几乎每种类型的旋转设备都使用滚动接触轴承来定位并允许轴的精确旋转。在运行期间,设备的可靠性在很大程度上取决于所选轴承的类型以及所有相关部件(即轴、壳体、垫片、螺母等)的精度。轴承工程师通常将疲劳作为正常故障模式,前提是轴承已正确安装、操作和维护。
今天,由于制造技术和材料的改进,通常与次表面应力相关的轴承疲劳寿命不是限制因素,可能占使用中故障的不到3%。
不幸的是,由于污染、润滑不良、不对中、极端温度、装配/配合不良、不平衡和不对中,许多轴承在使用中过早失效,这些因素都可能导致轴承振动增加。多年来,状态监测一直用于在轴承发生灾难性故障之前检测退化的轴承,从而降低停机时间或对机器其他部件造成重大损坏的相关成本。
振动监测
振动监测可能是应用广泛的预测性维护技术,除少数例外,可应用于各种旋转设备。由于滚动元件的质量通常比机器的质量小,因此产生的速度通常很小,导致轴承箱的移动更小,从而使振动传感器难以检测。
机器振动来自多种来源,如轴承、齿轮、不平衡等。根据传递函数、阻尼和共振,即使是很小的振幅也会对整个机器振动产生严重影响。每个振动源都有自己的特征频率,可以表现为离散频率或和/或差频率。
在低速时,仍然可以使用振动,但需要更大程度的小心和经验,其他技术,如测量轴位移或声发射,可能会产生更有意义的结果,尽管前者并不总是易于应用。此外,虽然AE可能检测到状况变化,但其诊断能力有限。
振动监测现已成为许多预测性维护制度中公认的一部分,并依赖于滚动轴承在滚动表面退化时所表现出的众所周知的特征振动特征。然而,在大多数情况下,轴承振动无法直接测量,因此轴承振动特征会因机器结构而改变,而机器上其他设备的振动(如电机、齿轮、皮带、液压装置、结构共振等)会使这种情况更加复杂。
这通常会使振动数据的解释变得困难,而不是由训练有素的专家来解释,并且在某些情况下会导致误诊,从而导致不必要的机器停机和成本。
风力涡轮机传动系
基于振动的状态监测系统已经建立起来,用于监测运行期间风力涡轮机传动系(转子、齿轮箱和发电机)的机械状态。然而,此类设备的振动信号可能非常复杂,因为它们通常包含许多不同的轴承类型和齿轮,其中可能包括多级行星系统。有时,这会使问题的检测和诊断变得非常困难,并且常常需要使用几种不同的技术来诊断问题。
振动监测也可用于在安装前评估传动系部件的状况。因此,在风力涡轮机上安装这些系统之前,汉特轴承公司多年来对风力涡轮机齿轮箱和发电机进行了一系列深入的振动监测研究。
风力机齿轮箱研究
滚动轴承的制造精度很高,并且非常注意滚动表面的几何精度、形状和表面光洁度。因此,重要的是,所有相关轴承部件,即轴、壳体、垫片等,均按照这些高标准制造。此外,在清洁受控的环境中使用正确的工具组装轴承和相关部件也很重要,否则会严重影响使用中轴承的性能和可靠性。
装配大型齿轮箱是一项熟练的任务,在装配过程中,发现轴承滚动表面出现一些损坏并不罕见。
虽然很容易造成损坏,但如果不进行某种形式的操作测试,几乎不可能检测到损坏。这通常采取在一系列操作条件下,在专用试验台上运行齿轮箱的形式。在某些情况下,只能测量工作温度以确保齿轮箱的质量,但这通常是不够的,轴承滚动表面的任何损坏都可能无法检测到。
从齿轮箱的不同位置(如输入轴、中间轴和输出轴)获得的振动测量通常是理想方法,可以检测轴承或齿轮的任何损坏。
1.2MW变速箱在特制试验台上以1500rpm的转速运行,并在变速箱壳体的不同位置进行振动测量。
高速轴(HSS)上NU228型圆柱滚子轴承的计算BPFI(内圈滚珠通过频率)为271.26Hz,频谱中存在270.64Hz的大振幅振动,与计算频率非常接近。270.64Hz振动的任一侧是轴转速(fs=25Hz)下的几个边带。在包络频谱图30(b)中,BPFI在272.50Hz处以及三次谐波(817.52Hz)处也很明显。
这表明内圈滚道上可能存在一些损坏,且BPFI没有任何显著谐波表明损坏相当局部。时间信号的脉冲性质进一步证明了这一点,图31(a)显示了输出转速(40ms,25Hz)下的脉冲。
显示了扩展时间信号,在内圈旋转一圈期间,滚轮与缺陷的接触清晰可见(~3.52-3.9ms)。
因此,对齿轮箱进行了拆卸和检查,并在NU228型圆柱滚子轴承的内圈滚道上发现了局部故障。
这种损坏发生在装配过程中,可能的原因是内圈和外圈/滚柱之间未对准,因为内圈轴和外圈壳体已对齐并组装在一起。
