滾動軸承故障診斷及其維護(hù)

劉丹+謝永春

摘要滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵零件，對其故障診斷及維護(hù)來減小經(jīng)濟(jì)損失、延長使用壽命具有十分重要的意義。以故障檢測確定失效模式，針對其失效模式的特點(diǎn)提出解決方案使軸承正常工作。同時(shí)做好滾動軸承的維護(hù)，提高其使用價(jià)值，將為機(jī)械制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和低風(fēng)險(xiǎn)的保障。

關(guān)鍵詞滾動軸承失效模式故障診斷維護(hù)

0前言

滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要構(gòu)成部分，是機(jī)械設(shè)備故障觸發(fā)點(diǎn)最集中的位置之一。對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言雖然其有繁多的故障形式，但是滾動軸承引起的故障就約占其三分之一，所以滾動軸承能否正常的運(yùn)行對整機(jī)性能有直接的影響。隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，機(jī)械設(shè)備也向精密、高速、智能化方向發(fā)展，任何一處故障都會導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)鏈條的癱瘓，從而帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，因此對滾動軸承故障的研究也具有深遠(yuǎn)的意義。通過對其失效形式、故障的診斷、安裝與維護(hù)的具體闡述，來概述滾動軸承故障診斷的發(fā)展前景。

1滾動軸承的失效模式

滾動軸承故障的診斷就是對其故障時(shí)失效模式的診斷。通過各模式的失效特征，對滾動軸承的故障診斷明確其故障位置和損傷程度，從而及時(shí)的更換軸承，避免機(jī)械重大故障的發(fā)生，降低經(jīng)濟(jì)損失。提早維護(hù)延長軸承的使用壽命。＼[1＼]

滾動軸承按失效模式的形成分為兩類：一類是以軸承元件的點(diǎn)蝕、裂紋、剝落和擦傷為損傷類的故障；一類是異物落入的磨料磨損或者潤滑不良元件表面，直接接觸造成磨損的磨損類故障。通過下表可以清楚的了解滾動軸承的失效模式及其產(chǎn)生的原因。 表滾動軸承失效模式及其產(chǎn)生原因失效模式產(chǎn)生原因疲勞剝落滾道表面由于交變載荷作用、表面質(zhì)量不高、潤滑不良、相對滑動等造成材料表面結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生微裂紋并傳播，從而發(fā)展為表面明顯的微剝落。磨損由于機(jī)械原因、不充分潤滑或者雜質(zhì)異物的侵入，導(dǎo)致表面精度破壞和磨損。塑性變形軸承在沖擊載荷、靜載荷、異物入侵的影響下在表面形成凹痕或者劃痕，從而引起表面剝落，在載荷累積或超載作用下產(chǎn)生塑性變形。腐蝕水或空氣中的水引起表面化學(xué)腐蝕、較大電流通過形成的電腐蝕、軸承套在座孔或者軸頸上相對運(yùn)動造成的微振腐蝕。斷裂載荷過大和疲勞引起的軸承零件的裂紋或破裂。膠合在潤滑不良、高速、重載、高溫、啟動加速度過大等情況下，零件摩擦發(fā)熱在極短時(shí)間產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致表面灼燒或者表面金屬粘貼到另一處表面上。2滾動軸承的診斷方法

基于滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中不可替代的重要部件，繼而對其研究的重要性也得到了顯著的體現(xiàn)。我國從20世紀(jì)80年代開始對軸承的故障診斷方法進(jìn)行研究，借助近幾年來的計(jì)算機(jī)與智能化的快速發(fā)展，也給該領(lǐng)域提供源源不斷的新的技術(shù)方法和先進(jìn)的理論基礎(chǔ)，讓故障診斷進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。

滾動軸承的故障診斷最常見的方法有＼[2＼]：振動分析法，噪聲分析法，油樣分析法，溫度分析法，油膜分析法，聲發(fā)射診斷法等。但是以實(shí)用、有效為出發(fā)點(diǎn)，振動分析法比其他的檢測方法能更好的應(yīng)用于滾動軸承的檢測和故障診斷。在滾動軸承中常用的振動信號故障診斷方法有：

