诊断轴承缺陷
轴承缺陷 是指滚动轴承工作表面上的微观或宏观缺陷——如裂纹、剥落或凹坑。由于滚动轴承是大多数旋转机械的基础部件，也是常见的故障点，因此尽早检测这些缺陷是 振动分析. 每次滚动体滚过缺陷时，都会产生重复的周期性冲击，而正是这种周期性使得该缺陷在 光谱 在轴承过热或发出异响之前很久。
1.轴承缺陷的性质
典型的滚动轴承由四个部分组成：外圈、内圈、一组钢球或滚子，以及用于保持滚动体均匀间距的保持架。缺陷是指这些表面上的任何瑕疵。当滚动体经过缺陷时，接触会产生微小、尖锐且高频的冲击——即“咔嗒”声。 单次“咔嗒”声所携带的能量微乎其微，但每次滚动元件经过时都会产生这种冲击，从而形成一种强烈的周期性信号。振动分析在识别此类重复性冲击方面表现尤为出色，因此能够提前数月发现轴承的劣化迹象，而非等到轴承抱死时才察觉。
2. 四种基本故障频率
轴承诊断的基础在于：对于给定的轴承几何形状和轴转速，冲击的发生具有非常具体且可预测的规律。这些 轴承故障频率 是
- BPFO （球通过频率，外圈）： 滚动体经过静止外圈上某一点的速度。这是最常见的轴承缺陷频率。
- BPFI （球通过频率，内圈）： 元素经过内圈某一点的速度。由于内圈随轴一起旋转，因此BPFI值高于BPFO值。
- BSF (球旋转频率)： 滚动体绕自身轴线旋转的频率。BSF缺陷通常会显示出两倍于该频率的能量，因为该缺陷在滚动体每次旋转时都会同时撞击两个滚道。
- 金融时报 （基础列车班次）： 笼子（或称“列车”）的旋转频率。这是一个非常低的频率，通常不到 运行速度.
这些数值取决于轴承的几何参数——节圆直径、滚动体直径、接触角和滚动体数量——以及轴转速。振动分析软件通常内置了庞大的轴承数据库，可自动进行计算；此外，这些数值也可以通过 轴承缺陷频率计算器 当已知轴承的型号或尺寸时。
3. 轴承缺陷在光谱中的表现
一个正在形成的缺陷会在 FFT 频谱:
- 高频峰值： 该故障频率本身（例如 BPFO）在频率范围的高端呈现为一个峰值，远离低阶旋转峰值。
- 谐波: 这种冲击的尖锐、瞬态特性通常会产生多个谐波——即断层频率的整数倍——而一串长长的谐波则表明断层发育良好。
- 边带: 这是关键的诊断标志。故障频率峰值两侧通常会出现间隔为1倍运行速度的边带。带有1倍边带的BPFO峰值是外圈缺陷的典型特征，而内圈缺陷（BPFI）几乎总是伴随1倍边带，因为旋转中的缺陷每转一圈就会进出轴承的受力区一次，从而调制冲击强度。
在最初阶段，这些峰值很小，很容易被频谱的噪声底掩盖，因此通常需要采用专门的检测技术。
4. 信封分析在早期检测中的应用
包络分析，也称为解调，是检测轴承早期缺陷最有效的方法。这是一种信号处理技术，通过带通滤波器滤除来自以下来源的低频、高能振动： 不平衡 和 错位，然后仅关注该缺陷产生的高频、低能冲击。这些重复的冲击会使结构产生共振，而包络处理则能提取该共振的重复频率。
由此产生的 包络频谱 该系统表现得极为“干净”，在低噪声背景下清晰地显示了轴承故障频率及其谐波。这使得检测工作可在轴承发生故障前数月——有时甚至数年——提前进行，从而提供了充足的准备时间，使计划性更换成为可能，避免了突发性故障。
5. 现场确诊
要做出可靠的定位判断，必须将测得的峰值与计算出的断层频率相匹配，并确认预期中的边带模式；理想情况下，还应辅以包络谱以及连续测量中明显的上升趋势。例如，像 平衡仪-1a 该功能允许工程师在设备以运行速度运转时，对其轴承进行频谱采集，从而能够现场将疑似轴承缺陷与预测频率进行比对。此外，还应排除其他类似干扰源：结构性 松弛 滚动体故障和滚动体错位都可能导致宽带能量升高，但只有真正的轴承缺陷才会与 BPFO、BPFI、BSF 或 FTF 系列故障特征相吻合。
