軸承缺陷診斷
軸承缺陷 是滾動軸承工作表面上的微觀或宏觀缺陷——裂紋、剝落或凹坑。由於滾動軸承是大多數旋轉機械的基礎且是常見的故障點，早期檢測這些缺陷是 振動分析中價值最高的工作之一。缺陷會在滾動體每次滾過時產生重複的週期性衝擊，而這種週期性正是使故障在 頻譜 中可見的原因，遠在軸承過熱或發出可聽見的噪音之前。
1. 軸承缺陷的本質
典型的滾動軸承由四個部件組成：外滾道、內滾道、一組滾珠或滾子，以及保持滾動體均勻間距的保持架。缺陷是這些表面上的任何瑕疵。當滾動體經過時，接觸會產生微小、尖銳的高頻衝擊——一聲「咔嗒」聲。單次咔嗒聲攜帶的能量很少，但衝擊在每次通過時都會重複，形成強烈的週期性信號。振動分析非常擅長捕捉這種重複衝擊，這就是為什麼惡化的軸承可以提前數月被發現，而不是在卡死時才察覺。
2. 四大基本故障頻率
軸承診斷的基石是，對於給定的軸承幾何形狀和軸速，衝擊以非常特定且可預測的速率發生。這些 軸承故障頻率 為：
- BPFO （滾珠通過頻率，外圈）： 滾動體經過靜止外滾道上單點的速率。它是最常觀察到的軸承缺陷頻率。
- BPFI （滾珠通過頻率，內圈）： 滾動體經過內滾道上某點的速率。由於內滾道隨軸旋轉，BPFI 高於 BPFO。
- BSF （滾珠自轉頻率）： 滾動體繞自身軸旋轉的頻率。BSF 缺陷通常在兩倍於此速率處顯示能量，因為缺陷在滾動體每轉一圈時會擊打兩個滾道。
- FTF （保持架基礎頻率）： 保持架或「滾子組」的旋轉頻率。它是非常低的頻率，通常小於轉速的 0.5X。 運轉轉速.
這些速率取決於軸承的幾何形狀——節圓直徑、滾動體直徑、接觸角和滾動體數量——以及軸速。振動軟體通常包含大型軸承資料庫並自動計算它們，並且當已知軸承型號或尺寸時，可以直接使用 軸承缺陷頻率計算器 計算出來。
3. 軸承缺陷在頻譜中的表現
發展中的缺陷會在 FFT 頻譜:
- 中留下特徵模式： 高頻峰值：
- 諧波: 故障頻率本身（例如 BPFO）作為峰值出現在頻率範圍的高處，遠離低階旋轉峰值。
- 邊帶: 衝擊的尖銳、脈衝特性通常會產生故障頻率的幾個諧波——精確的倍數——而長串的諧波表明缺陷已充分發展。
這是關鍵的診斷標誌。故障頻率峰值通常由間隔為 1X 轉速的邊帶夾住。帶有 1X 邊帶的 BPFO 峰值是經典的外滾道特徵，而內滾道缺陷（BPFI）幾乎總是帶有 1X 邊帶，因為旋轉缺陷每轉一圈進出軸承的負載區一次，調製了衝擊強度。
在最早期階段，這些峰值很小且容易埋在頻譜的噪聲底中，這就是為什麼通常會應用專門的檢測技術。
包絡分析4. 用於早期檢測的包絡分析 不平衡 與 不對心，也稱為解調，是捕捉早期軸承缺陷最強大的方法。它是一種信號處理技術，通過帶通濾波去除來自
產生的 包絡頻譜 非常「乾淨」，在低背景上清晰地顯示軸承故障頻率及其諧波。這使得在軸承否則會失效的數月——有時數年——之前進行檢測成為可能，提供了使計劃更換成為可能而非緊急故障的提前量。
5. 在現場確認診斷
可靠的軸承判斷取決於將測得的峰值與計算的故障頻率匹配，並確認預期的邊帶模式，理想情況下應有包絡頻譜和連續測量中清晰的上升趨勢作為支持。像 Balanset-1A 這樣的便攜式雙通道儀器讓工程師能夠在機器以運轉速度在其自身軸承上捕捉頻譜，因此可以在現場根據預測頻率檢查疑似軸承缺陷。排除相似故障也值得注意：結構 鬆動 和滾動體故障都會提高寬頻能量，但只有真正的軸承缺陷才會與 BPFO、BPFI、BSF 或 FTF 系列對齊。