倒頻譜分析（二次頻譜分析）：通過對倒頻譜與典型故障的振動信號功率譜對比分析，從而將復(fù)雜的頻率成分和噪聲區(qū)分出來，能較好的辨別故障特征頻率。

時(shí)頻特征參數(shù)分析：對時(shí)域的特征參數(shù)（有效值、峰值、峰值因子、峭度指標(biāo)等）分析，來對滾動軸承進(jìn)行診斷。

頻域特征參數(shù)分析：通過描述功率譜中譜能量分布的分散程度和主頻帶位置的變化來描述信號的頻域特征。

沖擊脈沖法（廣泛應(yīng)用于工廠之中）：以軸承缺陷運(yùn)行引起的脈沖性振動的強(qiáng)弱來反映故障的程度。

包絡(luò)分析法SPM（目前診斷軸承和齒輪故障最有效的方法之一）：是一種濾波檢波的振動信號處理方法。通過對振動信號濾波-解調(diào)-濾波，得到剩下包絡(luò)之后的低頻振動信號。

小波分析：能識別振動信號中的突變信號，可以有效的分析信號的奇異性，通過對振動信號進(jìn)行不同層次的分解來得到信號的輪廓信息和細(xì)節(jié)信息，從而獲得信號的本質(zhì)信息及識別故障特征信號和干擾信號。

目前，利用滾動軸承振動信號實(shí)現(xiàn)故障檢測與診斷主要有兩個(gè)途徑＼[3＼]：

（1）機(jī)理分析—以隨機(jī)共振和小波分析為常用方法。

隨機(jī)共振方法：當(dāng)噪聲強(qiáng)度從小到大逐漸增加時(shí)，輸出信噪比非但不降低，反而大幅度增加，并且存在著某一最佳輸入噪聲強(qiáng)度，使系統(tǒng)的輸出信噪比達(dá)到一個(gè)峰值，此時(shí)輸入信號、噪聲以及系統(tǒng)非線性三者之間達(dá)到最佳的匹配關(guān)系，形成所謂的非線性系統(tǒng)的協(xié)作共振現(xiàn)象。該方法可以不用消除噪聲，通過增加噪聲強(qiáng)度來提高有用信號的比例，提高了信號的信噪比，從而提高信號質(zhì)量和故障診斷的正確率。但是由于其輸出結(jié)果具有隨機(jī)性，從而借鑒遺傳進(jìn)化算法和免疫選擇算法提出了基于遺傳免疫粒子群優(yōu)化的隨機(jī)共振算法。

小波分析方法：非平穩(wěn)信號分析的有效工具，但是由于信號檢測時(shí)因?yàn)檫x擇小波基函數(shù)的不同而造成結(jié)果差異，且構(gòu)造理想的小波困難，從而提出了第二代小波變換。

（2）智能診斷—以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)為常用方法。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法：以其特有的非線性適應(yīng)性信息處理能力，推動人工智能與信息處理技術(shù)發(fā)展。從分布存儲、并行處理、自學(xué)習(xí)、自組織以及非線性映射等優(yōu)點(diǎn)出發(fā)與其他技術(shù)的結(jié)合，如在與小波分析等結(jié)合，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷方法。

支持向量機(jī)：正因軸承故障屬于小樣本事件，從而引進(jìn)解決小樣本、非線性及高維模式識別中表現(xiàn)出許多特有優(yōu)勢的支持向量機(jī)（SVM），結(jié)合參數(shù)優(yōu)化，來對軸承進(jìn)行故障診斷。

3滾動軸承的維護(hù)

滾動軸承的壽命的長短不僅與它的材料和加工工藝有關(guān)，而且與其在參與工作時(shí)的維護(hù)（如裝拆方式和潤滑方式）有關(guān)。滾動軸承是重要的旋轉(zhuǎn)精密零件，如果裝拆時(shí)不規(guī)范會導(dǎo)致其精度下降，甚至可能會有軸承及其零件損壞，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。所以正確的使用和維護(hù)是其正常工作、延長壽命的保證。＼[4＼]

