滾動軸承測點、感測器、固定方式及分析譜代選擇分析？

振動分析是對滾動軸承進行狀態監測和故障診斷的常用方法。

一般方式為：利用資料獲取器在設備現場採集滾動軸承振動信號並儲存，傳送到電腦；利用振動分析軟體進行深入分析，從而得到滾動軸承各種振動參數的準確數值，進而判斷這些滾動軸承是否存在故障。

一、測點選擇

滾動軸承因故障引起的衝擊振動由衝擊點以半球面波方式向外傳播，通滾動軸承因故障引起的衝擊振動由衝擊點以半球面波方式向外傳播，通過軸承零件、軸承座傳到箱體或機架。由於衝擊振動所含的頻率很高，每通過零件的介面傳遞一次，其能量損失約80%。因此，測量點應儘量靠近被測軸承的承載區，應儘量減少中間傳遞環節，探測點離軸承外圈的距離越近越直接越好。

感測器位置對故障檢測靈敏度的影響

圖1表示了感測器位置對故障檢測靈敏度的影響。

在圖1(a)中，假如感測器放在承載方向時為100%，則在承載方向士45°方向上降為95%（- 5dB），在軸向則降為22%-25%（-12～13dB）。

在圖1(b)中，當止推軸承發生故障產生衝擊並向外散發球面波時，假如在軸承蓋正對故障處的讀數為100%，則在軸承座軸向的讀數降為5%（-19dB)。

在圖1(c) 和(d)中給出了感測器安裝的正確位置和錯誤位置，較粗的弧線表示振動較強烈的部位，較細的弧線表示因振動波通過介面衰減導致振動減弱的情形。

由於滾動軸承的振動在不同方向上反映出不同的特性，因此應儘量考慮在水準（x）、垂直（y）和軸向（z）三個方向上進行振動檢測，但由於設備構造、安裝條件的限制，或出於經濟方面的考慮，不可能在每個方向上都進行檢測，這時可選擇其中的兩個方向進行檢測。

二、感測器的選擇與固定方式

根據滾動軸承的結構特點，使用條件不同，它所引起的振動可能是頻率約為1kHz以下的低頻脈動（通過振動），也可能是頻率在1kHz以上，數千赫乃至數十千赫的高頻振動（固有振動），通常情況下是同時包含了上述兩種振動成分。

因此，檢測滾動軸承振動速度和加速度信號時應同時覆蓋或分別覆蓋上述兩個頻帶，必要時可以採用濾波器取出需要的頻率成分。考慮到滾動軸承多用於中小型機械，其結構通常比較輕薄，因此，感測器的尺寸和重量都應盡可能地小，以免對被測物件造成影響，改變其振動頻率和振幅大小。

滾動軸承的振動屬於高頻振動，對於高頻振動的測量，感測器的固定採用掌上型方法顯然不合適，一般也不推薦磁性座固定，建議採用鋼制螺栓固定，這樣不僅諧振頻率高，可以滿足要求，而且定點性也好，對於衰減較大的高頻振動，可以避免每次測量的偏差，使資料具有可比性。

三、分析譜帶的選擇

可以利用不同的頻帶，採用不同的方法對軸承的故障做出診斷，因為滾動軸承的故障特徵在不同頻帶上都有反映。

1、低頻段

在滾動軸承的故障診斷中，低頻率段指1kHz以下的頻率範圍。

一般可以採用低通濾波器（例如截止頻率fb≤1kHz）濾去高頻成分後再作頻譜分析。由於軸承的故障特徵頻率（通過頻率）通常都在1kHz以下，此法可直接觀察頻譜圖上相應的特徵譜線，做出判斷。由於在這個頻率範圍容易受到機械及電源干擾，並且在故障初期反映故障的頻率成分在低頻段的能量很小，因此，信噪比低，故障檢測靈敏度差，目前已較少採用。

2、中頻段

在滾動軸承的故障診斷中，中頻段指1～20kHz頻率範圍。同樣，利用該頻率時也可以使用濾波器。

1）高通濾波器

使用截止頻率為1kHz的高通濾波器濾去1kHz以下的低頻成分，以消除機械干擾；然後用信號的峰值、RMS值或峭度係數作為監測參數。許多簡易的軸承監測儀器儀錶都採用這種方式。

2）帶通濾波器

使用帶通濾波器提取軸承零件或結構零件的共振頻率成分，用通帶內的信號總功率作為監測參數，濾波器的通帶截止頻率根據軸承類型及尺寸選擇，例如對309球軸承，通帶中心頻率為2.2kHz左右，頻寬可選為1～2kHz。

3、高頻段

在滾動軸承的故障診斷中，高頻率段指20～80kHz頻率範圍。

由於軸承故障引起的衝擊有很大部分衝擊能量分佈在高頻段，如果採用合適的加速度感測器和固定方式保證感測器較高的諧振頻率，利用感測器的諧振或電路的諧振增強所得到衰減振動信號，對故障診斷非常有效。

此法可直接觀察頻譜圖上相應的特徵譜線，做出判斷。由於在這個頻率範圍容易受到機械及電源干擾，並且在故障初期反映故障的頻率成分在低頻段的能量很小，因此，信噪比低，故障檢測靈敏度差，目前已較少採用。