挖掘机用转盘轴承早期失效的应对措施示范文本
In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each
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XX年XX月
挖掘机用转盘轴承早期失效的应对措施
示范文本
使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
造成挖掘机用转盘轴承早期失效的主要原因有二条：
一是断齿；二是滚道破坏。其中，断齿是主要原因，占
90％以上，且绝大多数发生在挖掘机出厂后六个月以内。
这不但严重困扰着轴承制造厂产品质量信誉，同时也对主
机厂产品市场造成不利影响，因此认真解决好这一问题是
轴承制造厂和主机厂的共同的目标和责任，也是双方进一
步合作共同发展的根本保证。因断齿而使转盘轴承轴承早
期失效的根本原因是什么呢？设计问题；制造问题，材质
问题；装配问题还是使用问题。透过下列现象不难发现问
题的本质之所在：
①在过去的十二年里，除挖掘机行业外，仅有一起轴承断齿记录，而且是发生在晚期。当然，挖掘机的工况较塔吊、汽车吊等其它大部分使用轴承的行业的主机工况要恶劣，回转速度较快，冲击负荷也较大，断齿的可能性相应地也大些，这也是不争的事实。因此，挖掘机用轴承的模数较同一滚道直径的其它行业主机用轴承要大一档，而且是硬齿面（一般在47HRC～58HRC之间选取不同的硬度段），基本满足了挖掘机对轴承齿轮的要求。虽然统计资料表明挖掘机用转盘轴承早期断齿的概率大于其它主机，但也仅限于极少的二、三种挖掘机上，大部分机种极少有轴承早期断齿事故发生。
③通过对多起早期断齿实物的分析研究发现，大部分断齿发生在沿齿宽方向的上半部，一半以上的断裂面与轮
齿的上端面相交，并成45°～60°左右的夹角，即使全齿脱落其裂纹也是自上而下扩张所致。齿轮受挤压而产生的塑性变形也相当明显，且上部较下部严重得多，整圈齿槽宽都有不同程度变化，从下至上、从根至顶齿槽宽递增。我们是否可以认为：造成挖掘机轴承早期断齿的作用力并非是周向回转驱动力，而是与之啮合的小齿轮对其施加的径向挤压力，且挤压时小齿轮的轴线与转盘轴承齿轮轴线不平行。该力产生于挖掘过程中地面对斗的反作用力，由于轴承有间隙的原故，与轴承内外圈分别联接的上下两部分在倾覆力矩的作用下，将发生在轴承通过大臂的轴向剖面上的相对倾斜，同时产生沿轴承径向与大臂反方向的相对位移，位移量与轴承径向间隙相当。因与轴承啮合的小齿轮安装在大臂的相反方向，当两者齿侧间隙过小时，位移尚未完成，小齿轮便压上大齿轮，这种情况下本应由转盘轴承滚道承担的负荷却由齿轮担当了，由于小齿轮是悬臂
安装原本倾斜的轴线在挤压力的反作用下进一步加剧，致使作用在大齿轮上的挤压力集中在齿宽的上部。开始齿轮由塑性变形来补偿齿侧间隙的不足，随着轴承滚道的进一步磨合，其径向间隙渐渐加大，而变形量却是有限的。通过受力分析可以看到：小齿轮对大齿轮的挤压力是地面对斗的反作用力的几倍甚至十几倍，并且作用在齿廓上的力将被再一次放大，压力角越小放大系数越大。这一经过两次放大的力足以造成大小齿轮断齿。以上分析的结论与第③条现象是吻合的。因此，笔者认为：轴承早期断齿的根本原因是与小齿轮的配合侧隙过小。建议侧隙值不小于轴承径向间隙的1.25倍。值得参改的是，我厂近期为加拿大制造的四种型号的挖掘机用转盘轴承的齿轮压力角分别为25°和27°，国内合资厂也有采用。这对提高齿轮抗径向挤压能力是有效的。
当然，诸如轴承材质缺陷；齿淬后残余内应力较大、内部有裂纹；因轴承滚道失效回转卡滞；挖掘机违章操作等也可导致轴承齿轮早期失效，但应该分布面较广且离。
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滚动轴承常见的失效形式及原因分析 滚动轴承在使用过程中由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产 生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、 电腐蚀、保持架损坏等。 一，疲劳剥落 疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。 疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面． 轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。目前对疲劳失效机理比较统一的观点有： 1、次表面起源型 次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动表面是以内部
（次表面）为起源产生的疲劳剥落。 2、表面起源型 表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。 3、工程模型 工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。 疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。具体因素如下： A、制造因素 1、产品结构设计的影响：产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。在设计时，由于各种原因，会造成产品设计与使用的不适用或脱节，甚至偏离了目标值，这种情况很容易造成产品的早期失效。 2、材料品质的影响：轴承工作时，零件滚动表面承受周期性交变载荷或冲击载荷。由于零件之间的接触面积很小，因此，会产生极高的接触应力。在接触应力反复作用下，零件工作表面将产生接触疲劳而导致金属剥落。就材料本身的品质来讲，其表面缺陷有裂纹、表面夹渣、折叠、结疤、氧化皮和毛刺等，内部缺陷有严重偏析和疏松、显微孔隙、缩孔、气泡、白点、过烧等，这些缺陷都是造成轴承早期疲劳剥落的主要原因。
