滚动轴承常见故障及诊断
滚动轴承故障及其诊断方法
滚动轴承故障及其诊断方法
滚动轴承是一种很常见的机械元件，广泛用于工业和消费市场，用于
转动机械装置的旋转部件。
它们的主要功能是支撑和稳定轴，允许轴在指
定的位置和方向上旋转，以及在转动时减少摩擦和重复负载。
滚动轴承可
以在各种不同类型的机械设备中找到，例如汽车，风能发电机，摩托车，
电机，空调，电气箱等。
滚动轴承可以长期高效工作，但如果不适当地维护和维修它，可能会
导致故障。
常见的滚动轴承故障包括损坏，轴承旋转变慢，轴承外壳发热，内部损坏，轴键变形，低速磨擦，扭矩问题等。
解决这些问题的关键是找
出故障的根本原因，并根据现场条件采取正确的解决方案。
要有效诊断滚动轴承故障，可以采用以下方法。
1.检查外壳：检查轴承外壳表面，以及固定螺丝和轴承挡圈是否松动、弯曲或破损。
检查底座是否正确安装，轴是否紧固，以及轴承应用的负载
是否正确。
2.状态检查：检查轴承内部和外壳的温度，查看是否有油漆和碳垢，
并检查轴承内部有无异响和异常磁性。
3.拆卸检查：仔细检查轴承内部的轴承衬套、滚珠和圆柱滚道，查看
是否有损坏、磨损或异物。
滚动轴承故障及其诊断方法
频率为
fo
f Bo Z
1 (1 2
d Dm
) frZ
(4) 单个滚动体有缺陷时的特征频率：如果单个有缺陷的 滚动体每自传一周只冲击外环滚道（或外环）一次，则其 相对于外环的转动频率为
f RS
f
Bo
(Dm
d
d
)
1 (1 2
d2 Dm2
)
fr
Dm d
滚动轴承的特征频率
(5) 保持架与内外环发生碰磨的频率： 保持架碰外环的频率（等于单滚动体的外环通过频率）
以及轴承套圈在座孔中或轴颈 上微小相对运动造成的微振腐蚀 (是微动磨损与腐蚀协同作用的结果)
1滚动轴承异常的基本形式
(5).断裂
过高的载荷会可能引起轴承零件断裂。 磨削、热处理和装配不当都会引起残余应力， 工作时热应力过大也会引起轴承零件断裂。 另外，装配方法、装配工艺不当，也可能造成 轴承套圈挡边和滚子倒角处掉块。
因为滚动体滚而不滑，所以滚动体与内环滚道接触点A的
速度为
VA Vi
又因外环固定，所以滚动体与接触点C的速度为
VC 0
而滚动体中心B的速度（即保持架的速度）为
VB
1 2
V
A
2
(Dm
d)
fr
单个滚动体（或保持架）相对于外环的旋转频率为
f Bo
VB lm
2
(Dm
滚动体损伤振动情况
当滚动体产生损伤时，如剥落、点蚀等，缺陷部位通过内圈或外 圈滚道表面时会产生冲击振动。 在滚动轴承无径向间隙时，会产生频率为nZfRS（n＝1，2,…） 的冲击振动。 通常滚动轴承都有径向间隙，因此，同内圈存在点蚀时的情 况一样，根据点蚀部位与内圈或外圈发生冲击接触的位置不同， 也会发生振幅调制的情况，不过此时是以滚动体的公转频率fm进 行振幅调制。这时的振动频率为nzfRS±fm，如图所示。
滚动轴承常见故障及其原因分析
滚动轴承常见故障及其原因分析滚动轴承是机械设备中常用的一种基础部件，其主要作用是支撑和传递机械装置的力，承受载荷并降低摩擦损失。
然而，由于长期使用和不良维护，常见的故障会在滚动轴承中出现。
本文将详细介绍滚动轴承常见故障以及其可能的原因分析。
1. 滚珠脱落滚珠脱落是滚动轴承常见的故障之一。
通常，滚珠脱落的主要原因是疲劳和损坏。
当滚珠接近疲劳极限或者发生撞击时，会引起损坏并导致滚珠脱落。
此外，如果滚珠与内、外环之间的间隙不足，也会导致滚珠脱落。
2. 席瓦出现磨损席瓦的磨损是滚动轴承中经常出现的故障之一。
一般来说，席瓦的磨损主要是由于其他零部件的磨损或者原材料不良引起的。
如果滚珠或钢球与席瓦的装配不正确，可能会增加席瓦的磨损。
3. 轴承卡死轴承卡死是指滚动轴承无法自由旋转，通常是由于内、外环之间的卡合引起的。
