解析大型机械加工设备轴承故障的诊断方法

董晶

摘 要：轴承是大型机械加工设备的重要构件，一旦发生故障会影响加工设备功能的正常发挥，给加工企业造成一定经济损失，因此，做好大型机械加工设备轴承故障诊断方法研究，对提高故障排除效率，减小故障损失具有重要的现实意义。本文分析大型机械加工设备常见轴承故障类型，探讨相关的诊断方法，为更好的应用在生产实践中提供参考。

关键词：大型机械加工设备;轴承故障;诊断;方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.021

轴承在大型机械加工设备中发挥重要作用，不仅支撑机械旋体，而且降低其运行过程中的摩擦系数，确保其回转精度，因此，轴承一旦发生故障，轻则导致轴承严重磨损，缩短加工设备使用寿命，重则导致加工设备无法正常运行，因此，做好轴承故障诊断方法研究，对提高故障排除效率具有较高的参考价值。

1 大型机械加工设备轴承常见故障

研究发现，引发大型机械加工设备轴承故障的原因较为复杂，如荷载过大、润滑不到位、进入杂物等。另外，轴承长时间运行，导致轴承构件局部磨损，也会导致故障的发生。依据损伤程度，大型机械加工设备轴承的常见故障，主要分为以下几类：

（1）轴承材料变形故障。轴承材料变形进一步细分为轴承塑性变形、轴承断裂两种故障类型。轴承运行中受到的压力超过其承受能力，导致其出现凹坑，导致轴承运行偏离正确的运行轨道，产生较大摩擦，损坏其他构件。轴承断料主要因其承受的荷载超过其最大承受能力。另外，轴承安装不当、生产工艺不合理，存在质量缺陷等，也会导致断裂故障。

（2）表面损伤故障。轴承表面损伤故障中胶合、点蚀、疲劳剥落是较为常见的故障类型。其中胶合多发生在轴承高速重载或润滑不充分的情况下，轴承因摩擦生热，导致温度急剧升高，附着在其他零件之上的一种故障。轴承发生点蚀的原因主要有三种：其一，轴颈或轴承座的基座孔发生较小的位移，导致轴承表面形成火红色、黑色锈斑;其二，当电流从轴承通过时，轴承因电击表面凹凸不平。其三，轴承和水、酸性润滑剂接触，因化学腐蚀形成点蚀。在交变荷载长期作用下，在最大剪应力位置形成裂缝，使轴承表层发生剥落坑，甚至出现大片剥落情况。

（3）磨损故障。当轴承润滑不充分，或尘埃、异物进入到轴承内部，导致滚动体和轨道出现磨损。轴承一旦磨损不仅增加轴承间隙，增加尘埃进入轴承内部的几率，而且导致轴承运转精度明显降低，大大缩短轴承使用寿命。

另外，轴承生产中存在质量瑕疵或装配工艺不当，安装参数超出规范允许的范围等，也会导致轴承出现相关故障，因此，采购或安装作业时应做好大型机械加工设备安装时的轴承质量检查，严格控制安装细节，保证安装参数合理，安装质量可靠。

2 大型机械加工设备轴承故障诊断方法

经大量研究与实践，依据不同诊断对象，人们研究出了多种轴承故障诊断方法，包括油品分析法、振动分析法、噪声分析法、温度检测法等，在轴承故障诊断上发挥重要作用。

（1）油品分析法。轴承运行中出现不同程度的磨损，磨损产生的微粒会进入到润滑液中，因此，通过分析油品中微粒的含量，便可对轴承磨损情况有个基本的把握，从而判定轴承是否存在磨损故障。目前油品分析法包括铁谱分析、光谱分析两种方法。其中铁谱分析法主要运用高强度磁场，有序分离出油品中的微粒。同时，借助专门的分析设备，检测微粒的物理特性，便可从中判断出轴承的磨损情况。光谱分析法主要分析油品中金属的含量，实现对轴承磨损情况的判断。油品分析法适合应用在以润滑油为润滑介质的轴承中。另外，该种方法容易受其他杂质的影响，限制了其进一步的推广应用。

（2）振动分析法。振动分析法在大型机械加工设备轴承故障诊断中具有较高的使用频率，其应用广泛，可用于各种轴承故障诊断中。使用该种诊断方法时需要将加速度传感器安装在和轴承表面接触的壳体上。通过分析采集到的振动信号，与正常轴承的振动信号进行对比，便可判斷出轴承是否处于最佳的工作状态。振动分析法优点突出，测量工作简单，诊断结果准确度高。

（3）噪声分析法。众所周知，大型机械加工设备轴承运行中不可避免的产生噪声，通过对轴承运行中噪声特点的分析，掌握噪声产生规律以及特点，可判断出轴承是否处于正常的运行状态。噪声分析法是一种无损检测方法，检测时只要采集到轴承产生的噪声信息即可。但该种方法容易受其他噪声影响，尤其过滤掉其他噪声需要进行专业操作，技术性较强。

（4）温度检测法。轴承运行中因摩擦原因，温度会维持在一定范围内。研究发现，轴承的摩擦力矩、转速、荷载等因素，都会影响轴承运行温度，因此，通过检测轴承温度便可判断轴承是否发生故障，尤其当轴承因润滑不充分发生烧伤故障时，采用温度检测法可迅速进行判断。但是温度检测法使用范围有限，尤其当轴承出现的故障不能引起轴承温度明显变化时，检测准确性大大降低，如剥落早期、出现轻微磨损问题时，检测准确性大大折扣。

另外，随着科技发展，相关理论的不断完善，相信在不久的将来，大型机械加工设备轴承故障诊断新技术不断出现，包括时变参数模型法、小波分析法、时频分析法等，将会大大提高故障诊断质量与效率。

3 结论

大型机械加工设备轴承故障诊断是日常维护工作的重点，对保障加工工作的顺利进行意义重大，因此，技术人员应提高认识，做好轴承故障诊断方法研究，不断提高故障诊断质量与效率。本文通过研究得出的结论有：

（1）大型机械加工设备的轴承所处的运行环境较为复杂，一旦发生故障，做好故障的准确诊断尤为重要，可缩短故障排除效率，降低故障造成的损失，因此，技术人员应将轴承故障诊断作为重要工作加以落实。平时做好排除常见故障的经验总结，总结出适合自己的一套诊断方法。

（2）目前大型机械加工设备轴承故障诊断方法较多，专业性强，且不同的诊断方法有着一定的适用范围，因此，技术人员一方面，应做好不同诊断方法知识学习，掌握诊断方法应用注意事项，了解诊断方法的优缺点。另一方面，对轴承故障进行诊断时，应根据具体情况选择合理的方法，也可综合利用多种诊断方法，提高诊断结果准确性。

参考文献：

[1]蔡道勇.大型机械加工设备轴承故障诊断方法研究[D].山东理工大学，2016.

[2]谢伟东，郭宇佳.大型机械加工设备轴承故障诊断方法[J].时代农机，2018，45（02）：83.

[3]李少军.滚动轴承故障诊断的多参数融合特征提取方法研究[D].北京交通大学，2011.