座第17页有故障滚动轴承倒频谱分析图特征值q19.470MS（105.60HZ）滚珠故障频率q237.90MS（26.39HZ）内圈故障频率轴承故障诊疗专家讲座第18页三、SPM（SHOCKPULSEMETHOD）和IFD（INCIPIENTFAILUREDETECTION）法原理：对故障所引发低频（通常是数KHZ以内）冲击脉冲激起了高频（数十倍于冲击频率）共振波形进行包络、检波、低通滤波（即解调）取得一个对应于低频冲击而又放大并展宽共振解调波形。轴承故障诊疗专家讲座第19页轴承故障诊疗专家讲座第20页共振解调波优点：1）剔除了低频振动干扰2）含有未知故障信息（即S/N）对于共振解调波后续处理方法不一样，可分为SPM及IFD法轴承故障诊疗专家讲座第21页2.SPM法它是应用共振解调波幅值来进行诊疗。共振解调波经过峰值检波、平均、保持、测得冲击量值SV。再用一经验公式取得均一化冲击量值DBN=20logSVnD.6轴承故障诊疗专家讲座第22页轴承故障诊疗专家讲座第23页0dB正常状态显示在绿框20dB不好状态显示在黄框35dB坏状态显示在红框轴承故障诊疗专家讲座第24页3.IFD法该法既应用共振解调波幅值又利用它频率信息，即对共振解调波进行FFT后做频谱分析，寻找上节中提到轴承各元件故障对应频率。轴承故障诊疗专家讲座第25页四、振动简易诊疗法可用简易测振仪来取得轴承工况信息。可用各种参数，如波峰原因、峭度、歪度等。轴承故障诊疗专家讲座第26页轴承故障诊疗专家讲座第27页五、接触电阻法实例1）某变速箱输出轴后轴承（型号50309）滚动体外圈上有点蚀测试时频域信号轴承故障诊疗专家讲座第28页轴承故障诊疗专家讲座第29页实例：1、某变速箱输出轴后轴承（型号为50309）滚动体外圈有点蚀，测试时发觉：时域信号出现调制峰群轴承故障诊疗专家讲座第30页轴承故障诊疗专家讲座第31页输入轴转速为1484rpm时：2258.3Hz为外圈共振频率调制频率：34.47Hz外圈故障23.06Hz滚珠故障轴承故障诊疗专家讲座第32页轴承故障诊疗专家讲座第33页2同一减速机另一次测振时结果中间轴轴承（型号50308）1）、2258.3Hz为外圈共振频率2）、34.32Hz为外圈故障经过频率3）、53.1Hz为内圈故障经过频率轴承故障诊疗专家讲座第34页轴承故障诊疗专家讲座第35页轴承故障诊疗专家讲座第36页轴承故障诊疗专家讲座第37页轴承故障诊疗专家讲座第38页轴承故障诊疗专家讲座第39页轴承故障诊疗专家讲座第40页轴承故障诊疗专家讲座第41页轴承故障诊疗专家讲座第42页轴承故障诊疗专家讲座第43页轴承故障诊疗专家讲座第44页轴承故障诊疗专家讲座第45页滑动轴承故障及其诊疗轴承故障诊疗专家讲座第46页一.滑动轴承故障1.润滑不良2.间隙不妥（间隙过大，间隙过小）3.轴瓦碰摩轴承故障诊疗专家讲座第47页二.润滑不良引发振动1.半速涡动j=/2轴角频率j轴径中心O绕轴承中心旋转角频率，方向同。普通j/22.油膜振荡当转子转速升高到第一临界转速两倍时，而j=/2=r，此时会产生激烈振动，振幅突然升高。r谐振角频率3.油液不结会引发运转不稳指轴与轴瓦间不能形成稳定油膜来支撑转子运转。轴承故障诊疗专家讲座第48页三.滑动轴承轴瓦间隙不妥引发振动。1.