3.1滾動軸承的裝配與拆卸

為了讓軸承有良好的工況，同時(shí)也可以延長機(jī)器使用壽命，在軸承的裝配時(shí)需要調(diào)整軸承與相配軸（或者孔）的同軸度及軸承的預(yù)緊度。同軸度是軸承位置誤差的重要指標(biāo)，其精度的高低等級直接影響軸承與其它裝配的精度及正常工作。而對于預(yù)緊的軸承，其在承受同樣的載荷時(shí)可以提高軸承的支持剛度，也可以補(bǔ)償軸承工作中一定的磨損。在裝拆的過程中，裝拆力要均勻?qū)ΨQ的施加在座圈端面上，不讓滾動體受過大的載荷。

3.2滾動軸承的潤滑

滾動軸承能否正常工作的必要條件是潤滑。選擇適當(dāng)?shù)臐櫥绞綄τ诜乐菇饘俦砻嬷苯咏佑|、減少摩擦和磨損；同時(shí)，還可以有散熱作用、密封作用和防銹的作用；能緩和沖擊、減振和降低噪聲。即潤滑可以延長滾動軸承疲勞壽命。

由于滾動軸承的工況的不同，選擇正確的潤滑方式很重要。而其常用潤滑方式有三種：油潤滑、脂潤滑、固體潤滑。最常用的是脂潤滑，其具有密封的作用且不易流失，油膜強(qiáng)度高，滿足高承載能力的要求。油潤滑雖然有防塵和密封的要求，但是其以摩擦系數(shù)小且具有冷卻、散熱的作用，廣泛應(yīng)用于高速、高溫的工作條件下。對于固體潤滑而言，是指在潤滑脂里加入一些固體潤滑劑而形成潤滑膜，起自潤滑的作用，這是對潤滑條件提高的表現(xiàn)。

4總結(jié)

制造業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)的背景下，機(jī)械設(shè)備向重型化、精密化、智能化、產(chǎn)業(yè)鏈化方向發(fā)展，滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零件，其能否正常的工作直接關(guān)系整個(gè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)重時(shí)也將帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，所以對滾動軸承的故障檢測有重要研究意義。通過故障檢測明確故障模式來對滾動軸承進(jìn)行維護(hù)，著重滾動軸承的早期故障檢測、智能化分析和研發(fā)完善的診斷系統(tǒng)，或者以規(guī)范的后續(xù)維護(hù)來延長軸承的壽命。

參考文獻(xiàn)：

＼[1＼]李俊卿.滾動軸承故障診斷技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用＼[D＼].鄭州，鄭州大學(xué).2010

＼[2＼]孔亞林.基于振動信號的滾動軸承故障診斷方法研究＼[D＼].大連，大連理工大學(xué)

＼[3＼]楊柳松.基于小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滾動軸承故障診斷方法的研究＼[D＼]. 哈爾濱，東北林業(yè)大學(xué)

＼[4＼]劉曉瑞.滾動軸承的正確使用與維護(hù)＼[J＼].機(jī)械管理開發(fā)，2009（2）.endprint

摘要滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵零件，對其故障診斷及維護(hù)來減小經(jīng)濟(jì)損失、延長使用壽命具有十分重要的意義。以故障檢測確定失效模式，針對其失效模式的特點(diǎn)提出解決方案使軸承正常工作。同時(shí)做好滾動軸承的維護(hù)，提高其使用價(jià)值，將為機(jī)械制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和低風(fēng)險(xiǎn)的保障。

關(guān)鍵詞滾動軸承失效模式故障診斷維護(hù)

0前言

滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要構(gòu)成部分，是機(jī)械設(shè)備故障觸發(fā)點(diǎn)最集中的位置之一。對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言雖然其有繁多的故障形式，但是滾動軸承引起的故障就約占其三分之一，所以滾動軸承能否正常的運(yùn)行對整機(jī)性能有直接的影響。隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，機(jī)械設(shè)備也向精密、高速、智能化方向發(fā)展，任何一處故障都會導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)鏈條的癱瘓，從而帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，因此對滾動軸承故障的研究也具有深遠(yuǎn)的意義。通過對其失效形式、故障的診斷、安裝與維護(hù)的具體闡述，來概述滾動軸承故障診斷的發(fā)展前景。

