滚动轴承故障诊断研究综述

摘要：滚动轴承是机械设备中最重要的零件之一,它的运行状态是否正常往往直接影响到整台机器的性能,如精度、可靠性、寿命等。在机械设备运转过程中，多种原因能造成滚动轴承出现故障，影响设备的正常运转。下面本文将对煤矿机械滚动轴承故障的防治与故障诊断做个简要地探讨。

关键词：煤矿机械；滚动轴承；；间隙

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

1 煤矿机械滚动轴承的故障防治

滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起作用。

任何机器零件都是有一定的使用寿命，滚动轴承也不例外，在正常情况下也必须定期更换。但是，调研结果表明，很多滚动轴承根本未达到其预期的工作寿命，几个月甚至几天便损坏。防治滚动轴承出现故障，可以采取以下措施。

1.1 严把进货质量关

必须要控制轴承质量。以SKF轴承为例，由于不可靠的供货渠道、不严格的进货质量检查等原因，致使一些假冒的SKF劣质轴承进入煤矿大修设备中，这必将造成轴承的过早失效，给机器带来极大的隐患。因此，必须建立正当的、可靠的和稳定的供货渠道，健全进货时和维修装配前的轴承质量检验制度，把质量不合格的轴承排除在外。

1.2 加强对轴承状态的监测和日常的维护

轴承良好的工作状态是保证机器可靠运行的一个重要方面。尽管各单位对机电设备的维护均制订有规章制度，但一些单位执行不得力，当生产与维护发生矛盾时，总是以生产为主，延误及时的维护，致使轴承带病工作，加强的轴承的损坏，甚至造成恶性事故。

1.3 合理管理轴承

合理的是保证轴承正常工作的有效措施，它可减少轴承的磨损，增加轴承能力和使用寿命。煤矿机械大多数属于中、低速、重载设备，对轴承的脂或油的类型及注人时也应提出相应的要求，必须合理地使用。然而，一些单位对该问缺乏应有的认识，管理不善，造成油脂的不正确代用或乱用，使轴承寿命大大降低。这一问题，必须引起重视。

1.4 正确调整轴承的间隙

合理的轴承间隙是保证工作可靠性和迥转精度的关键问题，必须根据机器的工况条件，考虑到热变形、受力变形等因素正确调整。间隙过小会造成轴承过热，轴件热伸长得不到补偿而弯曲和轴向负加载荷增大等弊病间隙过大，除造成转轴径向跳动、轴向窜动加大，还会引起轴承滚动体受力严重不均匀，致使轴承过早损坏。此外，位于非承载区的滚动体由于间隙过大，其自转、公转状态将恶化，给保持架带来附加力，往往会造成保持架损坏。因此，必须高度重视轴承间隙的调整工作，设计、制造部门应制订出有关机器轴承间隙的合理数值及调整、检验方法、以指导使用单位的维修工作。

2 煤矿机械滚动轴承的故障诊断

2.1 精密诊断法

如需确认轴承故障的程度及轴承故障的具体部位，并需研究故障产生的原因及发展趋势等，就需要采用精密诊断法测试其系统图。在运转的设备中,轴承承受各种动载荷将引起振动,从而对机组的寿命、可靠性有重要影响；另外,振动是最重要的信息来源,是机械设备运行状态信息的载体,它蕴含了丰富的机械设备异常或故障信息,振动特征是机械设备运行状态特征的本质反映。通过振动测试对机械设备或结构的运行状态和可能出现的故障提出预测、计、判断,并为设备的更换和修复乃至生产过程提供决策依据。

压电式加速度计是一个传感器，将轴承座上的振动信号拾出经电荷放大器进行放大，这时所得到的信号中即有轴承损伤所激发的高频共振信号，也有机器的振动信号以及干扰信号，这时信号的信噪比很小，有用的高频共振衰减信号淹没在强大的低频振动信号当中。当通过高通滤波器以后，仅留下了高频衰减振荡信号，这样大大提高了信噪比，又经过包络线检波器，这时高频振荡信号变为了低频周期信号，最后再经频谱分析仪对其进行频谱分析。通过所得出信息，可找到轴承故障。特征频率根据这些频率与轴承损伤冲击重复频率相比较，就能分析出轴承故障的部位，再根据这些频率所对应的幅值的大小，便可判断出轴承故障的程度。

目前国内外已开发出了振动数据采集器，将以上的测试系统的各部分都集中为一台仪器之中，其中得到包络解调信号后，经转换送入单片机内，利用软件进行频谱分析，所以使用起来十分方便。如果为了更进一步的精密分析，还可将数据采集器采集到的信号，通过接口电路回送至上位电子计算机内通过相应的软件或是通过轴承故障诊断专家系统，可以自动地诊断出轴承的故障部位，定量地给出轴承故障的程度，以及故障产生的原因，并可予报故障发展的趋势，以指导维修工作如果在重点机器上还可以实现在线诊断，可同时对数十个测点进行连续监测和分析，并具备报警提示功能。

2.2 简易诊断法

进行轴承精密诊断所需仪器比较昂贵，需要的操作人员的素质较高，所以适宜专业人员。而在工厂生产中更实际的是车间的工人或技术人员进行轴承监测。因此除了以上所介绍的精密诊断方法外，还有一种简易诊断法。这种方法的测试系统前一部分与精密诊断一样，只不过通过共振解调以后，不进行频谱分析，而是通过共振解调波的幅仇的大小来初步诊断轴承的故障程度，表示其特征量的参数称作dBN（单位为Db.），轴承简易诊断仪也是将测试系统的谷部分集中于一台仪器之下，最典型的为我国航天部G33所生产的CMJ-1型冲击脉冲计，使用这种仪器是根据所测得的dBN值来判断轴承的故障程度，当dBN的值在0-20Db时，表示轴承无损伤或极细小损伤期。在20-35Db时为发展中的损伤期。35Db以上为损伤期。通常只要小于50Db，轴承都可使用，但当值大于50Db时，说明轴承进入了破坏期，就必须报废而更换新轴承了。

3 结语

通过大量滚动轴承故障诊断的实例说明，不论采用简易诊断还是精密诊断，确实是轴承工作状态监测的有利手段。当然除了共振解调法以外还有其它的方法，比如可采用光导纤维传感器监测轴承，也可采用测温的方法、测接触电阻的方法以及测剂和测磨损等方法。在必要时可同时采用多种方法，互相对照、综合分析，将会得到更加满意的结果。

参考文献：

[1] 张殿广.用3534滚动轴承改装绞车[J].矿山机械，2009（10）.

[2]张建国，常英丽.减速器中滚动轴承的故障监测研究[J]．煤矿机械，2005（1）.