转盘轴承加工工艺流程简介 1）锻件毛坯的检查 在加工前首先了解毛坯的材质、锻后状态（一般为正回火状态，查阅锻件合格证即材质书）。其次要检查毛坯是否有叠层、裂纹等缺陷。 测量毛坯外型尺寸。测量毛坯内外径、高度尺寸、计算加工余量，较准确地估算出车削加工的分刀次数。 2)车削加工 2.1 粗车：根据车削工艺图纸进行粗车加工，切削速度、切削量严格按工艺规定执行（一般切削速度为5转/分钟。切削量为10mm~12mm）。 2.2 粗车时效：轴承零件粗车完成后，采用三点支承、平放（不允许叠放），时效时间不小于48小时后才能进行精车加工。 2.3 精车轴承零件精车时，切削速度每分钟6至8转，切削量0.3~0.5毫米。 2.4 成型精车：轴承零件最后成型精车时，为防止零件变形，须将零件固定夹紧装置松开，使零件处于无受力状态，车削速度为每分钟8转、切削量为0.2毫米。 2.5 交叉、三排滚子转盘轴承内圈特别工艺：为防止交叉、三排滚子转盘轴承内圈热处理后变形。车削加工时必须进行成对加工，即滚道背靠背加工，热处理前不进行切断，热后切断成型。 2.6 热后精车：轴承内外圈热处理后，进行精车成工序、工艺规程同2.3、2.4 3)热处理— 3.1 滚道表面淬火：轴承滚道表面中频淬火，硬度不低于55HRC，硬化层深度不小于4毫米，软带宽度小于50毫米，并在相应处作“S”标记。（有时客户要求可以渗碳、渗氮、碳氮共渗等） 3.2 热后回火处理：轴承内外圈中频淬火后需在200C度温度下48小时方可出炉。以确保内应力的消失。 4)滚、铣加工— 4.1 对有内外齿的转盘轴承，磨削加工前要进行滚铣齿工序，严格按工艺要求加工，精度等级要达到8级以上。 5)钻孔— 5.1 划线：在测量零件的外型尺寸后，按图纸规定尺寸进行划线、定位工序，各孔相互差不得大于3%0。 5.2 钻孔：对照图纸检测划线尺寸，确保尺寸正确无误后再进行钻孔工序，分体内套转盘轴承安装孔应组合加工，并使软带相间180C度各孔距误差不得大于5%0
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①在过去的十二年里，除挖掘机行业外，仅有一起轴承断齿记录，而且是发生在晚期。当然，挖掘机的工况较塔吊、汽车吊等其它大部分使用轴承的行业的主机工况要恶劣，回转速度较快，冲击负荷也较大，断齿的可能性相应地也大些，这也是不争的事实。因此，挖掘机用轴承的模数较同一滚道直径的其它行业主机用轴承要大一档，而且是硬齿面（一般在47HRC～58HRC之间选取不同的硬度段），基本满足了挖掘机对轴承齿轮的要求。虽然统计资料表明挖掘机用转盘轴承早期断齿的概率大于其它主机，但也仅限于极少的二、三种挖掘机上，大部分机种极少有轴承早期断齿事故发生。 ③通过对多起早期断齿实物的分析研究发现，大部分断齿发生在沿齿宽方向的上半部，一半以上的断裂面与轮
滚动轴承故障诊断与分析Examination and analysis of serious break fault down in rolling bearing 学院：机械与汽车工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：2010020101 姓名： 学号： 指导老师：王林鸿
摘要:滚动轴承是旋转机械中应用最广的机器零件，也是最易损坏的元件之一, 旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关，轴承的工作好坏对机器的工作状态有很大的影响，其缺陷会产生设备的振动或噪声，甚至造成设备损坏。因此, 对滚动轴承故障的诊断分析, 在生产实际中尤为重要。 关键词：滚动轴承故障诊断振动 Abstract: Rolling bearing is the most widely used in rotating machinery of the machine parts, is also one of the most easily damaged components. Many of the rotating machinery fault associated with rolling bearings, bearing the work of good or bad has great influence to the working state of the machine, its defect can produce equipment of vibration or noise, and even cause equipment damage. Therefore, the diagnosis of rolling bearing fault analysis, is especially important in the practical production. Key words: rolling bearing fault diagnosis vibration 引言：滚动轴承是机器的易损件之一，据不完全统计，旋转机械的故障约有30％ 是因滚动轴承引起的，由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。如何准确判断出它的末期故障是非常重要的，可减少不必要的停机修理，延长设备的使用寿命，避免事故停机。滚动轴承在运转过程中可能会由于各种原因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等。