一般風(fēng)電齒輪箱中有十幾個(gè)位置不同的滾動(dòng)軸承，使用內(nèi)窺鏡檢測(cè)有的軸承檢查不到且只能發(fā)現(xiàn)軸承明顯的損傷（一般來(lái)說(shuō)比較晚期了），油液檢測(cè)手段只能發(fā)現(xiàn)磨損而無(wú)法分辨故障位置，振動(dòng)檢測(cè)是最有效的方法，可以有效診斷故障位置以及軸承失效位置，甚至不可見(jiàn)的早期故障也能發(fā)現(xiàn)，從而提高運(yùn)行維護(hù)的效率，減小故障發(fā)生概率。

　　

　　我們通過(guò)不同位置測(cè)點(diǎn)反饋的振動(dòng)加速度隨時(shí)間變化的波形，積分得到振動(dòng)速度波形，二次積分得到振動(dòng)位移波形，這些時(shí)域波形經(jīng)過(guò)FFT(傅里葉變換)后得到頻域波形，一般的軸承故障能在頻譜中找到對(duì)應(yīng)的故障頻率。

　　

　　軸承零部件故障頻率與軸承轉(zhuǎn)速-r、軸承的平均直徑-D、滾動(dòng)體直徑-d、滾動(dòng)體數(shù)目-n和接觸角-α有關(guān)。

　　

　　外圈故障頻率=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cosα)

　　

　　內(nèi)圈故障頻率=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cosα)

　　

　　滾動(dòng)體單故障頻率=r/60 * 1/2 * D/d *[1-(d/D)^2 * cos^2(α)]

　　

　　保持架外圈故障頻率=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cosα)

　　

　　一般來(lái)說(shuō)，軸承故障頻率都是轉(zhuǎn)速頻率的非整數(shù)倍。在軸承故障的前中期，振動(dòng)加速度頻譜或者包絡(luò)解調(diào)譜中，可見(jiàn)相應(yīng)的故障頻率，并且中高頻段有噪聲干擾。隨著故障程度加劇，尤其在軸承內(nèi)圈或軸承外圈缺陷開(kāi)始擴(kuò)展時(shí)，頻率會(huì)越來(lái)越明顯，出現(xiàn)諧波及轉(zhuǎn)頻調(diào)制的邊帶，但由于磨損，幅值會(huì)降低，若軸承故障繼續(xù)惡化，調(diào)制繼續(xù)，影響愈來(lái)愈大，甚至在速度頻譜和時(shí)域波形上可見(jiàn)，直至頻譜變?yōu)?X轉(zhuǎn)速頻率的諧波頻率，軸承跑圈甚至無(wú)法運(yùn)行。

　　正常情況下滾動(dòng)軸承故障頻率不應(yīng)存在，當(dāng)存在軸承故障頻率時(shí)，可以說(shuō)明軸承至少發(fā)出初始故障信號(hào)。然而，應(yīng)該明確一點(diǎn)：?jiǎn)为?dú)的軸承故障頻率的出現(xiàn)（沒(méi)有諧波和邊帶）未必意味著軸承內(nèi)一定是軸承已損壞，軸承潤(rùn)滑不佳，發(fā)生金屬對(duì)金屬的接觸，軸承承受不適當(dāng)?shù)呢?fù)載（過(guò)大的壓配合-過(guò)盈配合偏大，對(duì)不承受軸向推力的軸承施加了軸向推力，推力軸承反向安裝等等）等因素，均會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)軸承的故障頻率。

　　

　　需要注意的是，同一型號(hào)的軸承不同廠家生產(chǎn)的會(huì)有一些差別，在較復(fù)雜的頻譜中要注意分辨。

　　

　　

　　圖為某齒輪箱高速級(jí)葉片側(cè)水平方向的包絡(luò)解調(diào)譜，通過(guò)計(jì)算， 125Hz為軸承外圈故障頻率，可發(fā)現(xiàn)有明顯的倍頻，并兩側(cè)有轉(zhuǎn)頻邊帶，據(jù)此可斷定軸承外圈出現(xiàn)故障，該頻率在加速度頻譜也叫明顯，且總體振動(dòng)較大，應(yīng)為中期故障。更換軸承后，振動(dòng)明顯降低。

　　

　　作者  余成    高級(jí)工程師

　　南京安維士傳動(dòng)技術(shù)股份有限公司