摘　要：滾動軸承故障診斷的方法很多，除了（le）振動信號進行分（fèn）析診斷外，還發展（zhǎn）了其他一（yī）些技（jì）術，如光纖維監測（cè）技術、油汙染分析法（光譜測定法、磁性磁屑探測法和（hé）鐵譜分（fèn）析（xī）法等）、聲發射（shè）法、電阻法等，這（zhè）些方（fāng）法在工作中，根據現場實際（jì）工況，決定應用方（fāng）法，解決具體（tǐ）問題。

　　關鍵詞：滾動軸承；故障（zhàng）診斷；監（jiān）測方法
　　一、光纖維（wéi）監測診（zhěn）斷法
　　精密（mì）軸承對軸的回轉精度要求（qiú）極高，如果回（huí）轉運動誤差過大係統就無法正常運轉，即認為出現（xiàn）了故障。根據現場（chǎng）實際工況采用光纖監測技術進行滾動軸承（chéng）故障診斷。其指標主要包括有效值、峰值有效值比、軸（zhóu）承速率比等。
　　(1)有效（xiào）值φx
　　軸承由（yóu）於其（qí）製造缺陷，如表麵粗糙（cāo）度、波紋度和圓度誤差等（děng），會形成不規則的輪廓，運行時就會產生振動。這（zhè）一（yī）振動由光纖（xiān）傳感器接收後，即可得圖1所示（shì）的φx脈動波（bō）形。

圖1 均方根幅值的變化反映軸承製造質量的不同（tóng）

圖2 滾動軸承的BSR值（zhí）

　　圖1(a)為一個接近理想的高精度電動（dòng）機軸承形成的波形，其套圈的彈性變形接近簡諧波形，其波數等於通過（guò）測點的鋼球數目；圖1(b)為精度級Z低的軸承形（xíng）成的複雜波形，這種軸承不但表麵粗糙度（dù）大，幾何形狀誤差大，而（ér）且鋼球直徑也有明顯不同（tóng）。由此可（kě）見，可用光纖傳感器直接檢測在用軸承的質量，這是一種簡單而有效的測試方（fāng）法（fǎ）。

　　(2)峰值有效值比XP/φx
　　對於經過一段（duàn）時（shí）間運行的滾動軸（zhóu）承，其工作表麵會由於磨損而變（biàn）得粗糙。雖然（rán）此時（shí）軸承表麵粗糙狀況也可以用上述有效值指標來表（biǎo）示，但是（shì）當軸承零件上有局部的剝落、凹（āo）坑一類缺陷（xiàn）時（shí），有效值就無法反（fǎn）映出來（lái）。這時通過峰值（zhí）有效值比則可以明顯地反映出來。一般來說，當XP/φx＞1.5時，就認為軸承零件上有局部（bù）缺陷產生。

　　(3)軸承速率比BSR
　　軸（zhóu）承速（sù）率比BSR定義為鋼球通過頻率與軸的回轉頻率之比，它取決於軸承的載荷和間隙的（de）大小以及軸承的（de）潤滑狀況，圖2為（wéi）BSR值與軸承載（zǎi）荷（hé）的（de）關係。圖（tú）中的陰影部分（fèn）是軸承正常工作時的BSR值，當BSR值偏高時，則可能是載荷高、潤滑不良或者軸承間隙過大（dà）；當（dāng）BSR值偏低時，則可能（néng）是載（zǎi）荷不足、潤滑（huá）過多（例如（rú）潤滑脂加注（zhù）過多）或者軸承間隙過小。由此可見（jiàn），BSR值是反映軸承運行性能（néng）的（de）直接指標。

　　二、軸承潤滑狀態監測診斷法
　　當軸承滾動表麵（miàn）的潤滑狀態發生改變時，例如從完全液體潤滑到幹摩擦時，金屬間直接接觸（chù）的時間所占比例上升，衝擊脈衝值也會上（shàng）升，油膜（mó）電阻會下降。針（zhēn）對這種現象，實際工作中常用以（yǐ）下兩種監測方法。

