《机器维修工程学》课程教学课件（讲稿）机器振动特征分析（2/3）

培训教材旋转机械振动分析机器振动的故障特征第二部分awusties01dB&wibrotionwww.0ldb.comMETRAVIBtechnologies

旋 转 机 械 振 动 分 析 机器振动的故障特征 第二部分 培训教材 培训教材

第二部分故障特征机器振动特征分析口滚动轴承故障口齿轮故障01dBMETRAVIBtedAuthor:F.CHAMPAVIER

2 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER ‰ 滚动轴承故障 ‰ 齿轮故障 机器振动特征分析

第二部分故障特征滚动轴承故障滚动轴承都是机器中最精密的部件.它们的公差都保持在的其余部件的公差的十分之一。但是，由于各种原因，只有10%到20%的轴承能达到它们的设计寿命01dBMETRAVIBtedAuthOr:F.CHAMPAVIER

3 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 滚动轴承故障 滚动轴承都是机器中最精密的部件,它们的公差 都保持在的其余部件的公差的十分之一。但是，由 于各种原因，只有10％到20％的轴承能达到它们的 设计寿命

第二部分故障特征滚动轴承类型Deep groove ball bearingsNeedle bearingsAngular contact ball bearingSingieDoubleRowRowCylindrical roller bearingSpherical roller bearingTapered roller bearingsCupSingleDoubieRowRow01dBMETRAVIBAuthor:F.CHAMPAVIER

4 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 滚动轴承类型

第二部分故障特征滚动轴承为什么会过早损坏？滚动轴承过早发生故障的主要因素之一是过大的动载荷即振动。如下为理论计算滚珠轴承寿命所用的设计公式，该公式表明了为什么作用在轴承上的动载减少了轴承的寿命：L10Life(RATINGB16.666小时(LOADERPM式中：L10 Lite，在疲劳故障开始之前，一组轴承的90%应送到的或者超过的寿命小时数：RATINGB■额定动载是给定轴承的基本动载（磅）是轴承承受的当量径向载荷，包括径向和LOADE轴向载荷（磅）这个公式表明，转速愈高，预期的寿命愈短。重要的是理论的轴承寿命随轴承承受的的负载的三次方变化。因此，如果设计者只考虑轴承的静载和如皮带拉伸等其他部件静载。则轴承的理论计算寿命会大打折扣。01dB.Author:F.CHAMPAVIERMETRAVIB

5 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 滚动轴承为什么会过早损坏？ ƒ 滚动轴承过早发生故障的主要因素之一是过大的动载荷即振动。如下为理论 计算滚珠轴承寿命所用的设计公式，该公式表明了为什么作用在轴承上的动 载减少了轴承的寿命： 这个公式表明，转速愈高，预期的寿命愈短。重要的是理论的轴承寿命 随轴承承受的的负载的三次方变化。因此，如果设计者只考虑轴承的静载和 如皮带拉伸等其他部件静载。则轴承的理论计算寿命会大打折扣

第二部分故障特征缩短滚动轴承寿命的因素举例说明：有一根重量为2000磅（908公斤）的转子，转速为6000转/分，在直径为3英尺（半径为18英寸）处的转子上存在一个1益司（28.35克）的不平衡质量。仅由此不平衡质量产生的离心力可以计算如下：F-Wr02/g-(Wr/386)(2元n60)F。=0.000001775Un-0.00002841Wrm其中：F离心力（磅）U三旋转件的不平衡（盘司一一英寸）W=旋转件的重量（磅）厂=转子的偏心距（英寸）n=转速（转/分）现在把在18英寸（4572毫米半径处1盘司28.35克不平衡（U=18益可英寸（12975.336克毫米）），转速为6，000转/分的样本代入上式：F。=（0.000001775）（18益司-英寸）（6000转/分)3F。=1150磅（522.1公斤）即，在转速为6.000转/分，在3英尺（914.4毫米）叶轮直径处1益司（28.35克）不平衡将引入1.150磅（5221公厅）的离心力轴承除了承受2000磅（908公厅）转子重量静载之外，还必须支撑这个离心力。因此，如果设计者只考虑轴承支撑掌2000磅（908公斤）静载：事实上轴承要承受3150磅榜（1430.1公厅）载荷，则他的设计寿命计算要打如下的折扣：修整的L10寿命=（初始寿命）（2,000/3,150)3修整的L10寿命=025×计算的初始寿命（只有设计寿命的25%）01dBCAuthor:F.CHAMPAVIERMETRAVIBtedhsdoc

6 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 缩短滚动轴承寿命的因素 举例说明： 有一根重量为2000磅(908公斤)的转子，转速为6000转/分，在直径为3英尺（半径 为18英寸）处的转子上存在一个1盎司(28．35克)的不平衡质量。仅由此不平衡质量产 生的离心力可以计算如下：

