郝保国（北方工业大学1000） 赵飞鹏吴晚云 （北京科技大学环境工程系100033）
摘要分析了低速重载轴承的故障特点及其诊断方法，分别就内圆故障外圈故障滚动体故障保持架故障的诊断方法以及故险的严重程度的判断进行了讨论，并用此方法对两例轴承故障实例进行了分析 关键词低速重载轴承故障诊断
Fault DagnosisoftheBearingwithHigh Loadand LowSpeed
Zhao Pengfei W u W anyun Hao B aoguoNorth China U niversity of Technobgy)(U niversity of Science and Technobgy)
bad are discu ssed the m ethod to diagno se the inside circle fault outside circle fault rolling body fault and ABSTRACT The specific property and fault diagno sis method of the bearing w ith kow speed and highhow to judge the level of the fault are advanced To prove the correctness of the m ethod tow examp les areanalyzed
KEYWORDS Low speed High bad Bearing Fault diagnosis
不是线性关系，当故障较严重时冲击能量有时反而会减小出现漏诊.本文作者就碰到过几例这样的情况另一种方法是直接对轴承的故障信号进行频谱分析，分析其内圈外圈及滚子的故障频率这种方法只有在轴承故障较严重时才能诊断好的诊断结果.对于低速重载轴承以上诊断方法主要有以下特点：
1引言
低速重载轴承一般承受较大的负荷，在其运行过程中经常会出现局部点蚀剥落以及滚子破碎等严重故障，一般这类轴承都安装在一些大型关键设备上，一旦发生故障会引起较大的经济损用，本文所诊断的转炉轴承要想检修轴承需要一周左右的时间通过状态监测技术，直接在轴承都受到了限制从故障的特性上分析，低速轴承座上测取轴承的振动信号分析其内容的运行状态，能较好地掌握轴承的运行状态，合理地安排
1）由于轴承转速很低，计算出来的轴承故障检修，避免重大停车事故，获得较好的经济效益.频率也很低，一般在零点几赫兹到几赫兹.例如 转炉轴承在正常工作时的故障频率在075Hz~
2低速重载轴承的故障特点
是通过共振解调方法寻找故障初期的冲击脉冲.2）由于轴承的转速很低，每次故障冲击的间断仪都采用这种方法由于共振频率的频带选择不在承载区之分.使用冲击法很难准确地检测到不同，各种仪器间的灵敏度不尽相同.这种方法故障信号，对故障进行全面的分析. 也有缺点，由于轴承故障的严重程度和冲击能量
这种方法被广泛的应用，几乎的轴承故障诊隔较长，加之不同的故障形式又有进入承载区和
3）冲击响应的频率较低，低速重载轴承的转
速低又有其结构特点所以其冲击响应频率一般轴承旋转一圈时间的一半左右.例如转炉轴承的在2kHz~3kHz左右，其它设备的响应频率一般右.当故障点转出承载区后故障脉冲消失.因此 在3kHz-5kHz左右
3低速重载轴承的故障诊断
31诊断方法
障诊断有一定的难度本文作者通过大量的现场工作以及对多个故障实例进行分析，总结出了适 合于低速重载轴承的故障诊断方法一全过程高频分析法.所谓全过程要求被测轴承在整个运转过程中均记录数据（采用磁带机记录方式），所谓高频则是分析（记录）的频率必须很高，一般分析频率要≥32kHz.采样频率要≥8kHz这样就要求记录与分析设备有较大的容量.例如转炉轴承的转速约为1r/min，采用双通道记录则记录一圈 需要2M的数据容量.进行一次比较全面的测试需要十兆或数十兆的数据容量通过对记录数据的回放分析可以判断轴承故障的类型以及产重程度.
32故障及其严重程度的判别
圈故障、滚动体故障及保持架故障，但判别方法 低速轴承的故障同样可以分为内圈故障外不能使用常用的频率分析法，由于故障频率都比较接近，而且对于多个故障点时更难判断.本文作者通过大量现场测试分析以及对大型低速重载轴承的故障特点进行分析，总结出以下规律：
3.2.1外圈故障
当轴承的外圈有故障时，如果外圈的故障点不在承载区内.则不会影响轴承的运转和无故障轴承完全一样，也无法检测出来当外圈故障在承载区内时，则在整个运转过程中均会产生故障冲击脉冲.因此通过判断一圈内冲击脉冲持续的时间可以判断是否是外圈故障
3.2.2内圈故障
当轴承内圈有故障时在整个运转过程中故障点会有在承载区和不在承载区之分，当故障点据图之所以判断为内圈故障是因为大约有一半轴承无区别当故障点进入承载区后则会出现故障冲击脉冲.因此根据故障脉冲出现的周期可以的振动波形，从波形上已经可以看出明显的冲击
都其他设备低一些.从实际测试的数据分析一般转速1转/分，则出现故障冲击的间隔在30秒左内圈故障在测试过程中会出现故障脉冲逐渐出现持续一段时间逐渐消失的过程，这是内圈故障的特点.
