滾動(dòng)軸承故障的產(chǎn)生及診斷方法

黃易

《滾動(dòng)軸承故障的產(chǎn)生及診斷方法》word內(nèi)容

1 引言 軸承作為機(jī)車的主要部件，特別是牽引電機(jī)、軸箱軸承，其功能對安全運(yùn)輸起著舉足輕重的作用，機(jī)車在線上運(yùn)行時(shí)，一旦軸承發(fā)生故障，將導(dǎo)致整列列車不能運(yùn)行，堵塞運(yùn)輸正線，特別是客運(yùn)列車發(fā)生故障，造成的負(fù)面影響就更大，同時(shí)一旦機(jī)車軸承發(fā)生故障，對機(jī)車的搶修也是十分困難的，因此預(yù)防和減少機(jī)車軸承故障的發(fā)生，對于機(jī)車的安全運(yùn)輸就顯得十分重要，能不能在軸承裝車前將有故障隱患的軸承檢測出來，保證合格的軸承配件上車是本文論述的重點(diǎn)。
) w$ J8 h5 k4 e# ?% m 2 軸承的故障 軸承的嚴(yán)重?fù)p壞往往不是單一的原因引起的，而是在幾方面綜合作用下，在惡劣的運(yùn)行條件下產(chǎn)生惡性循環(huán)，導(dǎo)致軸承的嚴(yán)重?zé)龘p，因此在事故發(fā)生后，往往很難判斷是由何種原因所致，也就給我們制定相關(guān)的措施帶來一定的困難，為討論方便，先從幾個(gè)方面進(jìn)行分析軸承發(fā)生故障的原因。
3 l& {% p6 \" `& B" {" ?2 m2.1 軸承的非正常磨耗
3 a  ^5 _" `$ \# A! ~: o 2.1.1 當(dāng)軸承運(yùn)用一段時(shí)間后，軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架、外圈、滾道等產(chǎn)生一定的缺陷、傷痕，造成軸承的潤滑不良，引起軸承的發(fā)熱，長時(shí)間的發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致：（1）軸承潤滑油的稀釋。（2）加速材質(zhì)的疲勞，硬度下降。由于以上原因，而進(jìn)一步形成惡性循環(huán)，加速過熱而使軸承燒損。嚴(yán)重的軸承內(nèi)圈位移，滾動(dòng)體失圓，沖撞生熱，最終熔接在一起。因此在線上運(yùn)行時(shí)，如發(fā)現(xiàn)軸承嚴(yán)重發(fā)熱、冒煙時(shí)，不要停車，而應(yīng)維持運(yùn)行到前方站，因?yàn)榇丝踢^熱軸承處于熔化狀態(tài)，一旦停車?yán)鋮s后就再不能行走，堵塞正線。
2.1.2 對機(jī)車軸承的給油保養(yǎng)十分重要，特別是給軸承適量的加油能保證軸承有良好的潤滑作用，缺油和加油過多也都很容易造成軸承故障，油加少了容易造成軸承潤滑不良而發(fā)熱，加多了也容易造成攪拌過熱，因此在保養(yǎng)中給油要適當(dāng)，同時(shí)軸承的潤滑油脂的清潔也十分重要，一旦油脂中掉入其它的雜質(zhì)和水分，都會(huì)影響正常的游隙和建立必須的油膜。
2.1.3 軸承的使用時(shí)間過長，超過軸承的使用壽命而容易造成材質(zhì)的疲勞，加上強(qiáng)烈的沖擊作用而使材質(zhì)變形，使得滾子、滾道面產(chǎn)生剝離、碾片，從而造成潤滑不良和振動(dòng)加大。
2.2 安裝對軸承的影響
2.2.1 軸承內(nèi)圈與軸的配合間隙過盈量不符，也很容易造成軸承故障，過盈量大，很容易造成軸承內(nèi)圈因過大的張應(yīng)力而崩裂，過盈量過小，也很容易造成軸承內(nèi)圈“弛緩”。
$ G8 m4 t: U8 R2.2.2 軸承組裝配合游隙配合不當(dāng)，也容易造成軸承故障，游隙小很容易造成滾子和滾道摩擦發(fā)熱，隨著溫度的不斷上升，軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架、外圈、端蓋的溫度并不相同，相互之間存在著溫差，因而膨脹量也略有不同，也就造成配合間隙的進(jìn)一步減少，加據(jù)軸承的生熱。間隙過大，滾子的振動(dòng)加大，加劇滾子和滾道的沖擊，同時(shí)也易造成內(nèi)部負(fù)荷分布不均，承載滾子減少，中央滾子負(fù)荷過大。
2.2.3 組裝軸承時(shí)不按工藝要求，用銅錘沖擊軸承，造成保持架變形，牽引電機(jī)軸承內(nèi)外圈安裝不正確或其它原因而使軸向橫動(dòng)量消失，造成軸承軸內(nèi)擠死。 機(jī)車滾動(dòng)軸承故障的產(chǎn)生及診斷方法(二)
3 軸承故障的檢測診斷 目前國內(nèi)采用檢測軸承故障的手段大致有測量溫度、噪聲及振動(dòng)參數(shù)的方法，利用測量溫度、噪聲的方法比較簡便，但缺乏有效的預(yù)防作用，一旦在運(yùn)行中軸承溫度過高和噪聲很大，一般都認(rèn)為機(jī)車軸承都已達(dá)到比較嚴(yán)重的損壞程度。而利用測量振動(dòng)參數(shù)的方法，是當(dāng)機(jī)車在中小修時(shí)對軸承進(jìn)行檢測，由于在檢測中獲取和采集信息比較方便簡單，比較適用中修段推廣使用，是一種既簡便又實(shí)用的檢測方法。
