「轴承知识」齿轮箱中滚动轴承故障诊断
「轴承知识」齿轮箱中滚动轴承故障诊断
- 2021/11/1 8:40:56
齿轮箱运行状态往往直接影响到传动设备能否正常工作。齿轮箱通常包含有齿轮、滚动轴承、轴等零部件，据资料统计，齿轮箱内零部件失效情况中，齿轮和轴承的失效所占比重最大，分别为60%和19%，因此，齿轮箱故障诊断研究的重点是齿轮和轴承的失效机理与诊断方法。
作为齿轮箱中滚动轴承的故障诊断，其具有一定的技巧性和特殊性，根据现场经验，从振动技术的诊断方法来对齿轮箱中滚动轴承的故障诊断进行了解。
清楚齿轮箱内部结构及轴承故障特点
要知道齿轮箱内基本结构，比如齿轮是何种模式、传动轴有几根、每根轴上有哪些轴承和什么型号的轴承等。因为知道哪些轴和齿轮是高速重载，可以帮助确定测点的布置；知道电动机转速和各传动齿轮的齿数、传动比，可以帮助确定各传动轴的频率。
另外，还要清楚轴承故障的特点。一般情况下，齿轮啮合频率是齿轮数及转频的整倍数，而轴承故障特征频率却不是转频的整倍数。清楚齿轮箱内部结构及轴承故障特点，是正确分析齿轮箱中滚动轴承故障的首要前提。
尽量从水平、垂直和轴向三个方向去测量振动
测点的选择要兼顾轴向、水平和垂直方向，不一定所有位置都要进行三个方向的振动测量。如带散热片的齿轮箱，其输入轴的测点就不方便检测。甚至某些轴承设置在轴的中间位置，部分方向的振动也不方便测，此时可有选择地设置测点方向。但重要的部位，一般要进行三个方向的振动测量，特别注意不要忽略轴向振动测量，因为齿轮箱内很多故障都会引起轴向振动能量与频率变化。另外，同一测点多组振动数据还可为分析判断所在传动轴转速提供足够的数据参考，并为进一步诊断出哪端的轴承故障更严重些而获得更多的参考依据。
兼顾高低频段振动
齿轮箱振动信号中包含有固有频率、传动轴的旋转频率、齿轮的啮合频率、轴承故障特征频率、变频族等成分，其频带较宽。对这种宽带频率成分的振动进行监测与诊断时，一般情况下要按频带分级，然后根据不同的频率范围选择相应测量范围和传感器。如低频段一般选用低频加速度传感器，中高频可选用标准加速度传感器。
尽可能在每根传动轴所在的轴承座上测量振动
在齿轮箱壳体上不同位置的测点，由于信号传递路径不同，因而对同一激励的响应也有所差异。齿轮箱传动轴所在的轴承座处对轴承的振动响应比较敏感，此处设置监测点可以较好地接收轴承振动信号，而壳体中上部比较靠近齿轮的啮合点，便于监测齿轮的其他故障。
注重边频带频率的分析
对于转速低、刚性大的设备，当齿轮箱内的轴承出现磨损时，往往轴承各故障特征频率的振动幅值并不是和那，但是伴随着轴承磨损故障的发展，轴承故障特征频率的谐波会大量出现，并且在这些频率周围会出现大量的边频带。这些情况的出现，表明轴承发生了严重的故障，需要及时更换。
分析数据时要兼顾频谱图与时域图
当齿轮箱发生故障时，有时在频谱图上各故障特征的振动幅值不会发生较大的变化，无法判断故障的严重程度或中间传动轴转速的准确值，但在时域图中可通过冲击频率来分析故障是否明显或所在传动轴转速是否正确。因此，要准确确定每一传动轴的转速或者某一故障的冲击频率，都需要将振动频谱图和时域图两者结合起来推断。特别对异常谐波的变频族的频率确定，更是离不开时域图的辅助分析。
最好在齿轮满负荷状态下测量振动
满负荷下测量齿轮箱振动，能够较清晰地捕捉到故障信号。有时候，在低负荷时，部分轴承故障信号会被齿轮箱内其他信号所淹没，或者受其他信号调制而不容易发现。当然，在轴承故障比较严重时，在低负荷时，就是通过速度频谱也是能够清晰地捕捉到故障信号。