即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况下，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损。总之，滚动轴承的故障原因是十分复杂的，因而对作为运转机械最重要件之一的轴承，进行状态检测和故障诊断具有重要的实际意义，这也是机械故障诊断领域的重点。 一滚动轴承故障诊断分析方法 1滚动轴承故障诊断传统的分析方法 1.1振动信号分析诊断 振动信号分析方法包括简易诊断法、冲击脉冲法（SPM法）、共振解调法（IFD 法）。振动诊断是检测诊断的重要工具之一。 （1）常用的简易诊断法有：振幅值诊断法，反应的是某时刻振幅的最大值，适用于表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断；波峰因素诊断法，表示的
滚动轴承的几种失效形式 滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有磨损、腐蚀、蠕动、烧伤、电蚀、尺寸变化。 一、磨损 在力的作用下，两个相互接触的金属表面相对运动产生摩擦，形成摩擦副。磨擦引起金属消耗或产生残余变形，使金属表面的形状、尺寸、组织或性能发生改变的现象称为磨损。 磨损过程包含有两物体的相互作用、黏着、擦伤、塑性变形、化学反应等几个阶段。其中物体相互作用的程度对磨损的产生和发展起着重要的作用。 磨损的基本形工有：疲劳磨损、黏着磨损、磨料（粒）磨损、微动磨损和腐蚀磨损等。 产生磨损的主要原因： A、异物通过了密封不良的装置（或密封圈）进入了轴承内部。 B、润滑不当。如润滑油中的杂质未过滤干净、润滑方式不良、润滑剂选用不当、润滑剂变质等。 C、零件接触面上的材料颗粒脱离， D、锈蚀。如，由于轴承使用温度变化产生的冷凝水、润滑剂中添加剂的腐蚀性特质等原因形成的锈蚀。 实际中多数磨损属于综合性磨损，预防对策应根据磨损的形式和机理分别采取措施。 对于微动磨损，可以采用小游隙或过盈配合来减少使用过程中的微动磨损；可在套圈与滚动体之间采用稀润滑剂润滑或分别包装来减少运输过程的微动磨损；另外，轴承应放在无振动环境下保管，或将轴承内外圈隔离存放可以防止保管过程中产生的微动磨损。
1.滚动轴承的受力分析 滚动轴承在工作中，在通过轴心线的轴向载荷（中心轴向载荷）Fa作用下，可认为各滚动体平均分担载荷，即各滚动体受力相等。当轴承在纯径向载荷Fr作用下（图6），内圈沿Fr方向移动一距离δ0，上半圈滚动体不承载，下半圈各滚动体由于个接触点上的弹性变形量不同承受不同的载荷，处于Fr作用线最下位置的滚动体承载最大，其值近似为5Fr/Z（点接触轴承）或4.6Fr/Z（线接触轴承），Z为轴承滚动体总数，远离作用线的各滚动体承载逐渐减小。对于内外圈相对转动的滚动轴承，滚动体的位置是不断变化的，因此，每个滚动体所受的径向载荷是变载荷。 图6滚动轴承径向载荷的分析图7角接触轴承的载荷作用中心 2.滚动轴承的载荷计算 （1）滚动轴承的径向载荷计算 一般轴承径向载荷Fr作用中心O的位置为轴承宽度中点。 角接触轴承径向载荷作用中心O的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点，如图7所示。角接触球轴承、圆锥滚子轴承载荷中心与轴承外侧端面的距离a可由直接从手册查得。 接触角α及直径D，越大，载荷作用中心距轴承宽度中点越远。为了简化计算，常假设载荷中心就在轴承宽度中点，但这对于跨距较小的轴，误差较大，不宜随便简化。
图8角接触轴承受径向载荷产生附加轴向力 1)滚动轴承的轴向载荷计算 当作用于轴系上的轴向工作合力为FA，则轴系中受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=FA，不受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=0。但角接触轴承的轴向载荷不能这样计算。 角接触轴承受径向载荷Fr时，会产生附加轴向力FS。图8所示轴承下半圈第i个球受径向力Fri。由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角α，通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri；和轴向分力FSi。各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力FS。按一半滚动体受力进行分析，有 FS ≈ 1.25 Frtan α(1) 计算各种角接触轴承附加轴向力的公式可查表5。表中Fr为轴承的径向载荷；e为判断系数，查表6；Y为圆锥滚子轴承的轴向动载荷系数，查表7。 表-5 角接触轴承附加轴向力公式 轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承