　　1．油膜厚度法
　　對實際運轉的機械（xiè），其油膜厚（hòu）度測（cè）量（liàng）是（shì）非常困難的。理論研（yán）究和試驗表明，油（yóu）膜厚度可以用衝擊脈衝值間接測量表示。這種分析診斷方法的優點是能夠精確（què）分析診（zhěn）斷出軸承的（de）狀態，但缺（quē）點是操作使用比較複雜，需要輸入大量參數，因而在現場使用中有時會覺得（dé）不如原來（lái）的衝擊脈衝法方便。

　　2．油膜電阻診斷法
　　滾動軸承在旋轉（zhuǎn）過程中，如果在滾道麵和滾動體之間能夠形成良好的油膜，則內圈和（hé）外圈之間的電阻值（zhí）很大，可達兆歐以上；當潤滑膜破壞時，則內圈和外圈之間（jiān）的電阻值可降至零歐附（fù）近（jìn）。利用這一特性，便可（kě）對滾動軸承的潤滑狀態及與此有關的磨損（sǔn）、腐蝕之類的損傷進行診斷，但不適用於點蝕類損傷的診斷。
　　油膜電阻法的測量分析原理是：在內、外（wài）圈（quān）之間加1V左右的直流電壓，通過測量軸承處的電壓降來確定其阻值。
　　用油膜形成度R和（hé）軸（zhóu）承上的電壓V兩個參數來（lái）監測軸承的潤滑狀態。當油膜形成（chéng）不完全時會發生金屬間接觸（chù），以發生金屬間接觸的時（shí）間與不發生接觸的時間之比來（lái）表示油膜形成度(0~10)。如前所述，當油膜形成良好時，不發生電接觸時間所占比例會比較高，此時滾動表麵（miàn）阻抗會比較高（gāo）；反之則比較低。
　　使用V方式時，可以測量由於軸承轉動（dòng）時（shí）誘發出來的（de）電壓，此電壓過高會導致電（diàn）腐蝕，縮短軸承壽命。
　　可以（yǐ）用R和V的綜合評價圖來判定軸承的潤滑狀態（圖3），根（gēn）據R和V的值分為（wéi）良好、警戒和危險三個（gè）區。

圖3 潤滑狀態監測儀

　　這種軸承潤（rùn）滑狀態監測儀具有如下優點：(1)可在運轉中測定（dìng）潤滑狀態；(2)軸承的（de）類型及尺寸大小對測定影響（xiǎng）不大；(3)小（xiǎo）型輕便。其缺點是：(1)不適用於（yú）轉速過低且在正常情況下（xià）也無法形成油膜的情況；(2)在軸承以外的地方有電氣短路時不（bú）能使用；(3)同一承載處有兩個以上軸承時不（bú）能做出Z終具體判斷。
　　三、油液分析診斷
　　滾動軸（zhóu）承失效的主要方式是磨損、斷裂和腐蝕等，其原因主（zhǔ）要是潤滑（huá）不當，因此對運行時使（shǐ）用的潤滑油進行係（xì）統分析，即可了解軸承（chéng）的潤滑與磨損狀態，並對各（gè）種故障隱患進行早期預報，查明產生故障的原（yuán）因和部位，及時采取措施防止惡性事故的發生。

　　油液分析應（yīng）采用（yòng）係統的方法，隻采用單一手段往往會因其局限（xiàn）性而導（dǎo）致不全麵（miàn）的（de）診斷結論，容易產生漏報或誤報。實踐證明，由以下五個（gè）方麵，即理化分析、汙（wū）染度（dù）測試、發射光譜分析、紅外光譜分析、鐵譜分析構成的油液分析係統在設備狀態監測與故障診斷工作中可（kě）以發揮重要作用，其診斷結果與現場實際基（jī）本吻合，具有顯著（zhe）的（de）經濟效益與社會效（xiào）益。

