伍紅周

　　摘　要：隨著科學技術（shù）的不斷進步，工業也跟隨著蓬勃發（fā）展起來。本文要講的（de）就是工業（yè）中一（yī）個重要的部位，滾動（dòng）軸承（chéng）。本文將通過多個方麵對滾動軸承特征進（jìn）行分析（xī）和探討。

　　關鍵詞（cí）：滾動軸（zhóu）承（chéng）；故障特征；提取及應用
　　一、前言
　　滾動軸承因為它自身的特點所以在旋轉機械之（zhī）中的應（yīng）用非常（cháng）廣泛，但滾（gǔn）動軸承偶爾（ěr）會發生一些故障，從而導致整個機械的正常運行受（shòu）到影響，所以我們要通過（guò）一定的技術手段發現並且維修滾動（dòng）軸承的故障。
　　二、滾動軸承（chéng）故障診斷（duàn）技術的目的和意（yì）義
　　滾動軸（zhóu）承是電力、石化、冶金、機械、航空航天以（yǐ）及（jí）一些軍事（shì）工業部門（mén）中使用Z廣泛的機械零（líng）件，也是Z易損傷的部件之一。旋轉機械的許多故障都與滾（gǔn）動軸承有（yǒu）著密切的關聯。據統計，在使用滾動軸承的旋轉機械設備中，約有30%的機械（xiè）故障（zhàng）是與軸承損傷有關聯的可見，滾動軸承工作狀態是否正（zhèng）常對於整個機械設備乃至整條（tiáo）生產線的運行狀態有著重大的影響。
　　與其它（tā）機械（xiè）零部（bù）件相比，滾動軸承有一個很大的特點（diǎn），這就是其壽命（mìng）離散性很大即用同（tóng）樣的材料，同樣的加工工藝，同樣的生產設備，同樣的工人加工出一批軸承，其壽命也相差很大。由於軸承的這個特（tè）點，在實（shí）際使用中就出現這樣一種情況，即有的軸承已大大超過設計壽命而（ér）依（yī）然完好地工作，而有的軸承（chéng）遠未達到設計壽命就出現各種故障。所以，如果按（àn）照設計壽命對軸承進行定期（qī）維修，一方麵，會對超過設計壽命而（ér）完好工作的軸承拆下來作為報廢處理（lǐ），造成浪費；另一方麵，未達到設計壽命而出現故障（zhàng）的軸承或者堅（jiān）持（chí）到定期維修時拆下來報廢，使得機器在（zài）軸承出現故障後和拆（chāi）下前這段時間內工作精（jīng）度下降，或者未到維修時間就出現嚴（yán）重故障，導致整個機器出現嚴重事故。
　　由此看來，對重要用途的軸承來說定時維修是很（hěn）不（bú）科學的，要進行（háng）工況監視與故障診斷，改傳統的定時維修為視情維修或預知維修，這不但（dàn）可以（yǐ）防止（zhǐ）機械工（gōng）作精度下（xià）降，減少或杜絕事故（gù）發生，而且可以Z大限度地發揮軸承的工作潛力，節約開支，具有重要意（yì）義。
　　三、滾動軸承的故障類型及產生原因
　　滾動軸（zhóu）承（chéng）有很多失效形式，常見的有疲（pí）勞失效、磨損失（shī）效、腐蝕失效、斷裂失效、壓痕失效和膠合失效。滾（gǔn）動軸承故障也可分為分（fèn）布故障與局部故障。由於滾動軸承的廣泛使用，為（wéi）防止其意外失效或發生故障，有必要（yào）建（jiàn）立有效的（de）滾動軸承狀態監測與故障診斷（duàn）方法（fǎ）。軸承的主要失效形式（shì）如下：
　　1、滾動軸承的疲勞失（shī）效
