诊断轴承缺陷

1.轴承缺陷的性质

滚动轴承是大多数旋转机械的基本部件，但也是常见的故障点。典型的轴承由外圈、内圈、一组滚珠或滚子以及用于保持其间距的保持架组成。“缺陷”是指这些表面上微观或宏观的瑕疵，例如裂纹、剥落或凹坑。

当滚动元件经过缺陷时，它会产生小的高频冲击或“咔哒”声。虽然单次冲击的能量较低，但这些冲击会重复发生。 振动分析 在轴承开始过热或发出可听见的噪音之前，能够非常有效地检测出这些重复的、周期性的冲击。

2. 四种基本故障频率

诊断轴承缺陷的关键在于了解，对于给定的轴承几何形状和转速，冲击将以非常具体且可预测的频率发生。这些频率被称为基本故障频率：

• BPFO（外圈滚珠通过频率）： 滚动体通过外圈上单个点的速率。这是最常见的轴承缺陷频率。
• BPFI（滚珠通过频率，内圈）： 滚动体通过内圈上某一点的速率。由于内圈在旋转，该频率高于BPFO。
• BSF（球旋转频率）： 滚动元件绕其自身轴旋转的频率。
• FTF（基本列车频率）： 轴承保持架的旋转频率。这是一个非常低的频率，通常小于 运行速度.

这些频率可以根据轴承的尺寸（例如节圆直径和滚珠直径）和轴的转速计算得出。振动分析软件通常包含一个大型轴承数据库，可以自动计算这些频率。

3. 轴承缺陷在光谱中的表现

当轴承出现缺陷时，其故障频率将出现在 FFT 频谱 具有以下特征：

• 高频峰值： 故障频率本身（例如 BPFO）将作为频谱高频范围内的峰值出现。
• 谐波: 故障频率通常会有几次谐波（倍数）。
• 边带: 这是一个关键的诊断标记。轴承故障频率峰值通常具有间隔为1倍运行速度的边带。例如，具有1倍边带的BPFO峰值是外圈缺陷的典型标志。内圈缺陷（BPFI）几乎总是具有1倍边带，因为缺陷在机器的负载区内外旋转。

在早期阶段，这些峰值可能被掩盖在频谱的本底噪声中。这就是为什么通常使用专门的技术进行检测的原因。

4. 包络分析 用于早期检测

包络分析 解调（也称为解调）是检测早期轴承缺陷最有效的技术。它是一种信号处理方法，可以滤除低频、高能量的振动（例如不平衡引起的振动），只关注轴承缺陷产生的高频、低能量冲击。

包络谱非常“干净”，清晰地显示了轴承故障频率及其谐波，可以在轴承发生故障前数月甚至数年进行检测。

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