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淺析數控機床上滾動軸承的特點與故障

時間:2015年12月17日來源:廣東捷弘數控智能科技有限公司

淺析數控機床上滾動軸承的特點與故障

一、滾動軸承的振動產生機理
滾動軸承的振動按產生機理分為三種類型：
1 軸承結構的固有振動。包括將內環看作是彈性體而引起的固有振動：將外環看作是剛性體而引起的固有振動：將滾動體看作剛體而引起的固有振動。

2 強迫振動。由軸承零件制造或裝配誤差而引起的振動。如：內外環波紋度、滾動體直徑差等制造誤差。CNC加工中心

3 沖擊振動。內外環或滾動體表面上存在劃痕、毛刺、銹斑、點蝕、剝落、凹坑等缺陷，或有灰塵，潤滑，油污等情況存在時，會激勵起軸承脈沖型振動，振動的周期與轉速成反比。振幅和與缺陷的尺寸大小有關。滾動軸承的振動往往是以上各類振動共同作用的結果。其中軸承滾動時產生的正常振動與軸承的彈性特性有關，而異常振動與軸承滾動表面的狀況有關。大量實驗表明，在軸承運轉正常情況下，軸承零件表面波紋度是引起軸承振動的主要因素，而一般較明顯的“異音”是由滾道表面缺陷引起的周期性或非周期性沖擊脈沖產生。這些沖擊振動的出現使原來的平穩振動信號變成了非平穩振動信號。即軸承的振動信號為非平穩振動信號。由內外滾道故障引起的振動是軸承振動的主要因素。

二、故障的特征與診斷技術
正常情況下，滾動軸承的振動時頻域波形有兩個特點：無沖擊和變化慢。當滾動軸承在存在局部故障時，軸承的其它零部件會周期性地撞擊故障部位，產生沖擊力。激勵軸承座或其它機械零部件產生振動，形成一系列沖擊振動。其沖擊脈沖周期為基階故障特征頻率的倒數。沖擊脈沖寬度在us數量級，它將激起系統或結構的高頻響應，響應水平取決于系統或結構的固有頻率及阻尼的大小。

針對滾動軸承的振動特點，人們陸續提出了許多時域和頻域分析方法。時域方法主要包括沖擊能量分析法，峰值因子法，沖擊脈沖計數法等。這些方法在共振頻帶比較多的情況下，很難區分到底是軸承哪一部分出現缺陷。頻域分析方法包括功率譜分析，倒譜分析，包絡解調分析和雙譜分析等。滾動軸承出現故障時振動信號是非平穩信號，單純用時域或頻域的方法很難達到理想的效果。通過小波分析的方法對滾動軸承振動信號同時進行時域和頻域的分析，可以達到很好的效果。另外滾動軸承的滾動面出現點蝕、疲勞、剝落等表面剝落故障時，振動信號中包含了相應的沖擊成分。但是這些沖擊成分往往被其它沖振動噪聲所掩蓋，不能直接從時域中得到。通過自適應濾波濾除噪聲后，再使用小波分析完成對故障信號的故障特征提取是比較好的分析方法。

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