滾動軸承的故障防治與診斷

文/董湛，淮南礦業集團朱集東煤礦

1 前言

滾動軸承是將運轉的軸與軸座之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成，內圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內圈和外圈之間，其形狀大小和數量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使滾動體均勻分布，防止滾動體脫落，引導滾動體旋轉起潤滑作用。

滾動軸承是機械設備中最重要的零件之一,它的運行狀態是否正常往往直接影響到整臺機器的性能,如精度、可靠性、壽命等。在機械設備運轉過程中，多種原因能造成滾動軸承出現故障，影響設備的正常運轉。下面，本文將對煤礦機械滾動軸承故障的防治與故障診斷做個簡要地探討。

2 煤礦機械滾動軸承的故障防治

任何機器零件都是有一定的使用壽命，滾動軸承也不例外，在正常情況下也必須定期更換。但是，調研結果表明，很多滾動軸承根本未達到其預期的工作壽命，幾個月，甚至幾天便損壞。防治滾動軸承出現故障，可以采取以下措施。

2.1 嚴把進貨質量關

必須要控制軸承質量。以SKF軸承為例，由于不可靠的供貨渠道、不嚴格的進貨質量檢查等原因，致使一些假冒的SKF劣質軸承進入煤礦大修設備中，這必將造成軸承的過早失效，給機器帶來極大的隱患。因此，必須建立正當的、可靠的和穩定的供貨渠道，健全進貨時和維修裝配前的軸承質量檢驗制度，把質量不合格的軸承排除在外。

2.2 加強對軸承狀態的監測和日常的維護

軸承良好的工作狀態是保證機器可靠運行的一個重要方面。盡管各單位對機電設備的維護均制訂有規章制度，但一些單位執行不得力，當生產與維護發生矛盾時，總是以生產為主，延誤及時的維護，致使軸承帶病工作，加強的軸承的損壞，甚至造成惡性事故。

2.3 合理管理軸承潤滑

合理的潤滑是保證軸承正常工作的有效措施，它可減少軸承的磨損，增加軸承能力和使用壽命。煤礦機械大多數屬于中、低速、重載設備，對軸承的潤滑脂或潤滑油的類型及注人時也應提出相應的要求，必須合理地使用。然而，一些單位對該問缺乏應有的認識，管理不善，造成油脂的不正確代用或亂用，使軸承壽命大大降低。這一問題，必須引起重視。

2.4 正確調整軸承的間隙

合理的軸承間隙是保證工作可靠性和迥轉精度的關鍵問題，必須根據機器的工況條件，考慮到熱變形、受力變形等因素正確調整。間隙過小會造成軸承過熱，軸件熱伸長得不到補償而彎曲和軸向負加載荷增大等弊病間隙過大，除造成轉軸徑向跳動、軸向竄動加大，還會引起軸承滾動體受力嚴重不均勻，致使軸承過早損壞。此外，位于非承載區的滾動體由于間隙過大，其自轉、公轉狀態將惡化，給保持架帶來附加力，往往會造成保持架損壞。因此，必須高度重視軸承間隙的調整工作，設計、制造部門應制訂出有關機器軸承間隙的合理數值及調整、檢驗方法、以指導使用單位的維修工作。

3 煤礦機械滾動軸承的故障診斷

3.1 精密診斷法

如需確認軸承故障的程度及軸承故障的具體部位，并需研究故障產生的原因及發展趨勢等，就需要采用精密診斷法測試其系統圖。在運轉的設備中,軸承承受各種動載荷將引起振動,從而對機組的壽命、可靠性有重要影響；另外,振動是最重要的信息來源,是機械設備運行狀態信息的載體,它蘊含了豐富的機械設備異常或故障信息,振動特征是機械設備運行狀態特征的本質反映。通過振動測試對機械設備或結構的運行狀態和可能出現的故障提出預測、計、判斷,并為設備的更換和修復乃至生產過程提供決策依據。

壓電式加速度計是一個傳感器，將軸承座上的振動信號拾出經電荷放大器進行放大，這時所得到的信號中即有軸承損傷所激發的高頻共振信號，也有機器的振動信號以及干擾信號，這時信號的信噪比很小，有用的高頻共振衰減信號淹沒在強大的低頻振動信號當中。當通過高通濾波器以后，僅留下了高頻衰減振蕩信號，這樣大大提高了信噪比，又經過包絡線檢波器，這時高頻振蕩信號變為了低頻周期信號，最后再經頻譜分析儀對其進行頻譜分析。通過所得出信息，可找到軸承故障。特征頻率根據這些頻率與軸承損傷沖擊重復頻率相比較，就能分析出軸承故障的部位，再根據這些頻率所對應的幅值的大小，便可判斷出軸承故障的程度。

目前國內外已開發出了振動數據采集器，將以上的測試系統的各部分都集中為一臺儀器之中，其中得到包絡解調信號后，經轉換送入單片機內，利用軟件進行頻譜分析，所以使用起來十分方便。

3.2 簡易診斷法

進行軸承精密診斷所需儀器比較昂貴，需要的操作人員的素質較高，所以適宜專業人員。而在工廠生產中更實際的是車間的工人或技術人員進行軸承監測。因此除了以上所介紹的精密診斷方法外，還有一種簡易診斷法。這種方法的測試系統前一部分與精密診斷一樣，只不過通過共振解調以后，不進行頻譜分析，而是通過共振解調波的幅仇的大小來初步診斷軸承的故障程度，表示其特征量的參數稱作dBN（單位為Db.），軸承簡易診斷儀也是將測試系統的谷部分集中于一臺儀器之下，最典型的為我國航天部G33所生產的CMJ-1型沖擊脈沖計，使用這種儀器是根據所測得的dBN值來判斷軸承的故障程度，當dBN的值在0-20Db時，表示軸承無損傷或極細小損傷期。在20-35Db時為發展中的損傷期。35Db以上為損傷期。通常只要小于50Db，軸承都可使用，但當值大于50Db時，說明軸承進入了破壞期，就必須報廢而更換新軸承了。

通過大量滾動軸承故障診斷的實例說明，不論采用簡易診斷還是精密診斷，確實是軸承工作狀態監測的有利手段。當然除了共振解調法以外還有其它的方法，比如可采用光導纖維傳感器監測軸承，也可采用測溫的方法、測接觸電阻的方法以及測潤滑劑和測磨損等方法。在必要時可同時采用多種方法，互相對照、綜合分析，將會得到更加滿意的結果。