轴承卡死的原因可能有多种，包括使用过度或不当，润滑不良，以及进入异物等。
4. 轴承锈蚀轴承的零部件可能会出现锈蚀，这通常是由于滚珠、内外环表面的锈蚀引起的。
可能是由于零件长期暴露在潮湿的环境中，润滑不好或者外界因素作用引起的。
5. 滚珠氧化当滚珠内的氧化物质增加或者表面氧化时，会导致滚珠失去润滑，引起摩擦和热。
滚珠氧化可能会导致分离或者破碎。
氧化通常是由于过度使用、温度过高、润滑不良或者滚珠表面质量不好等原因引起的。
6. 轴承寿命过短轴承寿命不足可能会导致轴承的失效。
轴承寿命短的原因有很多，包括过度负载、滚珠或滚道表面缺陷或者轴向荷载等。
7. 滚珠辊子表面过靠近如果滚珠、滚柱或钢球与内、外环之间的间隙不足，可能会导致滚珠和滚柱表面过于靠近。
这种情况会增加轴承的滚动摩擦，进而导致轴承过度磨损和损坏。
8. 轴承过度负载轴承的负荷过大可能会导致滚珠、钢球或滚柱过度变形或者应力过大。
过度负载的原因包括电机过载、不恰当的安装方式或者传动系统设计不良等。
9. 不当润滑轴承的润滑对于轴承的正常工作非常重要。
不正确的润滑可能会导致轴承失效。
滚动轴承的故障诊断
滚动轴承的故障诊断一、滚动轴承的常见故障滚动轴承是转动设备中应用最为广泛的机械零件，同时也是最容易产生故障的零件。
据统计，在使用滚动轴承的转动设备中，大约有30%的机械故障都是由于滚动轴承而引起的。
滚动轴承的常见故障形式有以下几种。
1. 疲劳剥落（点蚀）滚动轴承工作时，滚动体和滚道之间为点接触或线接触，在交变载荷的作用下，表面间存在着极大的循环接触应力，容易在表面处形成疲劳源，由疲劳源生成微裂纹，微裂纹因材质硬度高、脆性大，难以向纵深发展，便成小颗粒状剥落，表面出现细小的麻点，这就是疲劳点蚀。
严重时，表面成片状剥落，形成凹坑；若轴承继续运转，将形成大面积的剥落。
疲劳点蚀会造成运转中的冲击载荷，使设备的振动和噪声加剧。
然而，疲劳点蚀是滚动轴承正常的、不可避免的失效形式。
轴承寿命指的就是出现第一个疲劳剥落点之前运转的总转数，轴承的额定寿命就是指90%的轴承不发生疲劳点蚀的寿命。
2. 磨损润滑不良，外界尘粒等异物侵入，转配不当等原因，都会加剧滚动轴承表面之间的磨损。
磨损的程度严重时，轴承游隙增大，表面粗糙度增加，不仅降低了轴承的运转精度，而且也会设备的振动和噪声随之增大。
3. 胶合胶合是一个表面上的金属粘附到另一个表面上去的现象。
其产生的主要原因是缺油、缺脂下的润滑不足，以及重载、高速、高温，滚动体与滚道在接触处发生了局部高温下的金属熔焊现象。
通常，轻度的胶合又称为划痕，重度的胶合又称为烧轴承。
胶合为严重故障，发生后立即会导致振动和噪声急剧增大，多数情况下设备难以继续运转。
4. 断裂轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种故障形式，这主要是由于轴承材料有缺陷和热处理不当以及严重超负荷运行所引起的；此外，装配过盈量太大、轴承组合设计不当，以及缺油、断油下的润滑丧失也都会引起裂纹和断裂。
5. 锈蚀锈蚀是由于外界的水分带入轴承中；或者设备停用时，轴承温度在露点以下，空气中的水分凝结成水滴吸附在轴承表面上；以及设备在腐蚀性介质中工作，轴承密封不严，从而引起化学腐蚀。
第五章_滚动轴承的故障监测和诊断
图
滚动体损伤振动情况
４、轴承偏心 当滚动轴承的内圈出现严重磨损等情况时，轴承会出现偏心 现象，当轴旋转时，轴心（内圈中心）便会绕外圈中心摆动， 如图4示，此时的振动频率为nfr（n＝1, 2,…）。
图
滚动轴承偏心振动特征
实例
• 6210轴承的监测与诊断 • 一台单级并流是鼓风机，其结构如图。该机组自 86 年 1 月30日起，测点③的振动加速度逐渐增加至正常值10倍，为 查明原因，对测点③的振动信号进行频谱分析。
