使用振动分析进行横纹破坏分析
案例研究：使用振动分析进行横纹破坏分析
摘要：广泛研究了利用振动的滚珠轴承失效分析。轴承是旋转机械的主要部件，如果它们在适当的情况下工作，则可以工作数年。驱动电动机轴承和从动机器的轴承中会出现沟槽，这是因为变频驱动电动机通过从轴传递并耦合到轴承而导致电流向轴承放电。在这项研究中，对调心滚子轴承进行了分析。包络和频谱分析用于显示杂散电流通过轴和联轴器流到齿轮箱轴承时会发生什么。显示了通过使用包络线和频谱在振动中的响应响应。本文展示了在轴承失效之前的第一次运行中，杂散电流在固有频率区域或高频区域如何激发滚珠通过频率的内圈，带基本列车频率旁带的滚球通过频率的外圈。
关键词：球通过频率，基本频率，杂散电流，Flu包络加速度，谱加速度
介绍
轴承是旋转机械的主要部分，可引导轴在几何中心线上旋转。滚珠轴承故障诊断是在中心线中具有良好旋转轴而没有任何副作用和意外停机的最佳方法。通过立体成像，光学显微镜，扫描进行故障分析研究电子显微镜，能量色散X射线光谱分析和硬度测试。研究表明，在周期性梯度载荷下，轴承零件的松动和间隙的不适当会产生相对位移[1]。滚动轴承的微动破坏会引起应力，并研究动载荷。滚动轴承将由于早期的布氏破坏而失效[2]。球轴承上的周期性动载荷会导致轴承疲劳和故障，因此不确定性并针对氮化硅轴承进行了滚动轴承检测故障的实验分析[3]。环境，过大的负荷，不良的启动以及许多其他因素对于轴承无故障转动多少时间至关重要，因此，提出了一种用于确定使用减摩轴承的电动机中使用的减摩轴承原因的方法[4]。基于实验数据的模型（EDBM）是一种显示轴承将如何失效的方法，因此展示了将EDBM技术应用于在试验台上收集数据以测试在不同工作条件下受损的纤维化纤维辊轴承的方法[5]。]。研究并分析了诸如剥落尺寸，径向载荷，转子不平衡，轴向载荷，内圈速度，润滑脂等级，径向游隙，滚子数量等各种参数对轴承的振动加速度幅值的影响[6]。研究了一种轴承分析模型，以研究滚动轴承系统的行为，利用非线性动力学模型来检测滚动轴承的失效[7]。润滑剂粘度是防止旋转机械轴承磨损的重要因素，因此，如果使用不当，会引起振动。给出了NU205滚动轴承分析的实验，并研究了它使用三种不同粘度等级（ISO10、32和68）的矿物油润滑的情况，以显示滚动轴承的振动行为[8]。在这项研究中，由于流浪引起的轴承失效研究了变频驱动（VFD）电动机的电流。通过振动分析方法，采用包络和频谱方法研究轴承的失效频率。对具有23160NTN代码的球面滚子轴承进行了故障分析，以防止发生灾难性故障，并进行了分析，并在检测到此故障后更换了轴承。显示了被分析的轴承（图1）。
图1NSK23160球面滚动元件beari
轴承失效频率
齿轮箱中使用了可承受两个方向（包括径向和轴向）载荷的调心滚子轴承，以抵消轴向和径向载荷。调心滚子轴承具有许多故障频率，这些频率可以在轴承发生故障时确定。公式1显示了在轴承内圈失效时在频谱上识别的球通过频率内圈。公式2显示了在轴承外圈失效时在频谱上确定的球通过频率外圈。公式3显示了在轴承保持架失效时在频谱中确定的基本列车频率。公式4显示了在轴承滚珠发生故障时，在频谱中确定的滚珠旋转频率的两倍。
表1列出了轴承特性和轴承失效频率。计算出的数据和轴承故障频率为924rpm。
表1齿轮箱的924RPM轴承故障频率
输出结果
感应电动机轴中的电流使轴承失效，这是凹槽故障。虽然这些电流有多种原因，但使用VFD电动机时，轴电压和电流的水平会增加。在驱动电动机和变速箱首次运行和启动时，会退出固有频率区域中的轴承故障频率。图2的左图和右图分别显示了带有FTF侧边界的BPFI和BPFO的NSK23160轴承的包络谱加速度。图3的左图和右图分别显示了NSK23160轴承的频谱加速度，其自然频率区域受BPFO谐波激发，而BPFO频率受FTF边界限制。
频谱加速度响应显示了轴承故障时如何退出具有BPFO谐波的固有频率区域。当轴承失效时，BPFO频率谐波会受到FTF侧边界的激励。
图2NSK23160轴承的包络谱加速度
图3NSK23160轴承的固有频谱区域激励和BPFO谐波（带FTF侧边界）的频谱加速度
凹槽故障和更换轴承
VFD驱动器马达和从动齿轮箱如图4左侧所示。对该齿轮箱进行了分析和监控，以检测轴承和齿轮的故障。图4右侧显示了用于更换轴承的已更换齿轮。
更换轴承后，很明显，杂散电流轴承的内圈和外圈故障的原因很明显，其故障是轴承内外圈出现凹槽故障症状。图5的左侧和右侧显示了轴承内外圈上的凹槽。在用于清除轴承座圈故障的放大区域中，图6清楚地显示了故障
轴承发生故障，并且由于轴承中发生电流，必须检查齿轮。经过检查在轴上的齿轮上，杂线电流症状在平行线模式下清晰可见。电流放电的平行线模式被称为凹槽（图7）。
推荐建议
由于VFD电动机中的杂散电流，必须从轴上释放电流。轴承中的凹槽是通过使用带涂层的氮化硅轴承来控制的，而不是变速箱作为从动组件，因为凹槽是通过从轴传递到变速箱而在齿轮中发生的。建议在通过轴传输杂散电流之前，先使用接地刷或系统将其释放
图4左图和右图分别显示了已分离的VFD电机齿轮箱和齿轮箱的轴1
图5调心滚子轴承内外圈失效
图6调心滚子轴承外圈的凹槽会导致杂散电流
图7齿轮表面的波动会导致杂散电流
并耦合到从动或齿轮箱。涂层联轴器和隔离联轴器可用于受保护的轴承和齿轮。如果使用原始轴承，则不应在首次运行时就激发轴承故障频率。如果在首次运行时激发了轴承故障频率，则必须检查VFD电动机是否有杂散电流放电。
结论
具有故障频率的轴承故障症状是从VFD电动机产生杂散电流的原因。如果电动机的电刷不释放全部杂散电流，则它们将通过轴承的内外滚道排出。出现故障的大多数频率都是造成凹槽的原因。当驱动马达耦合到同一齿轮箱的从动部件时，杂散电流将通过轴传递并耦合到从动部件。通过耦合传递杂散电流的结果是，杂散电流释放在轴承和齿轮表面上。由于出现凹槽，显示了BPFO，BPFI，FTF轴承失效频率。在用于防止凹槽的齿轮箱中，不能使用涂层轴承和混合轴承。如果使用涂层和混合轴承，轴承将受到保护，但杂散电流会在变速箱上释放。这项研究的结果是，在通过联轴器和轴传递之前，必须保护杂散电流。这项研究的重要性是在首次跑步时发现长笛症状。实际上，当在首次运行或启动时退出带有FTF边界的BPFI和BPFO时，在轴承发生灾难性故障之前，必须检查VFD电动机的放电和电流。
转载请注明精川材料检测地址：www.jctest.vip
