滚动轴承故障诊断分析章节(4)

当滚动轴承受到损伤之后，如疲劳剥落、裂纹、磨损及表面划伤等，在运转过程中就会产生冲击振动。由于阻尼的作用，这是一种衰减性的振动。研究结果表明，这种振动中冲击的强弱反映了轴承在一定转速下的故障大小程度。冲击脉冲法（SPM）就是基于这个基本原理首先让信号经过30～40kHz中心频率的带通滤波器滤波，然后再利用传感器或谐振电炉的谐振放大特点，提取冲击能量或折算成脉冲值。利用冲击脉冲值便可以确定轴承的好坏情况。

脉冲值代表了共振解调波幅的大小，这实际上就是与故障关联的缺陷程度大小。脉冲值SV与标准故障冲击能量dBN、轴承工作转速N以及轴承内径Di的关系如下：

?2000?SV?dBN?20lg??20lg(2000?SV)?20lg(N?Di0.6)?dBSV?dBi 0.6??N?Di?(0.18)

这里dBSV称为总冲击能量，dBi称为初始冲击能量（或称背景分贝），可见标准冲击能量为总能量与初始冲击能量之差。或表示成如下关系式：

dBN20SV?10dBN20?N?Di0.6?????K?F

2000??(0.19)

其中：K?10N?Di0.6称为故障系数，F?称为条件因子。条件因子仅与轴承参数和其工作转

2000速有关。

（图10.25 冲击脉冲值与轴承寿命的关系）

通用工业轴承的故障标准在表10.2中给出，脉冲值与轴承寿命的关系如图10.25所示。

表10.2 通用工业滚动轴承故障标准

特征量 dBSV SV K 正常值 <20dB <10F <10 警告值 20~35dB (10~56)F 10~56 损坏值 >35dB >56F >56 报废值 >60dB >1000F >1000 在无损或极微小的损伤期，脉冲值（dB值）基本在某一水平线上下波动，随着故障的发展，脉冲值逐渐增大。当冲击能量达到初始值的1000倍60dB，就认为该轴承的寿命已经结束，即轴承已报废。

根据标准故障冲击能量dBN值的大小，可以十分容易地判断轴承状态，即 0≤dBN≤20dB： 正常状态

20dB＜dBN≤35dB： 注意状态，轴承有初期损伤 35dB＜dBN≤60dB： 警告状态，轴承已有明显损伤 60dB＜dBN： 完全损坏状态，轴承报废

利用冲击脉冲法的原理可以制成冲击脉冲计。典型的产品如瑞典的SPM冲击脉冲计、国产的CMJ系列冲击脉冲计等。典型的冲击脉冲计简化电路框图见图10.26。