第二节 滚动轴承的失效形式
滚动轴承常见的失效形式：
滚动轴承尺寸的选择2
疲劳点蚀或剥落
磨 损
胶 合
断 裂
保持架损坏
烧 伤
第三节 滚动轴承的振动
与轴承的结构有关的振动 ——无论轴承正常与否，都会产生振动
与轴承滚动表面状况有关的振动两种类型
——反映了轴承的损坏状况
一、滚动轴承的振动机理 1、承载状态下滚动轴承的振动
图 IFD法的信号变换过程
二、滚动轴承的精密诊断
１、轴承内滚道损伤 轴承内滚道产生损伤时，如：剥落、裂纹、点蚀等（如图所 示），若滚动轴无径向间隙时，会产生频率为nfi（n＝1，2,…） 的冲击振动。
图
内滚道损伤振动特征
通常滚动轴承都有径向间隙，且为单边载荷，根据点蚀部 分与滚动体发生冲击接触的位置的不同，振动的振幅大小会发 生周期性的变化，即发生振幅调制。若以轴旋转频率fr,进行振 幅调制，这时的振动频率为nfi士fr（n＝1，2…）。
２.轴承外滚道损伤
当轴承外滚道产生损伤时，如剥落、裂纹、点蚀等（如图2 所示），在滚动体通过时也会产生冲击振动。由于点蚀的位置 与载荷方向的相对位置关系是一定的，所以，这时不存在振幅 调制的情况，振动频率为nfo ( n＝1，2,…），振动波形如图 所示。
滚动轴承常见故障的原因分析
滚动轴承常见故障的原因分析滚动轴承是一种重要的机械传动元件，常见于各种机械设备中。
然而，滚动轴承也常遭遇各种故障，包括磨损、过热、锈蚀、裂纹、脱落等。
下面是一些常见滚动轴承故障的原因分析。
1.磨损：磨损是最常见的滚动轴承故障类型之一、磨损通常是由于轴承受到高负荷、不正确的润滑条件、使用不当或杂质进入轴承内部等原因引起的。
高负荷和不正确的润滑会导致轴承摩擦增加，从而加剧磨损。
轴承使用不当（如过载或不均匀受力）会导致轴承表面不均匀磨损，从而造成轴承缩短寿命。
2.过热：滚动轴承在工作过程中，可能会出现过热的情况。
过热通常是由于摩擦、润滑不良、过载、不正常工作条件等原因引起的。
摩擦产生的热量会导致轴承温度升高，如果润滑不良，会加剧摩擦和热量的产生，进而使得轴承过热。
过载和不正常工作条件也会导致摩擦增加，从而引起轴承过热。
过热会使轴承材料的硬度降低，使其承载能力下降，甚至引起轴承损坏。
3.锈蚀：滚动轴承通常需要在潮湿、有腐蚀性气体或液体的环境中工作。
如果轴承未正确防护或未适时更换润滑剂，就会容易受到腐蚀和锈蚀。
锈蚀会损坏轴承的表面，导致轴承的工作性能下降，甚至发生损坏。
4.裂纹：滚动轴承在使用中，可能会出现裂纹。
裂纹通常是由于载荷过大、冲击负荷、疲劳载荷、材料缺陷等原因引起的。
当轴承承受过大的载荷或冲击负荷时，可能会超过材料的强度极限，导致轴承表面出现裂纹。
疲劳载荷是由长时间的往复运动引起的，经过多次往复运动后，轴承表面产生裂纹，最终导致轴承损坏。
5.脱落：脱落通常是由于轴承的装配不当、润滑不良、轴承材料缺陷等原因引起的。
如果轴承装配不当，例如装配时用力过大，可能会导致轴承的外圈或内圈脱落。
润滑不良会导致轴承的表面磨损加剧，最终导致轴承脱落。
轴承材料缺陷也会影响轴承的使用寿命和可靠性。
以上是常见的滚动轴承故障原因分析，不同类型的滚动轴承可能存在不同的故障原因。
为了避免滚动轴承故障的发生，需要合理选择轴承型号、正确装配和润滑轴承、定期检查和维护轴承等。
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法
(2)内外圈的配合表面磨损
这是由于轴承内外圈与轴和壳体 孔没有装配好，破坏了轴承与壳 体、轴承与轴的配合关系，进一 步加速了轴承本身和与之配合的 轴或壳体配合表面的磨损(俗称走
