旋转机械常见振动故障分析

旋转机械常见振动故障分析  

1、滚动轴承振动故障分析
  
滚动轴承的磨损失效。磨损是滚动轴承最常见的一种失效形式。在滚动轴承运转中，滚动体和套圈之间均存在滑动，这些滑动会引起零件接触面的磨损。

尤其在轴承中侵入金属粉末、氧化物以及其他硬质颗粒时，则形成严重的磨料磨损，使之更为加剧。另外，由于振动和磨料的共向作用，对于处在非旋转状态的滚动轴承，会在套圈上形成与钢球节距相同的凹坑，即为摩擦腐蚀现象。

如果轴承与座孔或轴颈配合太松，在运行中引起的相对运动，又会造成轴承座孔或轴径的磨损。当磨损量较大时，轴承便产生游隙噪声，振动增大。
  
滚动轴承的疲劳失效。在滚动轴承中，滚动体或套圈滚动表面由于接触载荷的反复作用，表层因反复的弹性变形而致冷作硬化，下层的材料应力与表层出现断层状分布，导致从表面下形成细小裂纹，随着以后的持续负荷运转，裂纹逐步发展到表面，致使材料表面的裂纹相互贯通，直至金属表层产生片状或点坑状剥落。轴承的这种失效形式称为疲劳失效。

随着滚动轴承的继续运转，损坏逐步增大。因为脱落的碎片被滚压在其余部分滚道上，并给那里造成局部超载荷而进一步使滚道损坏。轴承运转时，一旦发生疲劳剥落，其振动和噪声将急剧恶化。
  
滚动轴承的腐蚀失效。轴承零件表面的腐蚀分三种类型。化学腐蚀，当水、酸等进入轴承或者使用含酸的润滑剂，都会产生这种腐蚀。电腐蚀，由于轴承表面间有较大电流通过使表面产生点蚀。微振腐蚀，为轴承套圈在机座座孔中或轴颈上的微小相对运动所至。

结果使套圈表面产生红色( Fe203)或黑色的锈斑。轴承的腐蚀斑则是以后损坏的起点。
  
滚动轴承的胶合失效。滑动接触的两个表面，当一个表面上的金属粘附到另一个表面上的现象称为胶合。对于滚动轴承，当滚动体在保持架内被卡住或者润滑不足、速度过高造成摩擦热过大，使保持架的材料粘附到滚子上而形成胶合。其胶合状为螺旋形污斑状。还有的是由于安装的初间隙过小，热膨胀引起滚动体与内外圈挤压，致使在轴承的滚道中产生胶合和剥落。

2、齿轮振动故障分析
    
据统计，在齿轮箱的各类零件中，齿轮本身产生的故障比例最大，占60%，其余零件的故障率为：轴承占19%，轴占10%，箱体占7%，坚固件占3%，油封占1%。

引起故障原因中，属于维护、操作不当又占最大比重。齿轮的故障，主要与齿轮的热处理质量及运行时的润滑条件有关，也可能与设计不当、制造误差、装配不良等有关。

根据齿轮损伤的形貌和损伤过程或机理，故障的形式通常分为齿的断裂、齿面疲劳（点蚀、剥落、龟裂）、齿面磨损、齿面划痕等四类。根据国外抽样统计的结果，齿轮的各种损伤发生的概率分别为：齿的断裂41%，齿面疲劳31%，齿面磨损10%，齿面划痕10%，其它故障（如塑性变形、化学腐蚀、异物嵌入等）8%。齿的断裂：齿的断裂分疲劳断裂和过负荷断裂；齿面疲劳：齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。

由于点蚀面积的增长率与负荷的循环次数有关，可定期检测齿面点蚀的面积率，预测需要维修的时间。随着点蚀面积的增加，齿面必然成为剥离状态，因此，定期检查润滑汕中混杂的剥离片，也可预测齿轮需要维修的时间。

3、新理论与技术在故障诊断中的应用-模糊故障诊断方法
    
复杂系统的故障表现出精确性和模糊性的复杂特征。经典的精确推理模型对于诊断模糊故障存在一定局限性。法本文提出模糊产生式规则网模型，研究模糊故障诊断方。

该模型采用产生式规则描述故障的因果关系，以网络作为系统复杂关联关系的推理框架，应用模糊集合论技。技术处理故障的模糊性问题。当规则或事件的信度退化时，该模型表现为精确故障推理模式，可以对精确故障进行诊断；当信度为区间时，又表现为模糊网络，可以对模糊故障进行诊断。研究结果表明：模糊产生式规则网模型可以有效地对复杂特征故障进行推理诊断。