轉(zhuǎn)軸的振動機理與信號特征

1、疲勞剝落損傷
        當軸承零件上產(chǎn)生了疲勞剝落坑后（以夸大的方式畫出了疲勞剝落坑），在軸承運轉(zhuǎn)中會因為碰撞而產(chǎn)生沖擊脈沖。給出了鋼球落下產(chǎn)生的沖擊過程的示意圖。在沖擊的第一階段，在碰撞點產(chǎn)生很大的沖擊加速度，它的大小和沖擊速度v成正比（在軸承中與疲勞損傷的大小成正比）。第二階段，構件變形產(chǎn)生衰減自由振動，振動頻率取決于系統(tǒng)的結構，為其固有頻率。振幅的增加量A也與沖擊速度v成正比。
        在滾動軸承剝落坑處碰撞產(chǎn)生的沖擊力的脈沖寬度一般都很小，大致為微秒級。因力的頻譜寬度與脈沖持續(xù)時間成反比，所以其頻譜可從直流延展到100～500kHz。疲勞剝落損傷可以在很寬的頻率范圍內(nèi)激發(fā)起軸承一傳感器系統(tǒng)的固有振動。由于從沖擊發(fā)生處到測量點的傳遞特性對此有很大影響，因此測點位置選擇非常關鍵，測點應盡量接近承載區(qū)，振動傳遞界面越少越好。

軸承零件上的疲勞剝落坑
        有疲勞剝落故障軸承的振動信號為其簡化的波形。T取決于碰撞的頻率，T=1/f碰 。在簡單情況下，碰撞頻率就等于滾動體在滾道上的通過率ZFic或Zfoc或滾動體自轉(zhuǎn)頻率fbc 。 
2、磨損
         隨著磨損的進行，振動加速度峰值和RMS值緩慢上升，振動信號呈現(xiàn)較強的隨機性，峰值與RMS值的比值從5左右逐漸增加到5.5～6。如果不發(fā)生疲勞剝落，最后振動幅值可比最初增大很多倍，變化情況見圖12。
3、膠合
        為一運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生膠合的滾動軸承的振動加速度及外圈溫度的變化情形。在A點以前，振動加速度略微下降，溫度緩慢上升。A點之后振動值急劇上升，而溫度卻還有些下降，這一段軸承表面狀態(tài)已惡化。在B點以后振動值第二次急劇上升，以致超過了儀器的測量范圍，同時溫度也急劇上升。在B點之前，軸承中已有明顯的金屬與金屬的直接接觸和短暫的滑動，B點之后有更頻繁的金屬之間直接接觸及滑動，潤滑劑惡化甚至發(fā)生炭化，直至發(fā)生膠合。從圖中可以看出，振動值比溫度能更早地預報膠合的發(fā)生，由此可見軸承振動是一個比較敏感的故障參數(shù)。