推力轴承振动测试与故障诊断技术应用

小熊

摘要：本文介绍了用振动监测诊断技术对某艇主轴承的振动进行测试分析的情况，结果表明诊断结论与实际拆检结果相同。提出了监测点的选择及分析信号时应注意的问题。
关键词：滚动轴承；监测诊断；振动分析；特征频率
中图分类号：TH33.33  文献标识码：B

    滚动轴承由于装配不当、润滑不良、腐蚀和过载等原因可能过早损坏。在这种工况下运行必然产生振动，对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的方法之一就是振动分析。
在对某舰艇主动力装置进行振动测试时，发现主机轴承有故障特征出现，后又进行了三次精密振动测试，均证实故障存在。
该处为三个7330AC单列径向止推滚珠轴承。轴承滚动体中心滚动轨迹圆直径235mm，内径150mm，滚动体直径50.75mm，滚动体个数13个，接触角25°。
为了真实、准确地反映主推力轴承振动状态，测点选在离轴承最近，且与轴承只有一个接触面的地方。考虑机舱内主推力轴承实际安装位置及轴承受力方向，选择图1所示轴向和垂向。另外，对振动信号要进行多次采集、分析，综合比较，以确保结论准确。
一、冲击脉冲测试分析
滚动轴承的冲击脉冲振动是一种衰减振动，其强弱反映了故障的程度。当轴承工作表面出现损伤时，所产生的实际脉冲值用dBsv表示，它与初始脉冲值dBi之差称为归一化冲击脉冲值dBn。
从1999年下半年至2000年上半年，利用冲击脉冲计对前左主机推力轴承进行跟踪监测，测试工况为轴转速n=650r/min，测试方向为轴向，初始脉冲值dBi为16dB。表1是归一化冲击脉冲值。

其中最大值dBm>45dB，且dBm与dBc的差值较大，说明轴承已经严重损伤。
二、振动特征频率分析
为判断出现异常的部位和原因，在前推力轴承轴向和垂向部位安装了加速度传感器，图2和表2是在转速n=725r/min时的频谱图及相应数据。


从表2可以清楚地看到，主推力轴承存在着典型的故障特征频率，其中频率93.75Hz为轴承内圈损伤时的特征频率，而81.25Hz、106.25Hz为93.75Hz频率的边频。同时还伴有二倍频186.25Hz、三倍频280Hz等谐波及边频频率，三倍频的有效值高达36.77m/s2。
以上分析表明，主推力轴承内圈疲劳点蚀故障特征明显，轴承损伤严重。拆检情况与监测分析结果相同，推力轴承正车两道内圈和保持架表层剥落严重，滚动体过度磨损。若继续使用将发生机械事故。