滚动轴承故障诊断1（之国外专家版） 滚动轴承故障 现代工业通用机械都配备了相当数量的滚动轴承。一般说来，滚动轴承都是机器中最精密的部件。通常情况下，它们的公差都保持在机器的其余部件的公差的十分之一。但是，多年的实践经验表明，只有10%以下的轴承能够运行到设计寿命年限。而大约40%的轴承失效是由于润滑引起的故障，30%失效是由于不对中或“卡住”等装配失误，还有20%的失效是由过载使用或制造上缺 陷等其它原因所致。 如果机器都进行了精确对中和精确平衡，不在共振频率附近运转，并且轴承润滑良好，那么机器运行就会非常可*。机器的实际寿命也会接近其设计寿命。然而遗憾的是，大多数工业现场都没有做到这些。因此有很多轴承都因为磨损而永久失效。你的工作是要检测出早期症状并估计故障的严重程度。振动分析和磨损颗粒分析都是很好的诊断方法。 1、频谱特征 故障轴承会产生与1X基频倍数不完全相同的振动分量——换言之，它们不是同步的分量。对振动分析人员而言，如果在振动频谱中发现不同步分量那么极有可能是轴承出现故障的警告信号。振动分析人员应该马上诊断并排除是否是其它故障引起的这些不同步分量。 如果看到不同步的波峰，那极有可能与轴承磨损相关。如果同时还有谐波和边频带出现，那么轴承磨损的可能性就非常大——这时候你甚至不需要再去了解轴承准确的扰动频率。 2、扰动频率计算 有四个与轴承相关的扰动频率：球过内圈频率（BPI）、球过外圈频率（BPO）、保持架频率（FT）和球的自旋频率（BS）。轴承的四个物理参数：球的数量、球的直径、节径和接触角。其中，BPI 和BPO的和等于滚珠/滚柱的数量。例如，如果BPO等于3.2 X，BPI等于4.8 X，那么滚珠/滚柱 的数量必定是8。
滚动轴承常见失效形式及原因分析 滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。 一，疲劳剥落 疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。 疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面。 轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。这些理论
中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。目前对疲劳失效机理比较统一的观点有： >>>>1、次表面起源型 次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。 >>>>2、表面起源型 表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。 >>>>3、工程模型 工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。 疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。具体因素如下：
转盘轴承有限元分析报告
目 录 1.本次有限元分析的目的 (2) 2.有限元分析模型的说明 (2) 2.1变桨轴承有限元分析策略的简要说明 (2) 2.2有限元分析模型参数 (4) 2.2.1 变桨轴承的尺寸参数及坐标系 (4) 2.2.2轴承材料参数 (4) 2.2.3 轴承载荷参数 (4) 2.3整体有限元分析计算模型 (5) 2.3.1 非线性连接单元刚度曲线的计算 (5) 2.3.2 滚动体的仿真模拟 (6) 2.3.3 轴承支承座及回转支承体的仿真模拟 (6) 2.3.4 安装螺栓的仿真模拟 (6) 2.3.5 载荷及边界条件设置 (6) 2.3.6 模型网格化参数 (6) 2.4 分析子模型的创建 (7) 3.计算结果及分析 (8) 3.1 滚动体的负荷分布及接触强度校核 (8) 3.1.1 滚动体负荷的计算结果 (9) 3.1.2 滚动体沿圆周方向的负荷分布 (10) 3.1.3 变桨轴承接触强度的校核 (12) 3.2 连接螺栓的负荷分布及强度校核 (13) 3.2.1 连接螺栓工作负荷计算结果 (13) 3.2.2 连接螺栓沿圆周方向工作负荷分布 (13) 3.2.3 连接螺栓强度校核 (14) 3.3 套圈的应力及位移分布 (15) 3.4 套圈危险部位的强度校核 (16) 4.有限元分析的结论 (17)
1．本次有限元分析的目的 变桨轴承用于联接风力发电机的桨叶和轮毂，是风力发电机的关键部件之一。变桨轴承随桨叶的转动其受力处于交替变化的状态，其内外套圈属不规则几何体，受载后套圈上的应力分布十分复杂。在变桨轴承的强度计算方面，目前多采用经典的赫兹接触理论进行接触强度的校核计算。对于使用者关心的轴承套圈强度及刚度的计算目前还没有成熟的简便的校核计算手段。因此，充分运用先进的有限元分析技术及软件，提高对此类轴承强度的理论分析和校核计算水平，对于提高企业的核心竞争力和自主研发能力，避免设计工作的盲目性均具有重要意义。 有限元分析是目前利用计算机技术进行产品性能数值仿真的最常用手段。它 是利用数学逼近的方法对真实物理系统进行模拟，借助简单而又相互作用的单元，用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统的科学计算方法，是求解 给定边界条件的物理场方程的最强有力的工具。 本次有限元分析使用的是法国达索公司的有限元分析软件Abaqus ，该软件 是目前国际上公认的结构有限元分析功能最为强大的CAE工具。为提高有限元分 析建模效率，还专门开发了基于面向对象脚本语言Python的自动建模软件，该 软件可自动完成从轴承CAD系统的数据导入和手动交互式建模的全部工作，同时 网格参数等的调整也变得异常方便。 本次有限元分析的目的是研究风电变桨轴承在给定的载荷条件下的变形和 应力分布，计算滚动体的负荷分布，螺栓的工作应力，计算确定该轴承危险部位 的应力安全系数，为该轴承的结构尺寸设计提供理论依据。 2．有限元分析模型的说明 2.1变桨轴承有限元分析策略的简要说明 所有的滚动轴承都是通过滚动体来实现内外圈之间的力的传递。转盘类滚动轴承的有限元分析必须首先进行轴承的整体分析。若不进行整体分析，则滚动体的负荷分布，即作用在每个滚动体上的载荷就无法取得，轴承的疲劳寿命和接触强度的计算就无从谈起。若采用经典的轴承理论进行计算则无法考虑套圈变形对滚动体的负荷分布的影响，使得计算的精度不高且往往偏于保守。因为经典轴承计算理论是基于轴承套圈均为刚体的假设，而转盘类