3.1 機(jī)車軸承的診斷方法 機(jī)車軸承的方法主要有兩種：（1）機(jī)車軸承的簡易診斷，（2）機(jī)車軸承共振解調(diào)譜分析技術(shù)-----精密診斷。
' e0 r& C% I4 T' i3.1.1簡易診斷，就是在振動(dòng)檢測中一般是通過測試某些振動(dòng)參數(shù)的大小，與標(biāo)準(zhǔn)值（門限值）比較來判斷軸承的狀態(tài)，在對機(jī)車軸承的簡易診斷中，主要選擇了時(shí)域波峭度系數(shù)參數(shù)的KV、、、加速度有效值參數(shù)Xrms兩個(gè)指標(biāo)來作為故障判斷參數(shù)，其中峭度指標(biāo)KV是無量綱參數(shù)，對軸承的早期故障敏感，而對運(yùn)行工況不敏感，當(dāng)軸承齒面工作表面出現(xiàn)故障時(shí)，每轉(zhuǎn)一周將產(chǎn)生工作面缺陷處的沖擊脈沖，故障越大，沖擊響應(yīng)幅值越大，KV值上升越快，但隨著軸承故障后期的嚴(yán)重劣化而KV值則有所下降，而有較值則相反，它對早期故障不夠敏感，但隨著軸承故障不斷劣化而上升，穩(wěn)定性較好?？傊〉煤喴自\斷的可信較果，同時(shí)應(yīng)用峭度系數(shù)與有較值是合適的，它兼顧了診斷參數(shù)敏感性與穩(wěn)定性。 牽引電動(dòng)機(jī)軸承地面檢測門限值 東風(fēng)4機(jī)車軸箱軸承頂輪檢測門限值 簡易診斷有比較好的一面，但也存在許多的不足之處，當(dāng)軸承進(jìn)行簡易診斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況；（1）軸承參數(shù)超值有故障，但不能確定其故障部位，（2）軸承本身無故障而是由于在組裝時(shí)造成的故障，（如轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡、軸不對中碰磨等）。（3）傳感器置于機(jī)座時(shí)，測得的故障信號有強(qiáng)有弱（內(nèi)圈最小、滾子較強(qiáng)、外圈較大），這樣按參數(shù)判會(huì)產(chǎn)生誤差。通過以上三種情況分析，簡易診斷沒有判定軸承元件故障的方法，不能解決“視情維修”的問題，因此軸承診斷僅通過簡易診斷判斷有無故障是不夠的，必須進(jìn)行精密診斷。
/ n2 d. E( n3 f3 }" p3.1.2 精密診斷 當(dāng)軸承表面損傷，如疲勞剝離、局部磨損、表面腐蝕等故障時(shí)，軸承及滾動(dòng)休旋轉(zhuǎn)就會(huì)輪番碾壓這些表面損傷處，高速的內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)會(huì)使這種碾壓產(chǎn)生沖擊，這種故障沖擊引起的縱波在材料尚未發(fā)生形變之前就以聲速向外發(fā)射，有著陡峭的前沿波形和極其豐富的頻譜，隨著材料內(nèi)部阻尼作用下，沖擊發(fā)生的縱波急劇衰減，因此使傳感器接收到?jīng)_擊力脈沖信號。這種沖擊力脈沖波形近似于矩形，該矩形脈沖的故障頻率極其寬闊，而軸承系統(tǒng)和各類傳感器的固有頻率很低，所以軸承系統(tǒng)和各類傳達(dá)室感器的固有頻率被故障沖擊脈沖頻率所覆蓋，故障頻率激起軸承系統(tǒng)和各類傳感器共振，用通帶濾波器濾除不需要的低、高頻噪聲（如機(jī)械振動(dòng)等各類噪聲）僅使故障沖擊脈沖激起軸承外圈或傳感器共振響應(yīng)波形通過，并將低頻故障沖擊信號放大并提高為振動(dòng)系統(tǒng)的較高頻率的響應(yīng)衰減振蕩，包絡(luò)解調(diào)則將這一較高頻率響應(yīng)再放大為展開的低頻信號，經(jīng)過頻率分析儀變換為低頻譜，也就是解調(diào)譜。
" O" u5 H) `- h8 O+ |( S7 F2 l8 N4 機(jī)車軸承診斷案例 下面的案例是2002年元月27日東風(fēng)7D0034機(jī)車第四位左側(cè)軸箱軸承檢測出的故障案例，該軸承型752732。使用JL-501軸承檢測臺(tái)檢測，轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分。 時(shí)域波形檢測出的診斷參數(shù)，峭度系數(shù)為6.63,而且高峭度也嚴(yán)重超標(biāo)，因此檢測結(jié)果為不合格。同時(shí)細(xì)化譜圖中看出解調(diào)譜所示峰值為60HZ，且1、2、3階峰值間隔均為60HZ ，按照機(jī)車軸承故障頻率表中計(jì)算出軸承故障部位的頻率：500×0.12=60HZ ，從表中查出故障部位為軸承外圈，在隨后分解軸承中發(fā)現(xiàn)外圈滾道有點(diǎn)蝕碾壓痕跡。