轴承监测

轴承故障是工业机械设备最常见的故障之一。因此,适当的状态监测至关重要。轴承主要分为两大类:

轴颈轴承

  • 相对便宜
  • 运行摩擦更低
  • 负荷容量更高
  • 相对较小
  • 支撑阻尼大

由于轴承表面和轴颈之间存在间隙,需要使用非接触式传感器,来提供有关轴相对于轴承的流体静力学和流体动力学行为的信息。轴承间隙中不均匀的油压可能会引起振动(油膜振荡和旋转),但可以使用各种配置的轴颈轴承来减少这些影响。

由于正交轴轴承的刚度不同,传感器均成对安装并在径向平面中彼此成 90º,以确定轴的静态位置和在旋转期间的动态运动。这种配置允许分析旋转期间的轴心轨迹,以提供信息并追踪问题的来源。轨迹形状可以表明负荷方向以及是否存在不平衡、曲轴、未对准、摩擦、油引起的振动或其他问题。

滚动轴承

滚动轴承涵盖整个系列的滚子轴承和滚珠轴承,这两类轴承的监测方法均与径向轴承类似。通常情况下,要使用一个径向加速度传感器并采用某些特殊测量技术进行状态监测,而其中最重要的技术是包络检测。具有推力负荷的 REB 需要在轴向方向上进行额外的测量。

滚珠或滚子轴承中的离散故障可能造成一系列冲击,冲击的频率由故障在轴承内的位置(例如外圈、内圈、滚动体等)决定。

在故障仍然微小的初始阶段,脉冲非常短暂,以至于频率可能高达 300 kHz。这些冲击将激发结构和其他共振(包括加速度传感器的共振),并产生一系列突发脉冲,这些脉冲的频谱就以这些共振为主。这种轴承信号会被机器的其他背景振动所掩蔽,而基本的问题是,找到一个使轴承信号强于背景振动的频率范围。

通过分析突发脉冲的包络而不是原始时间签名,可以更好地指示重复率。如果知道轴承数据并使用简单的经典力学,可以计算出突发脉冲的重复频率,但这一计算假设的完全是滚动动作,而实际上还存在一些滑动动作。因此,该方程式应该仅为近似值。振幅调制也可能产生边带。

现代预测性维护软件程序配备了来自各家制造商的内置轴承数据库以简化这些计算,而所得到的轴承损坏频率可以叠加到频谱或包络曲线上,作为附加的轴承分析辅助功能。

阅读更多有关典型滚动轴承损坏的内容。