间隙过小不能形成稳定油膜层，有小高频振动，间有低频振动。*能够经过瓦温与回油温度即可判别。2.间隙过大主振频率为轴频Fo（与不平衡及平行不对中故障类似）径向振动大。3.*不一样处：A）单一方向定向振动（松动是上下）B）振动随负荷增大而增大C）降低油温回有好转D）频谱图上会出现高信频率成份轴承故障诊疗专家讲座第49页四.滑动轴承轴瓦碰摩引发振动1.产生高频和分频成份，但不是线性，幅值不稳定2.与纯间隙不妥振动，频谱更丰富（包含高、低频）3.碰摩愈重，1/2分频越突出轴承故障诊疗专家讲座第50页五.实例1.空压机额定转速7560r/min，额定功率4170kW，五块可倾径向轴承。问题：从7000r/min提升7050r/min，压缩机两端产生振动，主频在1/3Fo，即使再降低转速每显著好转。轴承故障诊疗专家讲座第51页空压机结构及测点布置轴承故障诊疗专家讲座第52页轴承故障诊疗专家讲座第53页处理：把油温降低50C反应：振动值下降从160m降至150m，主频转为Fo判定：因为油膜不洁而不稳定，引发轴瓦和轴径干摩擦，润滑不良维修：把油过滤除去油中杂质及水分效果：一切正常轴承故障诊疗专家讲座第54页2.空压机额定功率2500kW，额定转速8290r/min，五块可倾径向轴承轴承故障诊疗专家讲座第55页图：振动故障频谱图轴承故障诊疗专家讲座第56页问题：开车后发生间隔2小时间歇振动，且振动循环周期越来越短，603ch达满量程，主导频率为轴频F0，表达定向振动最终只好降负荷降转速运转。判定：轴瓦间隙不妥（过大）轴承故障诊疗专家讲座第57页3.富氧压缩机额定转速12552r/min问题：汽轮机靠联轴节端9号瓦振动偏高轴承故障诊疗专家讲座第58页空气压缩机组结构图轴承故障诊疗专家讲座第59页机组故障频谱图（9瓦垂直）轴承故障诊疗专家讲座第60页分析及处理：在谱图上除F0处有来窗2.3高倍频成份随负荷增大，振动值显著增大判定：轴瓦间隙过大解体观察：9号轴瓦轴承座下面固定螺栓松脱，造成轴瓦松动，使间隙偏大轴承故障诊疗专家讲座第61页4.循环机压缩机额定功率1860KW，额定转速72094R/MIN，五块可倾瓦径向轴承轴承故障诊疗专家讲座第62页循环气压缩机组结构图轴承故障诊疗专家讲座第63页振动故障频谱图轴承故障诊疗专家讲座第64页问题：压缩机曾进水并造成机组功率突然提升，排水后重新开车，振动恶化。在800ch，振值由4m增到10m在801ch，振值达满量程但机组轴瓦温度及润滑油温度没改变轴承故障诊疗专家讲座第65页测定：二频F0振值显著增大，在1/2F0处出现低值宽带，但振值不稳定，机组负荷由80%提升到85%时，全频道振值增大，在1/2处振幅增大更显著。轴承故障诊疗专家讲座第66页判定：因为进水后，机组功率增大，造成转子与末端轴瓦摩碰，使支撑油膜破坏引发激烈振动，随负荷增加情况恶化。开机检验：五块瓦都有不一样程度研磨轴承故障诊疗专家讲座第67页六.试验分析用短时付氏变换S(t.f）=-+x(t)h(t-)e2jfd轴承故障诊疗专家讲座第68页分析试验结果：1.非接触摩擦（有润滑油）：大多分布在3KHz以下轴承故障诊疗专家讲座第69页非接触摩擦阶段振动信号轴承故障诊疗专家讲座第70页非接触摩擦阶段短时付立叶变换谱阵轴承故障诊疗专家讲座第71页2.