1滾動軸承的失效模式

滾動軸承故障的診斷就是對其故障時(shí)失效模式的診斷。通過各模式的失效特征，對滾動軸承的故障診斷明確其故障位置和損傷程度，從而及時(shí)的更換軸承，避免機(jī)械重大故障的發(fā)生，降低經(jīng)濟(jì)損失。提早維護(hù)延長軸承的使用壽命。＼[1＼]

滾動軸承按失效模式的形成分為兩類：一類是以軸承元件的點(diǎn)蝕、裂紋、剝落和擦傷為損傷類的故障；一類是異物落入的磨料磨損或者潤滑不良元件表面，直接接觸造成磨損的磨損類故障。通過下表可以清楚的了解滾動軸承的失效模式及其產(chǎn)生的原因。 表滾動軸承失效模式及其產(chǎn)生原因失效模式產(chǎn)生原因疲勞剝落滾道表面由于交變載荷作用、表面質(zhì)量不高、潤滑不良、相對滑動等造成材料表面結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生微裂紋并傳播，從而發(fā)展為表面明顯的微剝落。磨損由于機(jī)械原因、不充分潤滑或者雜質(zhì)異物的侵入，導(dǎo)致表面精度破壞和磨損。塑性變形軸承在沖擊載荷、靜載荷、異物入侵的影響下在表面形成凹痕或者劃痕，從而引起表面剝落，在載荷累積或超載作用下產(chǎn)生塑性變形。腐蝕水或空氣中的水引起表面化學(xué)腐蝕、較大電流通過形成的電腐蝕、軸承套在座孔或者軸頸上相對運(yùn)動造成的微振腐蝕。斷裂載荷過大和疲勞引起的軸承零件的裂紋或破裂。膠合在潤滑不良、高速、重載、高溫、啟動加速度過大等情況下，零件摩擦發(fā)熱在極短時(shí)間產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致表面灼燒或者表面金屬粘貼到另一處表面上。2滾動軸承的診斷方法

基于滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中不可替代的重要部件，繼而對其研究的重要性也得到了顯著的體現(xiàn)。我國從20世紀(jì)80年代開始對軸承的故障診斷方法進(jìn)行研究，借助近幾年來的計(jì)算機(jī)與智能化的快速發(fā)展，也給該領(lǐng)域提供源源不斷的新的技術(shù)方法和先進(jìn)的理論基礎(chǔ)，讓故障診斷進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。

滾動軸承的故障診斷最常見的方法有＼[2＼]：振動分析法，噪聲分析法，油樣分析法，溫度分析法，油膜分析法，聲發(fā)射診斷法等。但是以實(shí)用、有效為出發(fā)點(diǎn)，振動分析法比其他的檢測方法能更好的應(yīng)用于滾動軸承的檢測和故障診斷。在滾動軸承中常用的振動信號故障診斷方法有：

倒頻譜分析（二次頻譜分析）：通過對倒頻譜與典型故障的振動信號功率譜對比分析，從而將復(fù)雜的頻率成分和噪聲區(qū)分出來，能較好的辨別故障特征頻率。

時(shí)頻特征參數(shù)分析：對時(shí)域的特征參數(shù)（有效值、峰值、峰值因子、峭度指標(biāo)等）分析，來對滾動軸承進(jìn)行診斷。

頻域特征參數(shù)分析：通過描述功率譜中譜能量分布的分散程度和主頻帶位置的變化來描述信號的頻域特征。

沖擊脈沖法（廣泛應(yīng)用于工廠之中）：以軸承缺陷運(yùn)行引起的脈沖性振動的強(qiáng)弱來反映故障的程度。

包絡(luò)分析法SPM（目前診斷軸承和齒輪故障最有效的方法之一）：是一種濾波檢波的振動信號處理方法。通過對振動信號濾波-解調(diào)-濾波，得到剩下包絡(luò)之后的低頻振動信號。

小波分析：能識別振動信號中的突變信號，可以有效的分析信號的奇異性，通過對振動信號進(jìn)行不同層次的分解來得到信號的輪廓信息和細(xì)節(jié)信息，從而獲得信號的本質(zhì)信息及識別故障特征信號和干擾信號。

