
轴承早期故障振动信号,由于受到周围环境的干扰及系统复杂性的影响.使得在低频域(约1Hz~1kHz)寻找反映滚动轴承故障特征的顿率变得非常困难.通过大量试验发现,当轴承元件疲劳后,在作为其二次效应的振动信号中的中高频段存在着一种重要的信息特征一某高频谱峰群,如图1所示,在约1.5kHz~3.0kHz之间存在着一明显的谱峰群.该高频谱峰群的中心频率具有如下特点:
1、在其它条件相同的情况下,在一定范围内不随疲劳面积和轴承内圈转速的变化而改变.
2、对于同种系列的轴承.其中心额率的数值随轴承型号尺寸的增大而降低。
3、中心频率的数值与力锤激振试验测得的相应轴承外圈径向弯曲固有振动的一阶频率极为相近。
4、谱峰群以轴承外圈径向弯曲固有额率作为中心额率,相邻边频之间隔与轴承元件表面疲劳剥落引起的冲击间隔频率具有一一对应关系
因此,振动加速度信号的自功率谱图在较高频段内突然出现的大量峰群,是与轴承结构(主要是外圈)和支承元件(轴承座)所形成的振动系统的某阶固有振动有关.可以肯定,中高频段存在的高频谱峰群是轴承出现疲劳后的一个非常有价值的信息特征.因此分析存在于中高频带的高频谱峰群的特征,进一步明确高频谱峰群与滚动轴承固有频率以及与故障元件之间的关系,对于诊断滚动轴承元件的疲劳缺陷具有重要意义.
当轴承元件产生疲劳剥落时,就会产生周期性脉冲信号,图2所示为308型轴承外圈表面疲劳剥落后产生的周期脉冲信号,对其进行FFT分析,在中高频率出现如1(b)所示的高频谱峰群。
对轴承(308型)进行力锤激振实验,所得频谱如图3所示,测得轴承外圈的一阶径向固有颠率为2000Hz,图中3840Hz是由于308轴承安装在轴承振动试验台的轴承套圈内,套圈的一阶径向频率。
因此,高频谱峰群的中心频率值与轴承外圈的径向弯曲固有频率值近似相等,高频谱峰的出现是故障轴承元件发出冲击脉冲信号引起轴承外圈共振的结果。
轴承在实际运行过程中。当轴承元件(滚珠、内圈、外圈)因疲劳产生剥落时,一般情况下其振动信号为周期性冲击信号,冲击周期与轴承的故障元件具有一一对应关系。每当出现一次冲击。就会引起轴承外圈的振动。
