滚动轴承的故障类型及振动机理

1）故障类型 齿轮箱滚动轴承在工作时，外圈与轴承座或机壳联接且固定；内圈与传动轴相联接，随轴一起转动。在实际的诊断中，如果不考虑轴承加工和装配误差，则主要为运行故障这一内部因素所引起的振动。滚动轴承在运行过程中出现的故障按其振动信号特征的不同可以分为【6】：  1) 磨损 由于滚道和滚动体的相对运动和尘埃异物会引起表面磨损，润滑不良会加剧磨损，结果使轴承游隙增大，表面粗糙度增加，降低了轴承运转精度，因而也降低了齿轮箱的运动精度，表现为振动水平及噪声的增大。  2)表面损伤 当轴承元件表面有损伤时，损伤点受力会产生突变的冲击脉冲力，该脉冲力是以宽带信号，覆盖轴承系统的高频固有振动频率而引起谐振。这就是损伤类故障引起的振动信号的基本特点。轴承元件的工作表面损伤点在运行中反复撞击与之相接触的其他元件表面而引起低频振动成分，其频率与转速和轴承的几何尺寸有关，这一频率成为故障特征频率。  （2）振动机理 滚动轴承是由内圈、外圈、滚动体和保持架等元件组成。其中滚动体是滚动轴承的核心元件，它使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。图2-2所示为滚动轴承的结构图，图中D为轴承节径，d为滚动体直径，r1为内环滚道半径，𝛂为接触角，z为滚动体个数，fr为内圈的旋转频率，一般为轴的转频，f𝛂为外圈的旋转频率，ωc为滚动体的旋转角速度，ωb为滚动体的自转角速度。

轴承中所产生的振动是随机的，含有滚动体的传输振动，其主要频率成分为滚动轴承的特征频率。低频段的频谱由于能量较低，常常会淹没在噪声之中，故不可用作诊断。中频段则主要包括轴承元件表面损伤引起的轴承元件的固有振动频率，分析此频段内的振动信号可以较好地诊断出轴承的局部损伤故障。高频段信号进行分析也可以诊断出轴承的相应故障。