目前，利用滾動軸承振動信號實(shí)現(xiàn)故障檢測與診斷主要有兩個(gè)途徑＼[3＼]：

（1）機(jī)理分析—以隨機(jī)共振和小波分析為常用方法。

隨機(jī)共振方法：當(dāng)噪聲強(qiáng)度從小到大逐漸增加時(shí)，輸出信噪比非但不降低，反而大幅度增加，并且存在著某一最佳輸入噪聲強(qiáng)度，使系統(tǒng)的輸出信噪比達(dá)到一個(gè)峰值，此時(shí)輸入信號、噪聲以及系統(tǒng)非線性三者之間達(dá)到最佳的匹配關(guān)系，形成所謂的非線性系統(tǒng)的協(xié)作共振現(xiàn)象。該方法可以不用消除噪聲，通過增加噪聲強(qiáng)度來提高有用信號的比例，提高了信號的信噪比，從而提高信號質(zhì)量和故障診斷的正確率。但是由于其輸出結(jié)果具有隨機(jī)性，從而借鑒遺傳進(jìn)化算法和免疫選擇算法提出了基于遺傳免疫粒子群優(yōu)化的隨機(jī)共振算法。

小波分析方法：非平穩(wěn)信號分析的有效工具，但是由于信號檢測時(shí)因?yàn)檫x擇小波基函數(shù)的不同而造成結(jié)果差異，且構(gòu)造理想的小波困難，從而提出了第二代小波變換。

（2）智能診斷—以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)為常用方法。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法：以其特有的非線性適應(yīng)性信息處理能力，推動人工智能與信息處理技術(shù)發(fā)展。從分布存儲、并行處理、自學(xué)習(xí)、自組織以及非線性映射等優(yōu)點(diǎn)出發(fā)與其他技術(shù)的結(jié)合，如在與小波分析等結(jié)合，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷方法。

支持向量機(jī)：正因軸承故障屬于小樣本事件，從而引進(jìn)解決小樣本、非線性及高維模式識別中表現(xiàn)出許多特有優(yōu)勢的支持向量機(jī)（SVM），結(jié)合參數(shù)優(yōu)化，來對軸承進(jìn)行故障診斷。

3滾動軸承的維護(hù)

滾動軸承的壽命的長短不僅與它的材料和加工工藝有關(guān)，而且與其在參與工作時(shí)的維護(hù)（如裝拆方式和潤滑方式）有關(guān)。滾動軸承是重要的旋轉(zhuǎn)精密零件，如果裝拆時(shí)不規(guī)范會導(dǎo)致其精度下降，甚至可能會有軸承及其零件損壞，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。所以正確的使用和維護(hù)是其正常工作、延長壽命的保證。＼[4＼]

3.1滾動軸承的裝配與拆卸

為了讓軸承有良好的工況，同時(shí)也可以延長機(jī)器使用壽命，在軸承的裝配時(shí)需要調(diào)整軸承與相配軸（或者孔）的同軸度及軸承的預(yù)緊度。同軸度是軸承位置誤差的重要指標(biāo)，其精度的高低等級直接影響軸承與其它裝配的精度及正常工作。而對于預(yù)緊的軸承，其在承受同樣的載荷時(shí)可以提高軸承的支持剛度，也可以補(bǔ)償軸承工作中一定的磨損。在裝拆的過程中，裝拆力要均勻?qū)ΨQ的施加在座圈端面上，不讓滾動體受過大的載荷。

3.2滾動軸承的潤滑

滾動軸承能否正常工作的必要條件是潤滑。選擇適當(dāng)?shù)臐櫥绞綄τ诜乐菇饘俦砻嬷苯咏佑|、減少摩擦和磨損；同時(shí)，還可以有散熱作用、密封作用和防銹的作用；能緩和沖擊、減振和降低噪聲。即潤滑可以延長滾動軸承疲勞壽命。

由于滾動軸承的工況的不同，選擇正確的潤滑方式很重要。而其常用潤滑方式有三種：油潤滑、脂潤滑、固體潤滑。最常用的是脂潤滑，其具有密封的作用且不易流失，油膜強(qiáng)度高，滿足高承載能力的要求。油潤滑雖然有防塵和密封的要求，但是其以摩擦系數(shù)小且具有冷卻、散熱的作用，廣泛應(yīng)用于高速、高溫的工作條件下。對于固體潤滑而言，是指在潤滑脂里加入一些固體潤滑劑而形成潤滑膜，起自潤滑的作用，這是對潤滑條件提高的表現(xiàn)。

