滾動軸承的故障防治與診斷

文/董湛，淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集東煤礦

1 前言

滾動軸承是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。

滾動軸承是機(jī)械設(shè)備中最重要的零件之一,它的運行狀態(tài)是否正常往往直接影響到整臺機(jī)器的性能,如精度、可靠性、壽命等。在機(jī)械設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，多種原因能造成滾動軸承出現(xiàn)故障，影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。下面，本文將對煤礦機(jī)械滾動軸承故障的防治與故障診斷做個簡要地探討。

2 煤礦機(jī)械滾動軸承的故障防治

任何機(jī)器零件都是有一定的使用壽命，滾動軸承也不例外，在正常情況下也必須定期更換。但是，調(diào)研結(jié)果表明，很多滾動軸承根本未達(dá)到其預(yù)期的工作壽命，幾個月，甚至幾天便損壞。防治滾動軸承出現(xiàn)故障，可以采取以下措施。

2.1 嚴(yán)把進(jìn)貨質(zhì)量關(guān)

必須要控制軸承質(zhì)量。以SKF軸承為例，由于不可靠的供貨渠道、不嚴(yán)格的進(jìn)貨質(zhì)量檢查等原因，致使一些假冒的SKF劣質(zhì)軸承進(jìn)入煤礦大修設(shè)備中，這必將造成軸承的過早失效，給機(jī)器帶來極大的隱患。因此，必須建立正當(dāng)?shù)?、可靠的和穩(wěn)定的供貨渠道，健全進(jìn)貨時和維修裝配前的軸承質(zhì)量檢驗制度，把質(zhì)量不合格的軸承排除在外。

2.2 加強(qiáng)對軸承狀態(tài)的監(jiān)測和日常的維護(hù)

軸承良好的工作狀態(tài)是保證機(jī)器可靠運行的一個重要方面。盡管各單位對機(jī)電設(shè)備的維護(hù)均制訂有規(guī)章制度，但一些單位執(zhí)行不得力，當(dāng)生產(chǎn)與維護(hù)發(fā)生矛盾時，總是以生產(chǎn)為主，延誤及時的維護(hù)，致使軸承帶病工作，加強(qiáng)的軸承的損壞，甚至造成惡性事故。

2.3 合理管理軸承潤滑

合理的潤滑是保證軸承正常工作的有效措施，它可減少軸承的磨損，增加軸承能力和使用壽命。煤礦機(jī)械大多數(shù)屬于中、低速、重載設(shè)備，對軸承的潤滑脂或潤滑油的類型及注人時也應(yīng)提出相應(yīng)的要求，必須合理地使用。然而，一些單位對該問缺乏應(yīng)有的認(rèn)識，管理不善，造成油脂的不正確代用或亂用，使軸承壽命大大降低。這一問題，必須引起重視。

2.4 正確調(diào)整軸承的間隙

合理的軸承間隙是保證工作可靠性和迥轉(zhuǎn)精度的關(guān)鍵問題，必須根據(jù)機(jī)器的工況條件，考慮到熱變形、受力變形等因素正確調(diào)整。間隙過小會造成軸承過熱，軸件熱伸長得不到補(bǔ)償而彎曲和軸向負(fù)加載荷增大等弊病間隙過大，除造成轉(zhuǎn)軸徑向跳動、軸向竄動加大，還會引起軸承滾動體受力嚴(yán)重不均勻，致使軸承過早損壞。此外，位于非承載區(qū)的滾動體由于間隙過大，其自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)狀態(tài)將惡化，給保持架帶來附加力，往往會造成保持架損壞。因此，必須高度重視軸承間隙的調(diào)整工作，設(shè)計、制造部門應(yīng)制訂出有關(guān)機(jī)器軸承間隙的合理數(shù)值及調(diào)整、檢驗方法、以指導(dǎo)使用單位的維修工作。