　　滾動軸承疲（pí）勞失效的表現形式是軸承的各個組成單元表麵出現了剝落損傷，產生凹凸不平的便麵形狀。嚴重的情況就是剝落的表麵麵積越來越大。並影響滾（gǔn）動軸承（chéng）的運行。這種失效產生的（de）原因很多：如載（zǎi）荷過（guò）大，而且載荷的波動也比較大；安裝精度不高；軸承（chéng）本身的製造精度不高，潤滑不良等。
　　2、磨損失效
　　磨損失效的特征是軸承表麵有比較明顯（xiǎn）的類（lèi）似靜（jìng）壓痕的表麵形（xíng）狀，有時也能看見有紅褐色（sè）的磨損表麵。主要（yào）導致（zhì）這種失（shī）效的原因是軸承（chéng）的工作環境不清（qīng）潔，潤滑不良，有異物進入（rù）軸承，或者軸承在運行時有微小的振動（dòng）發生。
　　3、腐蝕（shí）失效
　　腐（fǔ）蝕失效主要是由於電流，化（huà）學和機械作（zuò）用是其產生（shēng）損傷。導致軸承精度下降，不能正常工作。
　　4、斷裂失效
　　斷裂失效時一種徹底的破壞，主（zhǔ）要是因（yīn）為軸承的安裝問（wèn）題、載荷的衝擊大和（hé）軸承的裂紋失效等。
　　5、壓痕（hén）失效
　　壓痕失效的形式很明顯，在軸承的內、外圈表麵或滾動體的表麵會出現凹凸不平的現象。這主要是由於載荷過重、衝擊載荷等導致的。
　　6、膠合失效
　　膠合失效時指軸承的表麵發生了（le）明顯的（de）表麵粘連，並有（yǒu）一（yī）個表麵粘到（dào）另一個（gè）表麵，有撕裂的痕（hén）跡。發生膠合失效主要（yào）是（shì）因為軸承的載荷過大、潤（rùn）滑不良、軸承轉速過高（gāo）等（děng）原因造成。
　　綜上所（suǒ）述，軸承的失效形（xíng）式很多，產生的（de）原因也很多。我們可以從以下一些方麵去做以提高軸承的使用壽（shòu）命（mìng），提（tí）高（gāo）機器的精度，提高生產效率，節約成本。首先是軸承的生產製造環節，努（nǔ）力（lì）提高各（gè）個（gè）零件的（de）精度，這其實是一個循環提高（gāo）的過程。第二方麵是在軸承（chéng）的選擇安裝環節，要選擇合（hé）適的軸承，並盡量的提高安裝精度。Z後是在軸承的實際運行時我（wǒ）們要做好充（chōng）分的保護軸承（chéng）的措施，例如避免載荷過大、衝擊載荷、潤滑不良等。
　　四、國（guó）內（nèi）外研究現（xiàn）狀及發（fā）展趨勢
　　1.國外研究現狀
　　1956年，快速傅裏葉變換的出現，使得電子技術和頻譜分析能夠運用於故障診斷中，同（tóng）時由於計算機等可適用於大運算量的設備的出現，以計算機為中心的故障診（zhěn）斷（duàn）技術大量出現。出現了（le）大（dà）量的故障診斷與監測係統和儀器。
　　目（mù）前，美國的（de）西屋（wū）公司（WHEC），RID公司，Bnety公司，BEI公司等是故障診斷領域比較著名的公司，其中Bnety公司在（zài）轉子動力學方麵，旋轉機械（xiè）的故（gù）障機理的（de）研（yán）究比較（jiào）透徹，在振動監測（cè）方麵做的比較深入，RID公司在故障預防性維修技術方（fāng）麵處於領先地位，近年（nián）來實現了Mpules聯網機械狀（zhuàng）態監測係統，PmPower旋轉機械振動診斷係統。歐洲也有許多公司和科研單位開展故（gù）障診斷（duàn）的研究。
　　2.國內研究現狀