第二部分故障特征其它缩短滚动轴承寿命的因素及解决对策如果转子不只是承受不平衡，还承受由于不对中、松动、气蚀或其它故障引起的动载荷，轴承的实际寿命可能还要短。此外，还有一些影响轴承寿命的因素，包括润滑不当、使用错误的润滑剂、被灰尘和其它污染物污染、不恰当的储存、进入潮气、出厂运输或使用时嗑碰、刮伤、错用轴承型号、轴承安装不当等。最重要的解决对策是能够监测滚动轴承的状态，早期发现轴承故障，监测跟踪其发展趋势，并知道何时需更换轴承；正确地采集轴承振动特征信号：分析其振动特征信号完成故障诊断：还可利用高频包络解调信号处理技术，更有效地监测出轴承故障。01dBMETRAVIBAuthOr:F.CHAMPAVIER

7 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 其它缩短滚动轴承寿命的因素及解决对策 ƒ 如果转子不只是承受不平衡，还承受由于不对中、松动、气蚀或 其它故障引起的动载荷，轴承的实际寿命可能还要短。 ƒ 此外，还有一些影响轴承寿命的因素，包括润滑不当、使用错误 的润滑剂、被灰尘和其它污染物污染、不恰当的储存、进入潮 气、出厂运输或使用时嗑碰、刮伤、错用轴承型号、轴承安装不 当等。 ƒ 最重要的解决对策是能够监测滚动轴承的状态，早期发现轴承故 障，监测跟踪其发展趋势，并知道何时需更换轴承； ƒ 正确地采集轴承振动特征信号； ƒ 分析其振动特征信号完成故障诊断； ƒ 还可利用高频包络解调信号处理技术，更有效地监测出轴承故 障

第二部分故障特征轴承故障原因及其解决>过负荷引起过早疲劳，（包括过紧配合，布氏硬度凹痕和预负荷）减少负荷或重新设计>过热征兆是滚道，球和保持架变色，从金色变为蓝色温度超过400F（204℃）使滚道和滚动体材料退火硬度降低导致轴承承重降低和早期失效严重情况下引起变形，另外温升高会降低和破坏润滑性能01dBMETRAVIBtedAuthor:F.CHAMPAVIER

8 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 轴承故障原因及其解决 ¾ 过负荷 „ 引起过早疲劳，（包括过紧配合，布氏硬 度凹痕和预负荷） „ 减少负荷或重新设计 ¾ 过热 „ 征兆是滚道，球和保持架变色，从金色变 为蓝色 „ 温度超过400F（204℃）使滚道和滚动体材 料退火 „ 硬度降低导致轴承承重降低和早期失效 „ 严重情况下引起变形，另外温升高会降低 和破坏润滑性能

第二部分故障特征轴承故障原因及其解决布氏硬度凹痕当负荷超过滚道的弹性极限时产生滚道上的凹痕增加振动（噪声）任何静态过负荷和严重冲击产生布氏凹痕》伪布式凹痕在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕，Ball Path光滑，有明显边界，周围有磨削表明严重的外部振动隔振和使用抗摩添加剂FalseBrinell Marks01dBMETRAVIBtedAuthor:F.CHAMPAVIER

9 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 轴承故障原因及其解决 ¾ 布氏硬度凹痕 „ 当负荷超过滚道的弹性极限时产生 „ 滚道上的凹痕增加振动（噪声） „ 任何静态过负荷和严重冲击产生布氏凹痕 ¾ 伪布式凹痕 „ 在每个滚珠位置产生的椭圆形磨损凹痕， 光滑，有明显边界，周围有磨削 „ 表明严重的外部振动 „ 隔振和使用抗摩添加剂

第二部分故障特征-Ball Path轴承故障原因及其解决》正常疲劳失效疲劳失效指滚道和滚动体上发生碎裂，并随之产生材料碎片剥落这种疲劳为逐渐发生，一旦开始则迅Spalled Area速扩展，并伴随明显的振动增加更换轴承，和设计有更长疲劳寿命的轴承01dBMETRAVIBtedAuthor:F.CHAMPAVIER0

10 障特征 第二部分 This document is the property of 01dB. No part of this document may be duplicated, reprinted or transmitted without prior written consent of the owner. 故 Author: F. CHAMPAVIER 轴承故障原因及其解决 ¾ 正常疲劳失效 „ 疲劳失效指滚道和滚动体上发生碎 裂，并随之产生材料碎片剥落 „ 这种疲劳为逐渐发生，一旦开始则迅 速扩展，并伴随明显的振动增加 „ 更换轴承，和设计有更长疲劳寿命的 轴承