解析大型機械加工設備軸承故障的診斷方法

董晶

摘 要：軸承是大型機械加工設備的重要構件，一旦發生故障會影響加工設備功能的正常發揮，給加工企業造成一定經濟損失，因此，做好大型機械加工設備軸承故障診斷方法研究，對提高故障排除效率，減小故障損失具有重要的現實意義。本文分析大型機械加工設備常見軸承故障類型，探討相關的診斷方法，為更好的應用在生產實踐中提供參考。

關鍵詞：大型機械加工設備;軸承故障;診斷;方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.021

軸承在大型機械加工設備中發揮重要作用，不僅支撐機械旋體，而且降低其運行過程中的摩擦系數，確保其回轉精度，因此，軸承一旦發生故障，輕則導致軸承嚴重磨損，縮短加工設備使用壽命，重則導致加工設備無法正常運行，因此，做好軸承故障診斷方法研究，對提高故障排除效率具有較高的參考價值。

1 大型機械加工設備軸承常見故障

研究發現，引發大型機械加工設備軸承故障的原因較為復雜，如荷載過大、潤滑不到位、進入雜物等。另外，軸承長時間運行，導致軸承構件局部磨損，也會導致故障的發生。依據損傷程度，大型機械加工設備軸承的常見故障，主要分為以下幾類：

（1）軸承材料變形故障。軸承材料變形進一步細分為軸承塑性變形、軸承斷裂兩種故障類型。軸承運行中受到的壓力超過其承受能力，導致其出現凹坑，導致軸承運行偏離正確的運行軌道，產生較大摩擦，損壞其他構件。軸承斷料主要因其承受的荷載超過其最大承受能力。另外，軸承安裝不當、生產工藝不合理，存在質量缺陷等，也會導致斷裂故障。

（2）表面損傷故障。軸承表面損傷故障中膠合、點蝕、疲勞剝落是較為常見的故障類型。其中膠合多發生在軸承高速重載或潤滑不充分的情況下，軸承因摩擦生熱，導致溫度急劇升高，附著在其他零件之上的一種故障。軸承發生點蝕的原因主要有三種：其一，軸頸或軸承座的基座孔發生較小的位移，導致軸承表面形成火紅色、黑色銹斑;其二，當電流從軸承通過時，軸承因電擊表面凹凸不平。其三，軸承和水、酸性潤滑劑接觸，因化學腐蝕形成點蝕。在交變荷載長期作用下，在最大剪應力位置形成裂縫，使軸承表層發生剝落坑，甚至出現大片剝落情況。

（3）磨損故障。當軸承潤滑不充分，或塵埃、異物進入到軸承內部，導致滾動體和軌道出現磨損。軸承一旦磨損不僅增加軸承間隙，增加塵埃進入軸承內部的幾率，而且導致軸承運轉精度明顯降低，大大縮短軸承使用壽命。

另外，軸承生產中存在質量瑕疵或裝配工藝不當，安裝參數超出規范允許的范圍等，也會導致軸承出現相關故障，因此，采購或安裝作業時應做好大型機械加工設備安裝時的軸承質量檢查，嚴格控制安裝細節，保證安裝參數合理，安裝質量可靠。

2 大型機械加工設備軸承故障診斷方法

經大量研究與實踐，依據不同診斷對象，人們研究出了多種軸承故障診斷方法，包括油品分析法、振動分析法、噪聲分析法、溫度檢測法等，在軸承故障診斷上發揮重要作用。

（1）油品分析法。軸承運行中出現不同程度的磨損，磨損產生的微粒會進入到潤滑液中，因此，通過分析油品中微粒的含量，便可對軸承磨損情況有個基本的把握，從而判定軸承是否存在磨損故障。目前油品分析法包括鐵譜分析、光譜分析兩種方法。其中鐵譜分析法主要運用高強度磁場，有序分離出油品中的微粒。同時，借助專門的分析設備，檢測微粒的物理特性，便可從中判斷出軸承的磨損情況。光譜分析法主要分析油品中金屬的含量，實現對軸承磨損情況的判斷。油品分析法適合應用在以潤滑油為潤滑介質的軸承中。另外，該種方法容易受其他雜質的影響，限制了其進一步的推廣應用。

（2）振動分析法。振動分析法在大型機械加工設備軸承故障診斷中具有較高的使用頻率，其應用廣泛，可用于各種軸承故障診斷中。使用該種診斷方法時需要將加速度傳感器安裝在和軸承表面接觸的殼體上。通過分析采集到的振動信號，與正常軸承的振動信號進行對比，便可判斷出軸承是否處于最佳的工作狀態。振動分析法優點突出，測量工作簡單，診斷結果準確度高。

（3）噪聲分析法。眾所周知，大型機械加工設備軸承運行中不可避免的產生噪聲，通過對軸承運行中噪聲特點的分析，掌握噪聲產生規律以及特點，可判斷出軸承是否處于正常的運行狀態。噪聲分析法是一種無損檢測方法，檢測時只要采集到軸承產生的噪聲信息即可。但該種方法容易受其他噪聲影響，尤其過濾掉其他噪聲需要進行專業操作，技術性較強。

（4）溫度檢測法。軸承運行中因摩擦原因，溫度會維持在一定范圍內。研究發現，軸承的摩擦力矩、轉速、荷載等因素，都會影響軸承運行溫度，因此，通過檢測軸承溫度便可判斷軸承是否發生故障，尤其當軸承因潤滑不充分發生燒傷故障時，采用溫度檢測法可迅速進行判斷。但是溫度檢測法使用范圍有限，尤其當軸承出現的故障不能引起軸承溫度明顯變化時，檢測準確性大大降低，如剝落早期、出現輕微磨損問題時，檢測準確性大大折扣。

另外，隨著科技發展，相關理論的不斷完善，相信在不久的將來，大型機械加工設備軸承故障診斷新技術不斷出現，包括時變參數模型法、小波分析法、時頻分析法等，將會大大提高故障診斷質量與效率。

3 結論

大型機械加工設備軸承故障診斷是日常維護工作的重點，對保障加工工作的順利進行意義重大，因此，技術人員應提高認識，做好軸承故障診斷方法研究，不斷提高故障診斷質量與效率。本文通過研究得出的結論有：

（1）大型機械加工設備的軸承所處的運行環境較為復雜，一旦發生故障，做好故障的準確診斷尤為重要，可縮短故障排除效率，降低故障造成的損失，因此，技術人員應將軸承故障診斷作為重要工作加以落實。平時做好排除常見故障的經驗總結，總結出適合自己的一套診斷方法。

（2）目前大型機械加工設備軸承故障診斷方法較多，專業性強，且不同的診斷方法有著一定的適用范圍，因此，技術人員一方面，應做好不同診斷方法知識學習，掌握診斷方法應用注意事項，了解診斷方法的優缺點。另一方面，對軸承故障進行診斷時，應根據具體情況選擇合理的方法，也可綜合利用多種診斷方法，提高診斷結果準確性。

參考文獻：

[1]蔡道勇.大型機械加工設備軸承故障診斷方法研究[D].山東理工大學，2016.

[2]謝偉東，郭宇佳.大型機械加工設備軸承故障診斷方法[J].時代農機，2018，45（02）：83.

[3]李少軍.滾動軸承故障診斷的多參數融合特征提取方法研究[D].北京交通大學，2011.