滚动轴承故障诊断的频谱分析 滚动轴承在机电设备中的应用非常广泛，滚动轴承状态的好坏直接关系到旋转设备的运行状态，因此在实际生产过程中作好滚动轴承的状态监测与故障诊断是搞好设备维修与管理的重要环节。 滚动轴承在其使用过程中表现出很强的规律性，并且重复性强。正常优质轴承在开始使用时振动和噪声均比较小，但频谱有些散乱，幅值比较小。运动一段时间后，振动和噪声保持在一定水平，频谱比较单一，仅出现一，二倍频，极少出现三倍工频以上频谱，轴承状态非常平稳，进入稳定工作期。持续运行后进入使用后期，轴承振动和噪声开始增大，有时出现异音，但振动增大的变化比较缓慢，此时，轴承峭度值开始突然到达一定值。可以认为此时轴承出现了初期故障。这时就要对轴承进行严密监测，密切注意其变化。此后轴承峭度值又开始快速下降，并接近正常值，而振动和噪声开始显著增大，其增大幅度开始加快，其振动超过标准时（ISO2372），其轴承峭度值也开始快速增大，当轴承超过振动标准，峭度值也超过正常值时，可认为轴承已进入晚期故障，需要及时检修设备，更换滚动轴承。 1、滚动轴承故障诊断方式 振动分析是对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的常用方法。一般方式为：利用数据采集器在设备现场采集滚动轴承振动信号并储存，传送到计算机，利用振动分析软件进行深入分析，从而得到滚动轴承各种振动参数的准确数值，进而判断这些滚动轴承是否存在故障。采用恩递替公司的Indus3振动测量分析系统进行大中型电机滚动轴承的状态监测和故障诊断，经过近几年实际使用，其效果令人非常满意。要想真实准确反映滚动轴承振动状态，必须注意采集信号的准确真实，因此要在离轴承最近的地方安排测点。 2、滚动轴承正常运行特点与诊断技巧 滚动轴承的运转状态在其使用过程中有一定的规律性，并且重复性非常好。例如，正常优质轴承在开始使用时，振动幅值和噪声均比较小，但频谱有些散乱(图1)这可能是由于制造过程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。运行一段时间后，振动幅值和噪声维持一定水平，频谱非常单一，仅出现一、二倍频。极少出现三倍工频以上频谱(图2)，轴承状态非常稳定，进入稳定工作期。继续运行一段时
《机械故障诊断技术》读书报告 滚动轴承诊断案例分析综述 Summary of Case Analysis of Rolling Bearing Diagnosis 学院：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器 班级：13测控班 ： 学号：13023150 指导教师：冬 学年学期：2016—2017学年第一学期
摘要 随着科技的发展，现代工业的高速发展，工业设备的更新换代。工业正逐步向生产设备大型化、高速化、自动化方向发展，这使得生产率有了大幅度的提高，成本的降低，能源的节约，并且产品质量方面得到了极大的保证。 但是，由于故障所引起的灾难性事故及其所造成的对生命与财产的损失和对环境的破坏等也是很严重的。滚动轴承是机械设备中最常见的零部件，其性能与工况的好坏直接影响到与之相联的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整个机器设备的性能。因此，研究滚动轴承的失效机理，提出相应的预防和维护措施，对于降低设备的维修费用，延长设备维修周期，提高经济效益，保证设备的长期安全稳定运行，均有现实的意义。 关键词：滚动轴承；故障诊断；监测方法；发展趋势 Abstract With the development of science and technology, the rapid development of modern industry, industrial upgrading of equipment. The industry is gradually to large scale production equipment, high-speed, automation development direction, which makes the productivity has been greatly improved, reduced cost, energy saving, and the product quality is ensured. However, due to the catastrophic accident caused by the failure of the cause of the loss of life and property and damage to the
回转支承轴承主要技术表 回转支承选型计算方法 1静态选型： 静态参照载荷Fa’和M’的计算方法 ●单排四点接触球式 单排四点接触球式回转支承的选型计算分别按承载角45°和60°两种情况进行。 I、a＝45°Ⅱ、a＝60° Fa’＝(1.225·Fa+2.676·Fr)·fs Fa’＝(Fa+5.046·Fr)·fs M’＝1.225·M·fs M’＝M·fS 然后在曲线图上找出以上两点，其中一点在曲线以下即可。 ●单排交叉滚柱式 Fa’＝(Fa+2.05·Fr)·fs M’＝M·fs ●双排异径球式 对于双排异径球式回转支承选型计算，当Fr≤10％Fa时，Fr忽略不计。当Fr>10％Fa 时，必须考虑滚道内压力角的变化，其计算请与我们联系。 Fa’＝Fa·fs M’＝M·fs ●三排滚柱式 三排滚柱式回转支承选型时，仅对轴向滚道负荷和倾覆力矩的作用进行计算。 Fa’＝Fa·fs M’＝M·fs 2动态选型： 对于连续运转、高速回转和其它对回转支承的寿命有具体要求的应用场合，请与我公 司技术部联系。 3螺栓承载能力验算： 1）把回转支承所承受的最大载荷(没有乘静态安全系数fs)作为选择螺栓的载荷； 2）查对载荷是否落在所需等级螺栓极限负荷曲线以下； 3）若螺栓承载能力不够，可重新选择回转支承，或与我公司技术部联系。