4總結(jié)

制造業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)的背景下，機(jī)械設(shè)備向重型化、精密化、智能化、產(chǎn)業(yè)鏈化方向發(fā)展，滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零件，其能否正常的工作直接關(guān)系整個(gè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)重時(shí)也將帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，所以對滾動軸承的故障檢測有重要研究意義。通過故障檢測明確故障模式來對滾動軸承進(jìn)行維護(hù)，著重滾動軸承的早期故障檢測、智能化分析和研發(fā)完善的診斷系統(tǒng)，或者以規(guī)范的后續(xù)維護(hù)來延長軸承的壽命。

參考文獻(xiàn)：

＼[1＼]李俊卿.滾動軸承故障診斷技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用＼[D＼].鄭州，鄭州大學(xué).2010

＼[2＼]孔亞林.基于振動信號的滾動軸承故障診斷方法研究＼[D＼].大連，大連理工大學(xué)

＼[3＼]楊柳松.基于小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滾動軸承故障診斷方法的研究＼[D＼]. 哈爾濱，東北林業(yè)大學(xué)

＼[4＼]劉曉瑞.滾動軸承的正確使用與維護(hù)＼[J＼].機(jī)械管理開發(fā)，2009（2）.endprint

摘要滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵零件，對其故障診斷及維護(hù)來減小經(jīng)濟(jì)損失、延長使用壽命具有十分重要的意義。以故障檢測確定失效模式，針對其失效模式的特點(diǎn)提出解決方案使軸承正常工作。同時(shí)做好滾動軸承的維護(hù)，提高其使用價(jià)值，將為機(jī)械制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和低風(fēng)險(xiǎn)的保障。

關(guān)鍵詞滾動軸承失效模式故障診斷維護(hù)

0前言

滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要構(gòu)成部分，是機(jī)械設(shè)備故障觸發(fā)點(diǎn)最集中的位置之一。對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言雖然其有繁多的故障形式，但是滾動軸承引起的故障就約占其三分之一，所以滾動軸承能否正常的運(yùn)行對整機(jī)性能有直接的影響。隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，機(jī)械設(shè)備也向精密、高速、智能化方向發(fā)展，任何一處故障都會導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)鏈條的癱瘓，從而帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，因此對滾動軸承故障的研究也具有深遠(yuǎn)的意義。通過對其失效形式、故障的診斷、安裝與維護(hù)的具體闡述，來概述滾動軸承故障診斷的發(fā)展前景。

1滾動軸承的失效模式

滾動軸承故障的診斷就是對其故障時(shí)失效模式的診斷。通過各模式的失效特征，對滾動軸承的故障診斷明確其故障位置和損傷程度，從而及時(shí)的更換軸承，避免機(jī)械重大故障的發(fā)生，降低經(jīng)濟(jì)損失。提早維護(hù)延長軸承的使用壽命。＼[1＼]

滾動軸承按失效模式的形成分為兩類：一類是以軸承元件的點(diǎn)蝕、裂紋、剝落和擦傷為損傷類的故障；一類是異物落入的磨料磨損或者潤滑不良元件表面，直接接觸造成磨損的磨損類故障。通過下表可以清楚的了解滾動軸承的失效模式及其產(chǎn)生的原因。 表滾動軸承失效模式及其產(chǎn)生原因失效模式產(chǎn)生原因疲勞剝落滾道表面由于交變載荷作用、表面質(zhì)量不高、潤滑不良、相對滑動等造成材料表面結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生微裂紋并傳播，從而發(fā)展為表面明顯的微剝落。磨損由于機(jī)械原因、不充分潤滑或者雜質(zhì)異物的侵入，導(dǎo)致表面精度破壞和磨損。塑性變形軸承在沖擊載荷、靜載荷、異物入侵的影響下在表面形成凹痕或者劃痕，從而引起表面剝落，在載荷累積或超載作用下產(chǎn)生塑性變形。腐蝕水或空氣中的水引起表面化學(xué)腐蝕、較大電流通過形成的電腐蝕、軸承套在座孔或者軸頸上相對運(yùn)動造成的微振腐蝕。斷裂載荷過大和疲勞引起的軸承零件的裂紋或破裂。膠合在潤滑不良、高速、重載、高溫、啟動加速度過大等情況下，零件摩擦發(fā)熱在極短時(shí)間產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致表面灼燒或者表面金屬粘貼到另一處表面上。2滾動軸承的診斷方法