　　1．潤滑（huá）油理化指標的檢測
　　良好的潤滑條件可大大減緩設備的磨損，是延長設備使用壽命的可靠保證。設備首先應做到正確選油，其次是連續跟蹤監測其質量指標的變化，三是當潤滑油劣變失效（xiào）時應（yīng）及時予以更換，為此必須定（dìng）期（qī）對（duì）設備（bèi）用油進（jìn）行理化指標檢測。

　　2．汙染度測試
　　油液經過使用後（hòu）不可避免（miǎn）地會受到不同程度的汙染。檢（jiǎn）測油液汙染程度（dù）的方法有定性、半定量和定量三種。具體選用（yòng）何種方法主要由油液（yè）品種、工況條件、對清潔（jié）度（dù）要求的寬嚴程度而定，如對柴油（yóu）機通常用斑點試驗法即可滿（mǎn）足要求，而對液壓油和汽輪機油多數情況下（xià）選用顆粒（lì）計數（shù）儀或汙染測試儀進行更精確的測試。

　　3．發射光譜分析油液中金屬元（yuán）素含量（liàng）
　　潤滑油中經常會有一些金屬元素，這些元素的來源有三種途徑：一是（shì）來（lái）自潤滑油中的添加劑，如鈣、鋇、鋅、磷等；二是外界汙染（rǎn）混（hún）入的雜質帶進來的，如矽、鋇、鈉等；三是磨損顆粒中的金屬成分，如銅、鉻、鉛、鐵等。設備在投入使用之前應（yīng）檢測新油（yóu）中金屬元素的種類及含量，並做好記錄檔案（àn）。新油中的金屬元素主要來自於添加劑，含量是一定的；隨（suí）著設備運行時間的增長，油中金屬元素的種類和數量都會發生相應改變，根據變化（huà）趨勢可以判斷設備產生磨損的部位和狀態。

　　4．紅外光譜分析
　　紅外光譜（pǔ）的出現使狀態監測又增添了一個新的重要手段。一般的理化分析是無法檢驗的，而利用紅外光譜檢驗是（shì）Z直接、Z有效也是Z快捷（jié）的方法。紅外光譜的主要原（yuán）理是不同的化合（hé）物的分子結構不同，在紅外（wài）光譜上都會出現特定（dìng）位置的吸收峰，通過典型峰位和峰麵（miàn）積的積分計算即可對油品的某些特性進行定量的或半定量的分析。近年來由於計算機技術（shù）的迅速發展及在（zài）紅外光譜技術中的普遍應用，大（dà）大減少了測試誤差。上述紅外光（guāng）譜的突出優勢，使（shǐ）其在狀態監測（cè）中的應用更加日益廣泛。

　　5．鐵譜分析
　　鐵譜（pǔ）分析在我國是應用Z多、Z普遍的油液（yè）分析設（shè）備診斷方法之一，它可以直接觀察油液中顆粒的尺寸、幾何形態、顏色、數量及分布（bù）狀態等，目前大多采用的是直讀式鐵譜儀和分析式鐵譜儀（yí），近年來旋轉鐵譜儀和在線式鐵譜儀也受到越來越多的注意（yì）。

　　四、溫度監測診斷法
　　滾動（dòng）軸承如果產生了某種損傷，其溫度就會發生變化，因此（cǐ）可通過監測軸承溫度來診斷軸承故障。該方法應用得（dé）很早，在當時在沒有其他更好的監測診斷手段的情況下，同時（shí）也是由於這種方法簡便實用，確實（shí）在滾（gǔn）動軸承的巡檢中起到了一（yī）定的作用。

　　但這種方法的致命缺點是當溫度有明顯（xiǎn）的變化時，故障一般都（dōu）達到了相當嚴重的程度，因此無（wú）法發現（xiàn）早（zǎo）期故障。同時對滾動（dòng）軸承的溫度測量雖然簡單，誤差一般較大，因此這種方法目前已逐步轉變為對（duì）滾動軸承的輔助監測診斷手段。

　　另（lìng）外，還可以運用聲發（fā）射（AE）監測診斷、間隙（遊（yóu）隙）監（jiān）測診斷法（fǎ）等方法，同樣具有較好的效（xiào）果，基於篇幅這（zhè）裏不（bú）做贅述。