3 煤礦機(jī)械滾動軸承的故障診斷

3.1 精密診斷法

如需確認(rèn)軸承故障的程度及軸承故障的具體部位，并需研究故障產(chǎn)生的原因及發(fā)展趨勢等，就需要采用精密診斷法測試其系統(tǒng)圖。在運轉(zhuǎn)的設(shè)備中,軸承承受各種動載荷將引起振動,從而對機(jī)組的壽命、可靠性有重要影響；另外,振動是最重要的信息來源,是機(jī)械設(shè)備運行狀態(tài)信息的載體,它蘊(yùn)含了豐富的機(jī)械設(shè)備異?；蚬收闲畔?振動特征是機(jī)械設(shè)備運行狀態(tài)特征的本質(zhì)反映。通過振動測試對機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)的運行狀態(tài)和可能出現(xiàn)的故障提出預(yù)測、計、判斷,并為設(shè)備的更換和修復(fù)乃至生產(chǎn)過程提供決策依據(jù)。

壓電式加速度計是一個傳感器，將軸承座上的振動信號拾出經(jīng)電荷放大器進(jìn)行放大，這時所得到的信號中即有軸承損傷所激發(fā)的高頻共振信號，也有機(jī)器的振動信號以及干擾信號，這時信號的信噪比很小，有用的高頻共振衰減信號淹沒在強(qiáng)大的低頻振動信號當(dāng)中。當(dāng)通過高通濾波器以后，僅留下了高頻衰減振蕩信號，這樣大大提高了信噪比，又經(jīng)過包絡(luò)線檢波器，這時高頻振蕩信號變?yōu)榱说皖l周期信號，最后再經(jīng)頻譜分析儀對其進(jìn)行頻譜分析。通過所得出信息，可找到軸承故障。特征頻率根據(jù)這些頻率與軸承損傷沖擊重復(fù)頻率相比較，就能分析出軸承故障的部位，再根據(jù)這些頻率所對應(yīng)的幅值的大小，便可判斷出軸承故障的程度。

目前國內(nèi)外已開發(fā)出了振動數(shù)據(jù)采集器，將以上的測試系統(tǒng)的各部分都集中為一臺儀器之中，其中得到包絡(luò)解調(diào)信號后，經(jīng)轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)內(nèi)，利用軟件進(jìn)行頻譜分析，所以使用起來十分方便。

3.2 簡易診斷法

進(jìn)行軸承精密診斷所需儀器比較昂貴，需要的操作人員的素質(zhì)較高，所以適宜專業(yè)人員。而在工廠生產(chǎn)中更實際的是車間的工人或技術(shù)人員進(jìn)行軸承監(jiān)測。因此除了以上所介紹的精密診斷方法外，還有一種簡易診斷法。這種方法的測試系統(tǒng)前一部分與精密診斷一樣，只不過通過共振解調(diào)以后，不進(jìn)行頻譜分析，而是通過共振解調(diào)波的幅仇的大小來初步診斷軸承的故障程度，表示其特征量的參數(shù)稱作dBN（單位為Db.），軸承簡易診斷儀也是將測試系統(tǒng)的谷部分集中于一臺儀器之下，最典型的為我國航天部G33所生產(chǎn)的CMJ-1型沖擊脈沖計，使用這種儀器是根據(jù)所測得的dBN值來判斷軸承的故障程度，當(dāng)dBN的值在0-20Db時，表示軸承無損傷或極細(xì)小損傷期。在20-35Db時為發(fā)展中的損傷期。35Db以上為損傷期。通常只要小于50Db，軸承都可使用，但當(dāng)值大于50Db時，說明軸承進(jìn)入了破壞期，就必須報廢而更換新軸承了。

通過大量滾動軸承故障診斷的實例說明，不論采用簡易診斷還是精密診斷，確實是軸承工作狀態(tài)監(jiān)測的有利手段。當(dāng)然除了共振解調(diào)法以外還有其它的方法，比如可采用光導(dǎo)纖維傳感器監(jiān)測軸承，也可采用測溫的方法、測接觸電阻的方法以及測潤滑劑和測磨損等方法。在必要時可同時采用多種方法，互相對照、綜合分析，將會得到更加滿意的結(jié)果。