轻度摩擦（停油，留有一定油量，轴承间油膜时有破裂，轴与轴承短暂接触）不论频率还是幅值波动较大，主频大致在6KHZ到10KHZ轴承故障诊疗专家讲座第72页轻度摩擦阶段振动信号轴承故障诊疗专家讲座第73页轻度摩擦阶段短时付立叶变换谱阵轴承故障诊疗专家讲座第74页3.严重摩擦（油膜完全破裂，轴与轴承连续接触）因为轴与轴承连续接触，接触面较大，摩擦力冲击则较小且稳定，所以振值反而比轻度摩擦微笑且平稳，其主频大致在6KHZ左右。轴承故障诊疗专家讲座第75页严重摩擦阶段振动信号轴承故障诊疗专家讲座第76页严重摩擦阶段短时付立叶变换谱阵轴承故障诊疗专家讲座第77页七.小经验介绍：1.某厂在终年监测基础上得出了一条非常有效而实用经验：在轴承座铅垂方向和水平方向同时监测其振动值时，因为轴承座水平方向刚性小，所以普通来讲水平方向振动值大于铅垂方向。一旦铅垂方向振值水平方向振值时，则轴瓦振裂。因为轴瓦振裂，间隙增大，刚性减小会出现各种振动频率成份，并使整个振动振幅增大。轴承故障诊疗专家讲座第78页2.轴承运转声音诊疗设备开动，各部轴承都在飞速运转，必定产生各种声响。这些声响中，有属于正常声响，有则属于异常声响。异常声响表现为滚动轴承或滑动轴承故障先兆或是故障正在形成，或已经发生。所以，我们就要经过各种声响，采取不一样方法加以排除，以确保设备正常运行。轴承故障诊疗专家讲座第79页滚动轴承或滑动轴承在运转中，其正常工作状态是：运转平稳、轻快、无停滞现象，发出声音友好，而无任何杂音。如为“哗哗”声音，均匀连续而无间断，则为正常声响，亦说明润滑良好。若有以下声响者，就是润滑不良声音或其它故障声响：如“咝咝”声音：是轴承内加脂量不够，缺乏油脂所致，正确是油粘度应高些，填充空隙在1/21/3之间，润滑油面高度普通不超出最低一个钢球中心线。轴承故障诊疗专家讲座第80页“咝咝、沙沙”声音，是设备停机时间过长或是轴承径向间隙过小，形成不了良好润滑油膜，应清洗调整。“哗哗”声音中有周期性“嗬罗！嗬罗”声音，则表明内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑点等现象。轴承故障诊疗专家讲座第81页“哽哽”声音，且不连续，则说明滚动轴承保持架或内外圈有裂纹，经过运转冲击裂纹加深加大，是润滑不良所致。“嚓嚓！”声音，且极规则，不均匀，则说明装配时或保养中掉入杂物，即铁屑、砂粒或润滑油不洁净，加油时带入杂质。轴承故障诊疗专家讲座第82页“沙沙！”连续且不规则声音有可能是内圈有轴配合过松，或外圈与轴承孔配合过松所致。“刺耳啸叫”声音，且设备振动也较大，则是润滑不良，干摩擦，或滚动件局部接触过紧，内外滚道偏斜，轴承外圈配合过紧等引发。轴承故障诊疗专家讲座第83页“咯吧、咯吧！”尖叫声，则说明滚珠或滚棒破裂，破坏了正常润滑所致。“哐当、哐当！”敲击声，是滑动轴承与轴之间间隙过大，机器运转时，在交变力作用下，轴在轴承中跳动，润滑油流失较快，不能形成适当油膜所致轴承故障诊疗专家讲座第84页“咣！咣！咣！”声音，滑动轴承停机时间过长，轴承润滑油流失，在开启时瞬间润滑油未形成一个完整含有流体压力油膜，未将轴“托”起来，使轴颈与轴承没有足够油膜完全隔开，相互接触缘故。轴承故障诊疗专家讲座第85页