安装螺栓副 ●回转支承所用螺栓尺寸应符合GB／T5782-2000和GB／T5783-2000的规定，其强度等级不低于GB／T3098.1-2000规定的8.8级，并根据支承受力情况选择合适的强度等级。 ●螺母尺寸应符合GB／T6170-2000和GB／T6175-2000规定，其机械性能应符合 GB3098.2-2000规定。 ●垫圈尺寸应符合GB／T97.1-1985和GB／T97.2-1985，需调质处理。不得使用弹簧垫圈。 ●螺栓拧紧方式按主机设计规定，应保证一定的预紧力，除非特殊规定，一般预紧力应为螺栓屈服极限的0.7倍。拧紧时允许在螺纹处少许涂油。预紧扭矩或预紧力见表4。 ●螺栓夹紧长度LK≥5d（d－螺栓直径）。 表4预紧扭矩或预紧力注：
滚动轴承的失效形式及其原因 滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。 一，疲劳剥落 疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。 疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面． 轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。目前对疲劳失效机理比较统一的观点有： 1、次表面起源型 次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动表面是以部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。 2、表面起源型 表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。 3、工程模型 工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。 疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。具体因素如下： A、制造因素
常见的滚动轴承失效形式 常见的滚动轴承失效形式1(接触疲劳失效接触疲劳失效系指轴承工作表面受到交变应力的作用而产生的材料疲劳失效。接触疲劳失效常见的形式是接触疲劳剥落发。接触疲劳剥落发生在轴承工作表面，往往也伴随着疲劳裂纹，首先从接触表面以下最大交变切应力处产生，然后扩展到表面形成不同的剥落形状，如点状为点蚀或麻点剥落，剥落成小片状的称浅层剥落。由于剥落面的逐渐扩大，而往往向深层扩展，形成深层剥落。深层剥落是接触疲劳失效的疲劳源。2(磨损失效磨损失效系指表面之间的相对滑动摩擦导致其工作表面金属不断磨损而产生的失效。持续的磨损将引起轴承零件逐渐损坏，并最终导致轴承尺寸精度丧失及其它相关问题。磨损失效是各类轴承常见的失效模式之一，按磨损形式通常可分为最常见的磨粒磨损和粘着磨损。磨粒磨损系指轴承工作表面之间挤入外来坚硬粒子或硬质异物或金属表面的磨屑且接触表面相对移动而引起的磨损，常在轴承工作表面造成犁沟状的擦伤。粘着磨损系指由于摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦面受力不均，在润滑条件严重恶化时，因局部摩擦生热，易造成摩擦面局部变形和摩擦显微焊合现象，严重时表面金属可能局部熔化，接触面上作用力将局部摩擦焊接点从基体上撕裂而增大塑性变形。3( 断裂失效轴承断裂失效主要原因是缺陷与过载两大因素。当外加载荷超过材料强度极限而造成零件断裂称为过载断裂。过载原因主要是主机突发故障或安装不当。轴承零件的微裂纹、缩孔、气泡、大块外来杂物、过热组织及局部烧伤等缺陷在冲击过载或剧烈振动时也会在缺陷处引起断裂，称为缺陷断裂。应当指出，轴承在制造过程中，对原材料的入厂复验、锻造和热处理质量控制、加工过程控制中可通过仪器正确分析上述缺陷是否存在，今后仍必须加强控制。但一般来说，通常出现的轴承断裂失效大多数为过载失效。4( 腐蚀失效有些滚动轴承在实际运行当中不可避免的要接触到水、水汽以及腐蚀性介质等，这些物
转盘轴承的安装 一．影响转盘轴承正常工作及寿命的主要因素： ●制造质量； ●润滑与维护； ●支撑座架结构刚度； ●支撑座架安装平面精度； ●螺栓副质量； ●螺栓安装预紧力； ●安装质量； ●超载工作。 二.安装平面基本要求 转盘轴承是一种大型薄壁环类零部件，必须与支撑座架刚性联结，若座架的安装平面不平，安装后，在螺栓紧固力的作用下，转盘轴承将随着安装平面的形状发生翘曲变形，因此，要求： ●支撑座架上的轴承安装平面最好采用机械加工方法，以保证安装平面的安装精度； ●当无条件进行机械加工时，可以采用高强度特殊塑料作为填充物来保证安装平面的精度，见图 9.1； 图9.1 ●支撑座架轴承安装平面的加工精度要求见表9.1～表
9.2、图9.2。 表9.1 注：表中平面度为最大值，该值只允许在180°范围内出现一次，并呈平稳上升或下降，不得出现波浪。 表9.2
径向宽度径向宽度 a ）平面度 b ）倾斜度 图9.2 三 .支撑座架基本要求 支撑座架结构设计时应考虑以下问题： ● 支撑座架应具有足够的轴向刚度和径向刚度，结构刚度不足，会造成垂直或水平方向的变形（见图9.3），影响轴承的载荷分布和使用寿命。 转盘轴承最大允许承载下的变形量见表9.3。焊接件座架的安装平面厚度应不低于表9.4； P 图9.3 表9.3