内圈或走外圈)。
(3)隔离圈磨损和松旷
在工作中隔离圈和滚动体(滚珠、 滚柱等)相互摩擦，若润滑不良， 则加快磨损。隔离圈磨损以后，
轴承上。
(6)座圈产生裂纹和保持架碎裂
轴承座圈产生裂纹的原因可能是 轴承配合过紧、轴承外圈或内圈 松动、轴承的包容件变形、安装 轴承的表面加工不良等。保持架 碎裂的原因是润滑不足、滚动体 破碎、座圈歪斜等。座圈滚道严 重磨损可能是座圈内落入异物、 润滑油不足或润滑油牌号不符合
要求引起的。
3．故障诊断
如止推轴承在轴承盖处振动信号 最强，利用听到的声音即可判断 其状态：“嗡嗡”声表示状态较 好；“梗梗”声是内外圈或滚动 体破裂；“骨碌碌”声是轴承缺
油。
还可利用手对温度和振动的感觉 对轴承做出判断：若手只能在轴 承处放3s，说明轴承温度已达60℃； 轴承压盖过热可能是轴承走外圈； 如果轴承局部发热或有撞击振动 现象，说明轴承装配不当或紧固
现振动。
表面疲劳剥落的初期是表面上出 现麻点，最后发展成片状的表层 脱落。轴承滚动体和内外圈滚道 面上均承受周期性脉动载荷的作 用，产生周期性变化的接触应力。 当应力循环次数达到一定数量后， 在滚动体或内外圈滚道工作面上 就产生疲劳剥落。如果轴承的负
荷过大，会使这种疲劳加剧。
另外，轴承安装不正、轴弯曲， 也会产生滚道剥落现象。轴承滚 道的疲劳剥落会降低轴的运转精
①固有噪声。这是滚动轴承本身 具有的一种噪声，属正常噪声。 特点：轴承旋转时发出的一种平 稳、连续的声音，声音较小；转
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法
滚动轴承常见故障及故障程度诊断方法滚动轴承是一种常见的机械传动部件，广泛应用于各种设备和机器中。
然而，由于长期的运转和使用，滚动轴承可能会出现各种故障。
及早诊断并解决这些故障，可以提高设备的工作效率和寿命。
下面将介绍一些常见的滚动轴承故障以及相应的故障程度诊断方法。
1.磨损故障：磨损是滚动轴承最常见的故障之一、它可能是由于振动、超负荷、不当润滑或外部杂质等因素引起的。
磨损故障的特点是滚道、轴承座和滚珠表面的磨损或变形。
在诊断方面，可以使用肉眼观察滚道和滚珠表面的磨损情况，并通过手感判断是否存在磨损故障。
2.疲劳故障：疲劳是滚动轴承的另一种常见故障。
它通常是由高载荷、频繁起停、轴向冲击或轴承内部结构缺陷等因素引起的。
疲劳故障的特点是滚珠或滚道出现裂纹或剥落。
在诊断方面，可以使用显微镜观察滚珠和滚道表面的裂纹或剥落情况，或者进行动态振动分析以检测是否存在疲劳故障。
3.温升故障：温升是滚动轴承的常见故障之一，通常是由于不当润滑、过高的润滑脂粘度、轴承过紧或过松、内部结构问题等因素引起的。
温升故障的特点是轴承运行时温度升高。
在诊断方面，可以使用红外热像仪测量轴承温度，或使用测温仪对轴承不同部位进行温度测量，以判断是否存在温升故障。
4.噪声故障：噪声是滚动轴承常见的故障之一，通常是由于轴承松动、滚珠损坏、滚子不对中、不正确的润滑或外部冲击等因素引起的。
噪声故障的特点是轴承运行时产生噪声。
在诊断方面，可以使用听诊器或声音分析仪对轴承的运行声音进行监测和分析，以判断是否存在噪声故障。
5.润滑故障：滚动轴承的润滑是保证轴承正常运行的重要因素，不当的润滑可能会导致轴承故障。
润滑故障的特点是润滑油脂污染、量不足或过多、润滑脂分解或硬化等。
在诊断方面，可以通过观察润滑油脂的颜色、质地和气味来判断是否存在润滑故障。
除了上述常见的滚动轴承故障，还有一些其他故障，如过载、轴向偏移、振动等。
对于这些故障，可以使用适当的仪器和设备，如振动测量仪、位移传感器等进行诊断和监测。
滚动轴承常见故障及其振动信号特征