在试验台上运行齿轮箱的过程中,所有工作温度均正常,如果不进行振动测量,则不会检测到这种损坏。这种损坏会缩短齿轮箱的使用寿命并导致齿轮箱过早失效。在这种情况下,详细振动分析的价值是显而易见的;从长远来看,这为客户节省了时间、金钱和声誉。
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不幸的是,由于污染、润滑不良、不对中、极端温度、装配/配合不良、不平衡和不对中,许多轴承在使用中过早失效,这些因素都可能导致轴承振动增加。多年来,状态监测一直用于在轴承发生灾难性故障之前检测退化的轴承,从而降低停机时间或对机器其他部件造成重大损坏的相关成本。
振动监测
振动监测可能是应用广泛的预测性维护技术,除少数例外,可应用于各种旋转设备。由于滚动元件的质量通常比机器的质量小,因此产生的速度通常很小,导致轴承箱的移动更小,从而使振动传感器难以检测。
机器振动来自多种来源,如轴承、齿轮、不平衡等。根据传递函数、阻尼和共振,即使是很小的振幅也会对整个机器振动产生严重影响。每个振动源都有自己的特征频率,可以表现为离散频率或和/或差频率。
在低速时,仍然可以使用振动,但需要更大程度的小心和经验,其他技术,如测量轴位移或声发射,可能会产生更有意义的结果,尽管前者并不总是易于应用。此外,虽然AE可能检测到状况变化,但其诊断能力有限。
振动监测现已成为许多预测性维护制度中公认的一部分,并依赖于滚动轴承在滚动表面退化时所表现出的众所周知的特征振动特征。然而,在大多数情况下,轴承振动无法直接测量,因此轴承振动特征会因机器结构而改变,而机器上其他设备的振动(如电机、齿轮、皮带、液压装置、结构共振等)会使这种情况更加复杂。
这通常会使振动数据的解释变得困难,而不是由训练有素的专家来解释,并且在某些情况下会导致误诊,从而导致不必要的机器停机和成本。
风力涡轮机传动系
基于振动的状态监测系统已经建立起来,用于监测运行期间风力涡轮机传动系(转子、齿轮箱和发电机)的机械状态。然而,此类设备的振动信号可能非常复杂,因为它们通常包含许多不同的轴承类型和齿轮,其中可能包括多级行星系统。有时,这会使问题的检测和诊断变得非常困难,并且常常需要使用几种不同的技术来诊断问题。
振动监测也可用于在安装前评估传动系部件的状况。因此,在风力涡轮机上安装这些系统之前,汉特轴承公司多年来对风力涡轮机齿轮箱和发电机进行了一系列深入的振动监测研究。
风力机齿轮箱研究
滚动轴承的制造精度很高,并且非常注意滚动表面的几何精度、形状和表面光洁度。因此,重要的是,所有相关轴承部件,即轴、壳体、垫片等,均按照这些高标准制造。此外,在清洁受控的环境中使用正确的工具组装轴承和相关部件也很重要,否则会严重影响使用中轴承的性能和可靠性。
装配大型齿轮箱是一项熟练的任务,在装配过程中,发现轴承滚动表面出现一些损坏并不罕见。
虽然很容易造成损坏,但如果不进行某种形式的操作测试,几乎不可能检测到损坏。这通常采取在一系列操作条件下,在专用试验台上运行齿轮箱的形式。在某些情况下,只能测量工作温度以确保齿轮箱的质量,但这通常是不够的,轴承滚动表面的任何损坏都可能无法检测到。
从齿轮箱的不同位置(如输入轴、中间轴和输出轴)获得的振动测量通常是理想方法,可以检测轴承或齿轮的任何损坏。
1.2MW变速箱在特制试验台上以1500rpm的转速运行,并在变速箱壳体的不同位置进行振动测量。
高速轴(HSS)上NU228型圆柱滚子轴承的计算BPFI(内圈滚珠通过频率)为271.26Hz,频谱中存在270.64Hz的大振幅振动,与计算频率非常接近。270.64Hz振动的任一侧是轴转速(fs=25Hz)下的几个边带。在包络频谱图30(b)中,BPFI在272.50Hz处以及三次谐波(817.52Hz)处也很明显。
这表明内圈滚道上可能存在一些损坏,且BPFI没有任何显著谐波表明损坏相当局部。时间信号的脉冲性质进一步证明了这一点,图31(a)显示了输出转速(40ms,25Hz)下的脉冲。
显示了扩展时间信号,在内圈旋转一圈期间,滚轮与缺陷的接触清晰可见(~3.52-3.9ms)。
因此,对齿轮箱进行了拆卸和检查,并在NU228型圆柱滚子轴承的内圈滚道上发现了局部故障。
这种损坏发生在装配过程中,可能的原因是内圈和外圈/滚柱之间未对准,因为内圈轴和外圈壳体已对齐并组装在一起。
在试验台上运行齿轮箱的过程中,所有工作温度均正常,如果不进行振动测量,则不会检测到这种损坏。这种损坏会缩短齿轮箱的使用寿命并导致齿轮箱过早失效。在这种情况下,详细振动分析的价值是显而易见的;从长远来看,这为客户节省了时间、金钱和声誉。