表9.4 mm ●支撑座架安装平面尺寸必须大于轴承的旋转直径和轴承套圈（内圈或外圈）径向截面尺寸（见图9.4），以便承受和传递载荷，减少变形；
图9.4 1.外圈 2.滚动体 3.螺母 4.上支撑座架 5.下支撑座架 6. 螺栓 7.内圈 ●当轴承径向载荷超过轴向载荷的10%时，在支撑座架安装平面上应考虑径向定位，以防止轴承受力后产生径向位移。径向定位制造时，定位止口尺寸的椭圆应不大于尺寸公差带的1/2； ●除特殊情况外，轴承的定位方式不推荐焊接方式。 四.螺栓副基本要求 ●螺栓尺寸应符合GB/T5782和GB/T5783的规定，机械性能应不得低于GB/T3098.1规定的8.8级； ●螺母尺寸应符合GB/T6170和GB/T6175，机械性能应符合GB/T3098.2的规定； ●垫圈尺寸应符合GB/T97.1和GB/T97.2的规定，垫圈需作调质处理，不得使用弹簧垫圈； ●螺栓副应保证一定的预紧力，除特殊要求外，预紧力应为螺栓屈服极限的0.7倍。预紧力见表 9.5，螺栓夹紧长度大于5倍的螺栓直径。 表9.5
转盘轴承用壁厚测量表架 刘攀，戴天任，李建东，王高峰，冯辉 （洛阳轴承研究所有限公司 重大型事业部，河南 洛阳 ４７１０３９） 摘要：针对某些转盘轴承受自身结构及尺寸限制，无法用常规测量方法检测壁厚差的问题，设计制作了一种壁厚测量表架，介绍了其结构与操作方法，实际应用表明，该测量表架可以准确测量转盘轴承套圈的壁厚差。 关键词：转盘轴承；壁厚差；测量仪；设计；改进 中图分类号：ＴＨ１３３．３３；ＴＨ７１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－３７６２（２０１４）０６－００５１－０２ ＷａｌｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＧａｕｇｅｆｏｒＳｌｅｗｉｎｇＢｅａｒｉｎｇｓ ＬｉｕＰａｎ，ＤａｉＴｉａｎｒｅｎ，ＬｉＪｉａｎｄｏｎｇ，ＷａｎｇＧａｏｆｅｎｇ，ＦｅｎｇＨｕｉ （ＨｅａｖｙＢｕｓｉｎｅｓｓＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＬｕｏｙａｎｇＢｅａｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｄｅｔｅｃｔｉｎｇｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｙｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｓｌｅｗｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｓ，ｔｈｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｇａｕｇｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｇａｕｇｅｉｓａｂｌｅｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｍｅａｓｕｒｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｒｉｎｇｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｅｗｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ；ｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ 轴承套圈的壁厚差是影响轴承径向跳动的主要因素之一，要提高轴承的旋转精度必须减小套圈的壁厚差，因此，壁厚差的测量对轴承精度至关重要。 然而，某些转盘轴承由于受自身结构及尺寸限制，无法使用常规测量方法进行检测。因此，依据常规测量方法，演变改进后制作了一种壁厚测量表架，以解决大型轴承壁厚差测量困难的问题，对产品精度的提高以及产品质量的控制有着很大的帮助。 １ 壁厚测量表架的结构 主体结构 如图１所示，壁厚测量表架主要由底板、滑动板、２个立柱、顶针、百分表（或千分表）及多个内六角螺栓组成。其中，底板、滑动板和立柱均采用４５＃钢制成，在精加工后进行发蓝处理，以便长期使用并防止生锈、老化；顶针在使用时容易磨损，而过度磨损会影响测量数据的准确性，要求其耐 收稿日期：２０１３－１２－０４；修回日期：２０１４－０１－０８磨性较好，因此材料采用ＧＣｒ１５钢，加工完后进行淬火处理，使其具有一定的硬度， 并增加耐磨性。 １—内六角螺栓；２—百分表（千分表）；３—立柱；４—底板； ５—滑动板；６—顶针 图１ 壁厚测量表架结构示意图 底板 如图２所示，底板由Ｕ形槽、通孔、连接螺纹孔及定位螺纹孔构成。其中，Ｕ形槽宽度为Ｂ′，与滑动板宽度Ｂ相同，间隙配合；连接螺纹孔用于连接底板与滑动板；通孔则用于连接另外一根立柱及百分表（或千分表）。调节好表的位置后，通过与定位螺纹孔相同规格的螺栓进行紧固。 ＩＳＳＮ１０００－３７６２ＣＮ４１－１１４８／ＴＨ 轴承 ２０１４年６期 Ｂｅａｒｉｎｇ２０１４，Ｎｏ．６ ５１－５２
滚动轴承常见的失效形式及原因分析+浪逐风尖 2008-11-05 10:55 滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。 一，疲劳剥落 疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。 疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面． 轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。目前对疲劳失效机理比较统一的观点有： 1、次表面起源型 次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动