　　國內的故障診斷技術起步較晚（wǎn），主要是（shì）在製（zhì）造業快速發展的（de）基礎上，引進國外的先進技術，並逐漸的消化和吸收。其發展大致經過了三個（gè）階段，個階段是（shì）70―80年代初期，在引進先進技術的同時，研究故障發生的機理；並進行簡單診斷方法的研究和應用（yòng）；第二個階段是80年代，也正是這個時期，國內的故障診斷技術經過（guò）總結和研究發展，逐漸形成新的適合於國內實際情（qíng）況（kuàng）的理論和（hé）方法；第（dì）三個階（jiē）段一直持續到現在，正在日新月異的發展，研究出了一些專（zhuān）家係統。
　　五、滾動軸承故（gù）障特征（zhēng）信息的提取
　　振（zhèn）動加速度傳感器測量的軸承信號經過前置信號調理器預處理後直接送入計算機進行A/D轉換。計（jì）算機對A/D信號的處理過程需要進行小波包分解和FFT分（fèn）析，這種手段方便簡單，完全可以達到對軸承高頻共振（zhèn）頻帶自動識別的效果。計算機分析高（gāo）頻的（de）共振頻（pín）帶之後，分解采樣信號（hào）便可以自動提取（qǔ）共振頻帶係數，之後（hòu）進行一係列的重構，便提取到了高頻（pín）共振頻帶信號。經過對共振頻帶信號的FFT分（fèn）析以及包絡檢測之後，我們可以及時準確的診斷出（chū）滾動軸承的故障。
　　1.一般的軸（zhóu）承（chéng）壓電加速度計係統所具有的高頻共振頻帶是不變的，通常情況下，可以將（jiāng）壓電加速度計以螺（luó）紋連（lián）接（jiē）的方法安裝到軸承座或者箱體，這樣一來加速度（dù）計自身頻率會達到12千赫茲以上（shàng），這種頻率（lǜ）的振動已經（jīng）不含有（yǒu）低頻振動了。實驗顯示，一般軸承振動信號在產生了多個共振譜峰的時候，使用高共振頻率的壓電加速度計來進（jìn）行帶（dài）通（tōng）濾波調解，可以及時的診斷出軸承故障。
　　2.高頻共振頻帶的自動識別過程，不一定每次測試分析都得進行，對於一（yī）個具體的軸承―壓電加速度計係（xì）統來說，隻需要在（zài）次測試分析（xī）時進（jìn）行高頻共振頻帶的自動識別（bié），讓計算機自動記住該共（gòng）振頻帶。
　　3.小波包的分解層數（shù）盡（jìn）量不（bú）要太多，因（yīn）為太多會加重計算機（jī）的計算（suàn）負擔，隻要達到可以（yǐ）將高頻共振頻（pín）帶和其它幹擾信（xìn）號分解分配到（dào）不（bú）同頻段的效果就行。
　　4.在滾動（dòng）軸（zhóu）承振（zhèn）動信號的小波包分析中，采用Daubechies函數（shù）作為小波函數，損傷引起（qǐ）的滾動軸承振（zhèn）動（dòng）信號呈一衰減振蕩形狀。Daubechies小波函數能較好地適應滾動軸承振動信號的這一特征。
　　5.在包絡檢波之後，一般要對（duì）包（bāo）絡信號進行重（chóng）采樣，再作FFT分析，對包絡信號進行重采樣的目的是（shì）降低（dī）采樣頻率，以提高信號的（de）頻率（lǜ）分（fèn）辨率。
　　六、結束語
　　通過以（yǐ）上分析，我們可（kě）以得知。隻有處理好滾動軸承的故障，才能使得（dé）工業進一步的發展，而滾動（dòng）軸承故障特征信息的提取給工業帶來了新的（de）發展方向。
　　參考文獻
　　[1]楊磊簡述滾動（dòng）軸承故障特征信息提取與相關（guān）方法的應用科技與企業―2014年7期第23頁（yè）.
　　[2]陸紅軍.淺談機械（xiè）工程及自動化黑龍江科技信（xìn）息―2013年20期第（dì）87頁.

來源：《中國科技博覽》2015年2期