淺析數(shù)控機(jī)床上滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)與故障
時(shí)間:2015年12月17日
來源:廣東捷弘數(shù)控智能科技有限公司
淺析數(shù)控機(jī)床上滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)與故障
一、滾動(dòng)軸承的振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理
滾動(dòng)軸承的振動(dòng)按產(chǎn)生機(jī)理分為三種類型：
1 軸承結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)。包括將內(nèi)環(huán)看作是彈性體而引起的固有振動(dòng)：將外環(huán)看作是剛性體而引起的固有振動(dòng)：將滾動(dòng)體看作剛體而引起的固有振動(dòng)。
2 強(qiáng)迫振動(dòng)。由軸承零件制造或裝配誤差而引起的振動(dòng)。如：內(nèi)外環(huán)波紋度、滾動(dòng)體直徑差等制造誤差。CNC加工中心
3 沖擊振動(dòng)。內(nèi)外環(huán)或滾動(dòng)體表面上存在劃痕、毛刺、銹斑、點(diǎn)蝕、剝落、凹坑等缺陷，或有灰塵，潤(rùn)滑，油污等情況存在時(shí)，會(huì)激勵(lì)起軸承脈沖型振動(dòng)，振動(dòng)的周期與轉(zhuǎn)速成反比。振幅和與缺陷的尺寸大小有關(guān)。滾動(dòng)軸承的振動(dòng)往往是以上各類振動(dòng)共同作用的結(jié)果。其中軸承滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正常振動(dòng)與軸承的彈性特性有關(guān)，而異常振動(dòng)與軸承滾動(dòng)表面的狀況有關(guān)。大量實(shí)驗(yàn)表明，在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常情況下，軸承零件表面波紋度是引起軸承振動(dòng)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(chǎn)生。這些沖擊振動(dòng)的出現(xiàn)使原來的平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)變成了非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)。即軸承的振動(dòng)信號(hào)為非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)。由內(nèi)外滾道故障引起的振動(dòng)是軸承振動(dòng)的主要因素。
二、故障的特征與診斷技術(shù)
正常情況下，滾動(dòng)軸承的振動(dòng)時(shí)頻域波形有兩個(gè)特點(diǎn)：無沖擊和變化慢。當(dāng)滾動(dòng)軸承在存在局部故障時(shí)，軸承的其它零部件會(huì)周期性地撞擊故障部位，產(chǎn)生沖擊力。激勵(lì)軸承座或其它機(jī)械零部件產(chǎn)生振動(dòng)，形成一系列沖擊振動(dòng)。其沖擊脈沖周期為基階故障特征頻率的倒數(shù)。沖擊脈沖寬度在us數(shù)量級(jí)，它將激起系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)的高頻響應(yīng)，響應(yīng)水平取決于系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)的固有頻率及阻尼的大小。
針對(duì)滾動(dòng)軸承的振動(dòng)特點(diǎn)，人們陸續(xù)提出了許多時(shí)域和頻域分析方法。時(shí)域方法主要包括沖擊能量分析法，峰值因子法，沖擊脈沖計(jì)數(shù)法等。這些方法在共振頻帶比較多的情況下，很難區(qū)分到底是軸承哪一部分出現(xiàn)缺陷。頻域分析方法包括功率譜分析，倒譜分析，包絡(luò)解調(diào)分析和雙譜分析等。滾動(dòng)軸承出現(xiàn)故障時(shí)振動(dòng)信號(hào)是非平穩(wěn)信號(hào)，單純用時(shí)域或頻域的方法很難達(dá)到理想的效果。通過小波分析的方法對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行時(shí)域和頻域的分析，可以達(dá)到很好的效果。另外滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)面出現(xiàn)點(diǎn)蝕、疲勞、剝落等表面剝落故障時(shí)，振動(dòng)信號(hào)中包含了相應(yīng)的沖擊成分。但是這些沖擊成分往往被其它沖振動(dòng)噪聲所掩蓋，不能直接從時(shí)域中得到。通過自適應(yīng)濾波濾除噪聲后，再使用小波分析完成對(duì)故障信號(hào)的故障特征提取是比較好的分析方法。
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