减速器中滚动轴承的故障监测研究

2014-08-11

张建国1 常英丽2
(1.郑州经济管理干部学院,郑州 450052;2.河南质量工程职业学院,河南平顶山 467001)
  摘 要:主要论述了滚动轴承的故障监测技术,通过分析滚动轴承振动信号的特征,提出了用传感器监测滚动轴承工作状态的方法和所用仪器,并提供一些实际检测结果以供参考。
  关键词:滚动轴承;振动;监测;相对标准
  1 前言
  输送机是井下运输煤常用的设备,滚动轴承是该设备中应用Z广泛的机械零件,也是Z易损坏的元件之一。减速器的许多故障都与滚动轴承有关。据统计,有关减速器的故障中,有30%是由滚动轴承引起的。滚动轴承的主要故障有:
  (1)磨损 由于滚道和滚动体的相对运动以及尘埃异物的侵入引起表面磨损。磨损的结果,配合间隙变大,表面出现刮痕或凹坑,使振动和噪声加大。
  (2)疲劳剥落 由于载荷和相对滚动作用产生疲劳剥落,在表面上出现不规则的凹坑,造成运转时的冲击载荷,使振动和噪声加大。
  (3)塑性变形 受到过大的冲击载荷、静载荷,或因热变形增加载荷,或硬度很高的异物侵入,产生凹陷和划痕。
  (4)锈蚀 有水分或腐蚀性化学物质进入,以致在轴承元件表面上产生斑痕或点蚀。
  (5)断裂 残余应力及过大的载荷引起轴承零件的破裂。
  (6)胶和 由于润滑不良,高速重载,造成高温使表面烧伤及胶和。
  轴承工作的好坏对运输机的工作状况有很大影响,轻则导致功率增大,重则造成电机及相关设备损坏,影响正常生产进行,造成很大的经济损失。因此有必要对轴承的工作状况进行监控。为了能及时发现隐患,合理安排维修时间,保证生产顺利进行,根据刮板输送机工作环境的特殊性,经过一段时间的摸索,使用传感器对滚动轴承的振动状态进行在线监测,取得了一定的成效。
  2 振动监测系统组成
  压电式加速度传感器、振动测量仪、滤波器、示波器、报警器。
  3 轴承监测原理
  滚动轴承异常时,其振动特征会发生明显变化。
  (1)疲劳剥损
  当轴承零件上产生疲劳剥落凹坑后,会产生很大的碰撞冲击。在冲击的第1阶段,在碰撞点产生很大的冲击加速度。第2阶段,构件变形产生衰减自由振动。时域信号如图1所示。
  (2)磨损
  随着磨损的进行,振动加速度峰值缓慢上升,振动信号呈现较强的随机性。
  (3)胶和
  轴承在发生胶和初期,振动加速度略有下降,随着温度的增高,振动幅度急剧上升,此时轴承表面状态已经恶化。若不采取措施,振动值还会急剧上升,发生严重的胶和现象。整个过程变化如图2所示。
  由此可见,当轴承发生故障时,振动信号会发生不同特点的变化,通过观察频域信号和时域信号的变化规律,测量振幅、脉冲能量值的变化大小,可以监控轴承的工作状态。
  4 滚动轴承振动监测方法
  监测方法有脉冲值法和幅值监测法。
  (1)正常工作时,测量振动烈度、振幅有效值或脉冲能量值,测得初始值,作为相对判断标准。
  (2)监测中的实测值与初始值比较。用振动烈度、振幅有效值分析异常状况参照表1,用脉冲值分析异常状况参照表2。
 
  5 测量注意事项
  (1)测点位置要求
  测点位置直接选在轴承座上靠近轴承承载区处,同时在测点处做好标记,以保证不会由于测点部位的不同而导致测量值的差异。
  (2)相对标准要经过多次测量求取平均值。
  6 实际检测与故障诊断的情况
  利用测量振动烈度监测40型减速器用滚动轴承工作状态,通过1a多的实际应用证明,故障发现正确率达到了90%以上。检测与诊断的结果情况如表3所示。
  7 结语
  通过对滚动轴承进行检测,使其设备维修技术及效率大大提高。本文详细阐述了振动故障的监测原理、监测方法等,为滚动轴承的监控提供了较全面的技术指导。
  参考文献:
  [1]张润林.旋转机械故障机理与诊断技术[M].北京:机械工业出版社,2002.
  [2]王江萍,等.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].西安:西北工业大学出版社,2003.
 
来源:《煤矿机械》2005年第1期