基于滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中不可替代的重要部件，繼而對其研究的重要性也得到了顯著的體現(xiàn)。我國從20世紀(jì)80年代開始對軸承的故障診斷方法進(jìn)行研究，借助近幾年來的計(jì)算機(jī)與智能化的快速發(fā)展，也給該領(lǐng)域提供源源不斷的新的技術(shù)方法和先進(jìn)的理論基礎(chǔ)，讓故障診斷進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。

滾動軸承的故障診斷最常見的方法有＼[2＼]：振動分析法，噪聲分析法，油樣分析法，溫度分析法，油膜分析法，聲發(fā)射診斷法等。但是以實(shí)用、有效為出發(fā)點(diǎn)，振動分析法比其他的檢測方法能更好的應(yīng)用于滾動軸承的檢測和故障診斷。在滾動軸承中常用的振動信號故障診斷方法有：

倒頻譜分析（二次頻譜分析）：通過對倒頻譜與典型故障的振動信號功率譜對比分析，從而將復(fù)雜的頻率成分和噪聲區(qū)分出來，能較好的辨別故障特征頻率。

時(shí)頻特征參數(shù)分析：對時(shí)域的特征參數(shù)（有效值、峰值、峰值因子、峭度指標(biāo)等）分析，來對滾動軸承進(jìn)行診斷。

頻域特征參數(shù)分析：通過描述功率譜中譜能量分布的分散程度和主頻帶位置的變化來描述信號的頻域特征。

沖擊脈沖法（廣泛應(yīng)用于工廠之中）：以軸承缺陷運(yùn)行引起的脈沖性振動的強(qiáng)弱來反映故障的程度。

包絡(luò)分析法SPM（目前診斷軸承和齒輪故障最有效的方法之一）：是一種濾波檢波的振動信號處理方法。通過對振動信號濾波-解調(diào)-濾波，得到剩下包絡(luò)之后的低頻振動信號。

小波分析：能識別振動信號中的突變信號，可以有效的分析信號的奇異性，通過對振動信號進(jìn)行不同層次的分解來得到信號的輪廓信息和細(xì)節(jié)信息，從而獲得信號的本質(zhì)信息及識別故障特征信號和干擾信號。

目前，利用滾動軸承振動信號實(shí)現(xiàn)故障檢測與診斷主要有兩個(gè)途徑＼[3＼]：

（1）機(jī)理分析—以隨機(jī)共振和小波分析為常用方法。

隨機(jī)共振方法：當(dāng)噪聲強(qiáng)度從小到大逐漸增加時(shí)，輸出信噪比非但不降低，反而大幅度增加，并且存在著某一最佳輸入噪聲強(qiáng)度，使系統(tǒng)的輸出信噪比達(dá)到一個(gè)峰值，此時(shí)輸入信號、噪聲以及系統(tǒng)非線性三者之間達(dá)到最佳的匹配關(guān)系，形成所謂的非線性系統(tǒng)的協(xié)作共振現(xiàn)象。該方法可以不用消除噪聲，通過增加噪聲強(qiáng)度來提高有用信號的比例，提高了信號的信噪比，從而提高信號質(zhì)量和故障診斷的正確率。但是由于其輸出結(jié)果具有隨機(jī)性，從而借鑒遺傳進(jìn)化算法和免疫選擇算法提出了基于遺傳免疫粒子群優(yōu)化的隨機(jī)共振算法。

小波分析方法：非平穩(wěn)信號分析的有效工具，但是由于信號檢測時(shí)因?yàn)檫x擇小波基函數(shù)的不同而造成結(jié)果差異，且構(gòu)造理想的小波困難，從而提出了第二代小波變換。

