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齒輪箱中滾動軸承的振動分析

2018-01-12

　　在齒輪箱中，滾動軸承也是引起齒輪箱故障的主要原因，軸承常見的的故障就是內(nèi)外環(huán)何滾動體出現(xiàn)點(diǎn)蝕和疲勞剝落。
　　滾動軸承內(nèi)外環(huán)及滾動體疲勞剝落和點(diǎn)蝕后，在其頻譜的中高頻區(qū)外環(huán)固有頻率附近出現(xiàn)明顯的調(diào)制峰群，產(chǎn)生以外環(huán)固有頻率為載波頻率，以軸承通過頻率為調(diào)制頻率的固有頻率調(diào)制現(xiàn)象。由于滾動軸承產(chǎn)生的振動在傳動箱中與齒輪振動相比能量較小，解調(diào)譜中調(diào)制頻率幅值較小，一般只出現(xiàn)1階。
　　下圖變速箱中間軸后軸承（型號50308）內(nèi)圈滾道有1/2圈嚴(yán)重疲勞剝落，另半圈有一處大的剝落坑時(shí)振動加速度頻譜和濾波后解調(diào)譜。在2000-3000Hz范圍內(nèi)2258.3Hz頻率附近出現(xiàn)了含有34.79Hz和23.80Hz成分的調(diào)制峰群，而實(shí)測自由態(tài)下外環(huán)一階固有頻率為2246.09Hz，計(jì)算所得外環(huán)及滾動體通過頻率分別為34.47Hz和23.6Hz。由于滾動軸承產(chǎn)生的振動在傳動箱中與齒輪振動相比能量較小，解調(diào)譜中調(diào)制頻率幅值較小，一般只出現(xiàn)1階（如圖b）。

　　從故障機(jī)理分析，在齒輪箱軸系中，一般滾動軸承內(nèi)環(huán)與軸多為緊密的過盈配合，即軸與內(nèi)環(huán)牢固的連為一體，要激勵(lì)起其固有頻率需較大能量，且滾動軸承內(nèi)環(huán)固有頻率與自由狀態(tài)下測得或計(jì)算的頻率完全不同。而外環(huán)與箱體軸承座之間的配合雖然也是過盈配合，但和內(nèi)環(huán)與軸配合相比要松得多，且外環(huán)在工作中一直承受滾動體對其較大壓力，當(dāng)滾動軸承有故障時(shí)或帶故障運(yùn)行一段時(shí)間后，外環(huán)與軸承座之間基本上完全松動，外環(huán)的固有頻率與自由狀態(tài)下測得的頻率基本相等。由于外環(huán)松動且質(zhì)量小，所以不僅外環(huán)或滾動體產(chǎn)生點(diǎn)蝕或疲勞剝落時(shí)會激起其固有頻率，而且當(dāng)內(nèi)環(huán)或滾動體有故障時(shí)，振動能量也會通過滾動體傳至外環(huán)激勵(lì)起其固有頻率，所以齒輪箱中滾動軸承的載波頻率一般為外環(huán)的各階固有頻率，而調(diào)制頻率則為產(chǎn)生疲勞剝落元件（內(nèi)環(huán)、外環(huán)或滾動體）的通過頻率。
　　滾動軸承故障產(chǎn)生的振動信號能量大小與齒輪或軸系故障產(chǎn)生的能量大小相比較，前者要小的多，所以其故障信號淹沒在其它振動信號中，故障的特征不明顯，給診斷帶來了很大困難。