通过前面的分析可以看出.对低速轴承的故3.2.3滚动体故障
滚动体故障的故障特点与内圈故障相似，也有进入承载区与不在承载区之分，可以用判断内 圈故障的方法进行诊.滚动体故障的出现间隔与内圈故障不同、根据轴承的运动分析可以计算出滚动体中心的线速度是与其接触的内圈线速度的一半.滚动体的转动速度是滚动体中心线速度除以与其接触的外圈直经，若近似认为轴承内圈和外圈与滚动体的接触直经相等，则滚动体的 转动速度是内圈（即轴承）转速的1/2因此通过故障脉冲出现的间隔以及持续时间上可以区分是内圈故障还是滚动体故障
3.2.4保持架故障
保持架故障的特点是冲击脉冲的间隔具有随机性且周期较长例如对于转炉轴承内、外圈 及滚动体故障的冲击间隔都在几百毫秒内，而保持架的故障脉冲间隔往往是好几秒钟.而且冲击脉冲能量不均匀可以从这方面对保持架的故障进行诊断
3.2.5故障严重程度的判断
故障的产重程度主要是从冲击能量以及持续的时间上加以判断，特别是从持续的时间上因为脉冲持续的时间反应故障的大小持续时间越长则故障点越大故障也越严重根据一些实测数据现归纳如下：
冲击脉冲持续时间/ms5~1515~25>25故障的严重程度 轻度中度重度
4诊断实例
41转炉轴承内圈早期故障的诊断
图1是一组转炉轴承早期内圈故障的测试数不在承载区时，不会产生冲击脉冲，这时和正常的时间（30秒左右）轴承在平稳运行（图1a）.图1b是轴承的内圈故障点刚刚开始进入承载区时判断内圈故障.一般内圈故障出现的时间大约是脉冲.图1c是故障点完全进入承载区后的故障振
动冲突波形，冲击脉冲比较尖但持续的时间较短（大约5~8ns），因此判断为早期故障冲击间隔约290ms根据内圈轴承故障频率计算.有四个故 障点.从图1d的频谱分析可以看出是一频响在25kHz的冲击响应.
开轴承进行检修证明诊断结论与实际情况符合.
图2转炉轴承中期故障波形图
5结论
通过对低速重载轴承的故障特性进行分析并结合实际测试数据可得结论：低速重载轴承的故障诊断并不是十分困难的.通过测取加速度信号捕捉轴承振动的高频冲击能量可以很好地诊断低速重载轴承的故障，并可以做到故障的早期预 报通过分析冲击脉冲持续的时间，冲击脉冲宽度等参数可以诊断出具体的故障部位及其严重程度.
图1转炉轴承早期故障波形图
42转炉轴承内圈及滚动体中期故障的诊断
测试数据图判断为内圈与滚子故障的原因是： 图2是一组转炉轴承中期内圈与滚子故障的有一段的时间轴承在平稳运行（图2a），说明轴承外圈没有故障.经一段时间的运行后故障点进入承载区，图2b是故障点进入承载区后的故障振动冲击波形.冲击脉冲比较宽持续的时间较长（大约15-20ms），因此判断为中期故障.从冲击 脉冲间隔的变化冲击能量的变化冲击脉冲持续的时间以及有时发出故障点被卡住时的响声判断，轴承的滚子也有故障因此诊断为内圈及滚子故障图2c是单一故障点冲击的全过程图2d是冲击能量的频谱图，从图中可以看出由于故障点较大冲击能量较分散，没有明显的共振频率 峰，且频率比较低.
参考文献
[1 ] Zheng W. P. * Extractin of Transient Signal fromSystem M easurem ent and Control V ol 117 1995[2]孟庆丰等：滚动轴承和齿轮故障的时频域识别”.《重 型机械). 1998 No. 1[3]陈克兴、李川奇，《设备状态监测与故障诊断技术》
Nonperiodic D anam ic Response". Journal of D ynam ic
科学技术文献出版社，1991.8
（1999年3月5日收稿）
以上两例诊断结果经一段时间的运行后，打
刚度无显著性差异.
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越宽，刚度越大. 2）轧件宽度对轧机刚度有一定影响，轧件
其中：
K一轧机刚度（/mm）；
B-板宽（r）
拟合曲线见图3根据板形测量结果，轧制后板形无明显凸度，这是由于轧辊原始辊形已有凸度所致
参考文献
[1]邹家祥主编.《轧钢机械》冶金工业出版社，19896[2]黎景全主编、《轧制工艺参数的测试技术》冶金工业 出版社 1984 11
4结论
（1999年3月2日收稿）
1）在压靠冷轧热轧三种条件下所得轧机