（2）智能診斷—以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)為常用方法。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法：以其特有的非線性適應(yīng)性信息處理能力，推動人工智能與信息處理技術(shù)發(fā)展。從分布存儲、并行處理、自學(xué)習(xí)、自組織以及非線性映射等優(yōu)點(diǎn)出發(fā)與其他技術(shù)的結(jié)合，如在與小波分析等結(jié)合，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷方法。

支持向量機(jī)：正因軸承故障屬于小樣本事件，從而引進(jìn)解決小樣本、非線性及高維模式識別中表現(xiàn)出許多特有優(yōu)勢的支持向量機(jī)（SVM），結(jié)合參數(shù)優(yōu)化，來對軸承進(jìn)行故障診斷。

3滾動軸承的維護(hù)

滾動軸承的壽命的長短不僅與它的材料和加工工藝有關(guān)，而且與其在參與工作時(shí)的維護(hù)（如裝拆方式和潤滑方式）有關(guān)。滾動軸承是重要的旋轉(zhuǎn)精密零件，如果裝拆時(shí)不規(guī)范會導(dǎo)致其精度下降，甚至可能會有軸承及其零件損壞，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。所以正確的使用和維護(hù)是其正常工作、延長壽命的保證。＼[4＼]

3.1滾動軸承的裝配與拆卸

為了讓軸承有良好的工況，同時(shí)也可以延長機(jī)器使用壽命，在軸承的裝配時(shí)需要調(diào)整軸承與相配軸（或者孔）的同軸度及軸承的預(yù)緊度。同軸度是軸承位置誤差的重要指標(biāo)，其精度的高低等級直接影響軸承與其它裝配的精度及正常工作。而對于預(yù)緊的軸承，其在承受同樣的載荷時(shí)可以提高軸承的支持剛度，也可以補(bǔ)償軸承工作中一定的磨損。在裝拆的過程中，裝拆力要均勻?qū)ΨQ的施加在座圈端面上，不讓滾動體受過大的載荷。

3.2滾動軸承的潤滑

滾動軸承能否正常工作的必要條件是潤滑。選擇適當(dāng)?shù)臐櫥绞綄τ诜乐菇饘俦砻嬷苯咏佑|、減少摩擦和磨損；同時(shí)，還可以有散熱作用、密封作用和防銹的作用；能緩和沖擊、減振和降低噪聲。即潤滑可以延長滾動軸承疲勞壽命。

由于滾動軸承的工況的不同，選擇正確的潤滑方式很重要。而其常用潤滑方式有三種：油潤滑、脂潤滑、固體潤滑。最常用的是脂潤滑，其具有密封的作用且不易流失，油膜強(qiáng)度高，滿足高承載能力的要求。油潤滑雖然有防塵和密封的要求，但是其以摩擦系數(shù)小且具有冷卻、散熱的作用，廣泛應(yīng)用于高速、高溫的工作條件下。對于固體潤滑而言，是指在潤滑脂里加入一些固體潤滑劑而形成潤滑膜，起自潤滑的作用，這是對潤滑條件提高的表現(xiàn)。

4總結(jié)

制造業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)的背景下，機(jī)械設(shè)備向重型化、精密化、智能化、產(chǎn)業(yè)鏈化方向發(fā)展，滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零件，其能否正常的工作直接關(guān)系整個(gè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)重時(shí)也將帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，所以對滾動軸承的故障檢測有重要研究意義。通過故障檢測明確故障模式來對滾動軸承進(jìn)行維護(hù)，著重滾動軸承的早期故障檢測、智能化分析和研發(fā)完善的診斷系統(tǒng)，或者以規(guī)范的后續(xù)維護(hù)來延長軸承的壽命。

參考文獻(xiàn)：

＼[1＼]李俊卿.滾動軸承故障診斷技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用＼[D＼].鄭州，鄭州大學(xué).2010

＼[2＼]孔亞林.基于振動信號的滾動軸承故障診斷方法研究＼[D＼].大連，大連理工大學(xué)

＼[3＼]楊柳松.基于小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滾動軸承故障診斷方法的研究＼[D＼]. 哈爾濱，東北林業(yè)大學(xué)

＼[4＼]劉曉瑞.滾動軸承的正確使用與維護(hù)＼[J＼].機(jī)械管理開發(fā)，2009（2）.endprint