以下是最常見的軸承故障類型及其在頻譜圖中的識別特征:
外圈故障:頻譜中可見多個外圈故障頻率(BPFO)的諧波峰值,通常為 8 到 10 個諧波。
內(nèi)圈故障:頻譜中出現(xiàn)多個內(nèi)圈故障頻率(BPFI)的諧波(通常也是 8 到 10 個諧波),并伴有以 1x RPM 為間隔的側(cè)帶調(diào)制。
滾動體(球或滾子)故障:頻譜中出現(xiàn)滾動體故障頻率(BSF)的多個諧波。最大幅值的諧波通常對應(yīng)于劣化滾動體的數(shù)量。這類故障往往會伴隨滾道(道面)上的損傷。
保持架故障:頻譜中出現(xiàn)保持架故障頻率(FTF)及其諧波。保持架故障通常伴隨有滾道損傷,FTF 也可能調(diào)制這些故障頻率,導致頻率的和頻與差頻出現(xiàn)。
多部件故障:軸承中多個部件劣化非常常見,頻譜中將會同時出現(xiàn)多個故障頻率及其對應(yīng)諧波。
松動故障(Looseness) 可分為以下幾種情況:
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軸承內(nèi)部游隙過大:頻譜中出現(xiàn)同步振動(轉(zhuǎn)速頻率的整數(shù)倍)、亞同步振動(如 0.5x RPM)和非同步振動(如 1.5x RPM、2.5x RPM、3.5x RPM 等)。有時這些頻率還會被 FTF 調(diào)制。
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軸與軸承之間松動:頻譜中出現(xiàn)多個轉(zhuǎn)速頻率的諧波,通常以 3x RPM 為主峰值。
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軸承與機殼之間松動:出現(xiàn)多個旋轉(zhuǎn)頻率的諧波,1x 和 4x RPM 的峰值最為明顯。
軸承對中不良(Misalignment):如同在“對中不良”章節(jié)所述,該類頻譜特征表現(xiàn)為多個旋轉(zhuǎn)頻率諧波,最顯著的頻率通常為 NB × RPM,其中 NB 為軸承中的滾動體個數(shù)。
潤滑不良:潤滑問題表現(xiàn)為高頻振動(通常在 1 kHz 至 20 kHz 之間),頻譜中出現(xiàn)一組組間隔有序的峰值帶,這是由于軸承在該頻段的固有頻率被激發(fā)所致。
上圖:外圈故障
上圖:內(nèi)圈故障
上圖:滾動體(球或滾子)故障
上圖:保持架故障
外圈故障示例
保持架損傷示例
嚴重劣化狀態(tài)下的軸承
軸承故障的演變過程
軸承狀態(tài)分析的頻率帶區(qū)
將頻譜的整體值劃分為多個頻率帶區(qū),有助于我們提前識別常見問題的頻率分布范圍,甚至在觀察具體頻譜和波形之前就初步判斷問題所在。針對典型機械設(shè)備,若目標是同時監(jiān)測低頻/中頻問題(如不平衡、不對中、松動等)與高頻問題(如軸承故障),建議采用下表所列的頻率帶區(qū):
| 頻譜參數(shù) | 頻帶范圍 |
| 不平衡、不對中、松動、摩擦及皮帶磨損 | 1.5 到 2.5× RPM |
| 不對中和松動 | 1.5× 到 2.5× RPM |
| 松動、不對中和 BSF | 2.5 到 4.5× RPM |
| BPFO、BPFI 和 BSF 的一階諧波 | 4.5 到 20.5× RPM |
| 軸承故障頻率的高階諧波,以及電氣問題相關(guān)頻率 | 20.5 到 50× RPM |
| 高頻頻譜帶(以加速度單位 G 表示),用于識別早期軸承劣化、氣蝕或潤滑不足 | 1 到 20 kHz |


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