齿轮箱运行状态往往直接影响到传动设备能否正常工作。齿轮箱通常包含有齿轮、滚动轴承、轴等零部件，据资料统计，齿轮箱内零部件失效情况中，齿轮和轴承的失效所占比重最大，分别为60%和19%，因此，齿轮箱故障诊断研究的重点是齿轮和轴承的失效机理与诊断方法。
作为齿轮箱中滚动轴承的故障诊断，其具有一定的技巧性和特殊性，根据现场经验，从振动技术的诊断方法来对齿轮箱中滚动轴承的故障诊断进行了解。
清楚齿轮箱内部结构及轴承故障特点
要知道齿轮箱内基本结构，比如齿轮是何种模式、传动轴有几根、每根轴上有哪些轴承和什么型号的轴承等。因为知道哪些轴和齿轮是高速重载，可以帮助确定测点的布置；知道电动机转速和各传动齿轮的齿数、传动比，可以帮助确定各传动轴的频率。
另外，还要清楚轴承故障的特点。一般情况下，齿轮啮合频率是齿轮数及转频的整倍数，而轴承故障特征频率却不是转频的整倍数。清楚齿轮箱内部结构及轴承故障特点，是正确分析齿轮箱中滚动轴承故障的首要前提。
尽量从水平、垂直和轴向三个方向去测量振动
测点的选择要兼顾轴向、水平和垂直方向，不一定所有位置都要进行三个方向的振动测量。如带散热片的齿轮箱，其输入轴的测点就不方便检测。甚至某些轴承设置在轴的中间位置，部分方向的振动也不方便测，此时可有选择地设置测点方向。但重要的部位，一般要进行三个方向的振动测量，特别注意不要忽略轴向振动测量，因为齿轮箱内很多故障都会引起轴向振动能量与频率变化。另外，同一测点多组振动数据还可为分析判断所在传动轴转速提供足够的数据参考，并为进一步诊断出哪端的轴承故障更严重些而获得更多的参考依据。
兼顾高低频段振动
齿轮箱振动信号中包含有固有频率、传动轴的旋转频率、齿轮的啮合频率、轴承故障特征频率、变频族等成分，其频带较宽。对这种宽带频率成分的振动进行监测与诊断时，一般情况下要按频带分级，然后根据不同的频率范围选择相应测量范围和传感器。如低频段一般选用低频加速度传感器，中高频可选用标准加速度传感器。
尽可能在每根传动轴所在的轴承座上测量振动
在齿轮箱壳体上不同位置的测点，由于信号传递路径不同，因而对同一激励的响应也有所差异。齿轮箱传动轴所在的轴承座处对轴承的振动响应比较敏感，此处设置监测点可以较好地接收轴承振动信号，而壳体中上部比较靠近齿轮的啮合点，便于监测齿轮的其他故障。
注重边频带频率的分析
对于转速低、刚性大的设备，当齿轮箱内的轴承出现磨损时，往往轴承各故障特征频率的振动幅值并不是和那，但是伴随着轴承磨损故障的发展，轴承故障特征频率的谐波会大量出现，并且在这些频率周围会出现大量的边频带。这些情况的出现，表明轴承发生了严重的故障，需要及时更换。
分析数据时要兼顾频谱图与时域图
当齿轮箱发生故障时，有时在频谱图上各故障特征的振动幅值不会发生较大的变化，无法判断故障的严重程度或中间传动轴转速的准确值，但在时域图中可通过冲击频率来分析故障是否明显或所在传动轴转速是否正确。因此，要准确确定每一传动轴的转速或者某一故障的冲击频率，都需要将振动频谱图和时域图两者结合起来推断。特别对异常谐波的变频族的频率确定，更是离不开时域图的辅助分析。
最好在齿轮满负荷状态下测量振动
满负荷下测量齿轮箱振动，能够较清晰地捕捉到故障信号。有时候，在低负荷时，部分轴承故障信号会被齿轮箱内其他信号所淹没，或者受其他信号调制而不容易发现。当然，在轴承故障比较严重时，在低负荷时，就是通过速度频谱也是能够清晰地捕捉到故障信号。