滚动轴承常见故障及其振动信号特征轴承长时间未使用或者存储环境不良会导致轴承表面生锈,进而引发轴承锈蚀故障。
另外,轴承在工作过程中也可能因为润滑不良或者介质腐蚀等原因产生锈蚀现象。
1.6胶合轴承在长期运行过程中,可能会因为润滑不足或者介质污染等原因导致轴承内部的胶合现象。
胶合现象会导致轴承的滚动体和滚道之间失去滚动性能,从而引发轴承故障。
2轴承故障检测方法轴承故障检测的方法主要包括视觉检测、声音检测、振动检测、温度检测和油液检测等。
其中,振动检测是最常用的一种方法。
轴承在故障发生时会产生特定的振动信号,通过对振动信号进行分析可以判断轴承是否发生故障,并确定故障的类型和程度。
3轴承故障的振动信号特征轴承故障时产生的振动信号具有一定的特征,不同类型的故障会产生不同的振动信号特征。
常见的轴承故障振动信号特征包括频率、振幅、相位和波形等。
通过对这些特征的分析,可以准确地判断轴承的故障类型和程度,并采取相应的维修措施。
总之,对轴承故障的诊断和维修具有重要意义。
通过本文对轴承常见故障形式、故障检测方法和振动信号特征的分析,可以帮助工程师更好地诊断和处理轴承故障,提高设备的运行效率和安全性。
轴承锈蚀的原因之一是水分侵入。
当轴承停止工作时，温度下降，空气中的水分容易在轴承表面凝结成水珠，如果不及时清理，就会引起轴承锈蚀。
另外，保护不当也会使水分直接进入轴承，导致轴承锈蚀。
在高速高负荷和润滑不足的情况下，轴承部件会迅速升温，摩擦产生的热量能引起轴承部件接触的金属表面相互粘接，这种现象称为胶合。
轴承滚子和滚道相对运动产生的挤压力和侵入轴承滚道的杂物也会引起轴承表面的磨损。
磨损会增大轴承的游隙，降低运转精度，增加工作噪音。
常见的滚动轴承故障检测方法包括油样分析法、温度监测法、声发射法和振动法。
油样分析法通过分析轴承润滑油中的金属颗粒来判断轴承的运转状况。
温度监测法通过监测轴承附近部件的温度来观测轴承是否正常运转。
声发射法可以通过分析发声周期来判断故障类型和部位。
滚动轴承的故障机理与诊断
温度诊断法
总结词
通过测量轴承的温度变化，判断轴承的工作状态是否正常。
详细描述
温度诊断法是一种间接的滚动轴承故障诊断方法。通过在轴承座或轴承端盖上安装温度传感器，监测轴承的工作 温度，可以判断轴承的工作状态是否正常。如果温度过高或温差过大，可能表明轴承存在故障，如润滑不良、摩 擦过大等。
04
滚动轴承故障诊断实例
实例一：振动诊断法的应用
01
总结词
振动诊断法是通过监测滚动轴 承的振动信号来判断其运行状
态的方法。
02
详细描述
振动诊断法具有非破坏性、实 时性等优点，通过分析振动信 号的频率、幅值和波形等信息 ，可以识别滚动轴承的故障类 型和位置，以及评估故障的严
重程度。
03
总结词
振动诊断法需要使用专业的振 动测量仪器，如振动分析仪或 频谱分析仪，对滚动轴承进行
促进智能化发展
随着工业4.0和智能制造的推进，对设备的监测和故障诊断要求越来越高。滚动轴承的故 障机理与诊断研究有助于推动设备智能化的发展，提高生产效率和产品质量。
对未来研究的建议
01
加强跨学科合作
滚动轴承的故障机理与诊断涉及多个学科领域，如机械工程、材料科学
、信号处理等。建议加强跨学科合作，综合运用各学科的理论和方法，
其在实践中的可行性和效果。
THANKS
声学诊断法
要点一
总结词
通过测量轴承的声学信号，分析其频率和幅值等信息，判 断轴承的故障类型和程度。
要点二
详细描述
声在 轴承座或轴承端盖上安装声学传感器，采集轴承的声学信 号，然后分析这些信号的频率和幅值等信息，可以判断轴 承是否存在故障以及故障的类型和程度。常见的故障类型 包括轴承内圈、外圈和滚动体的故障等。声学诊断法的优 点是可以在线监测轴承的工作状态，但受环境噪声影响较 大。