表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。 2、表面起源型 表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。 3、工程模型 工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。 疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。具体因素如下： A、制造因素 1、产品结构设计的影响 产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。在设计时，由于各种原因，会造成产品设计与使用的不适用或脱节，甚至偏离了目标值，这种情况很容易造成产品的早期失效。 2、材料品质的影响
峭度系数诊断法诊断滚动轴承故障 机械1202 3120301052 马也 摘要：滚动轴承是机械设备中最常见的零部件，其性能与工况的好坏直接影响到与之相联 的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整个机器设备的性能。据统计，在使用轴承的旋转机械中，大约有30％的故障都是由于轴承引起的。因此，研究滚动轴承的失效机理，提出相应的预防和维护措施，对于降低设备的维修费用，延长设备维修周期，提高经济效益，保证设备的长期安全稳定运行，均有现实的意义。。滚动轴承的振动诊断方法有：振动信号简易诊断法,美国恩泰克公司开发的g/SE诊断法等。还有其他诊断方法，如：光纤维监测技术、油污染分析法（光谱测定法、磁性磁屑探测法和铁谱分析法等）、声发射法、电阻法等，重点研究傅里叶变换。 关键词：滚动轴承；故障；振动；诊断 Kurtosis coefficient of diagnosis method in the diagnosis of rolling bearing fault Abstract.Rolling bearing is the mechanical equipment is the most common parts, its p erformance and modes of the direct influence on the shaft and the associated with the ge ar axis installed in the whole machine equipment performance. According to statistics, in t he use of rotating machine, bearing about 30% of the fault is due to bearing cause. There fore, the study of rolling bearings failure mechanism and corresponding preventive and m aintenance measures, for reducing the equipment of the cost of maintenance of the equip ment, prolong maintenance cycle, to improve the economic benefit and guarantee the saf e and stable operation of the equipment's long-term, all have realistic significance. Vibrati on of rolling bearings diagnosis methods are: vibration signal simple diagnostics, America n grace tektronix company developed the g/SE diagnostics, etc. There are other diagnost ic methods, such as optical fiber monitoring technology, oil pollution process (spectrometr ic method, magnetic crumbs detection method and iron spectral analysis, etc.), acoustic emission method, resistance method, key research Fourier transformation. Key words：Bearing；vibration；fault；diagnosis 0 引言： 机械故障诊断过程本质上是一个故障模式识别的过程[1]，针对某一个具体的机械故障诊断问题，选择不同的模式识别方法，其分类精度和准确性可能会有较大的差异[2,3]。对于不同类型的故障以及故障在不同机械上的存在，我们应该选择合适的方法对其进行诊断，以保证高的分类精度和准确性。滚动轴承是机械设备中最常见的零部件，其性能与工况的好坏直接影响到与之相联的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整个机器设备的性能。据统计，在使用轴承的旋转机械中，大约有30％的故障都是由于轴承引起的。滚动轴承的失