薄壁轴承损伤的四个阶段剖析

薄壁轴承在旋转机械中应用较为广泛，同时也是易损坏的元件之一。旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关，轴承的工作好坏对机械的工作状态有很大影响，其缺陷会导致设备产生异常振动和噪声，严重时甚至损坏设备。对滚动轴承进行正确的状态监测及诊断，是现代化企业的设备优化管理及预知维修的一个重要方面。

滚动轴承故障发展的四个阶段：

对应滚动轴承的结构组成，滚动轴承有4种故障频率：滚动轴承保持架故障频率，滚动轴承滚动体故障频率，滚动轴承外圈故障频率，滚动轴承内圈故障频率。对于这些轴承故障频率的求取，有专门的数学计算公式，不过在实际工作中计算比较麻烦，较方便的方法是利用专门的软件获得。

一阶段，即轴承开始出现故障的萌芽阶段，这时温度正常，噪声正常，振动速度总量及频谱正常，但尖峰能量总量及频谱有所征兆，反映轴承故障的初始阶段。这时真正的轴承故障频率出现在超声段大约20-60khz范围。

二阶段，温度正常，噪声略增大，振动速度总量略增大，振动频谱变化不明显，但尖峰能量有大的增加，频谱也更加突出。这时的轴承故障频率出现在大约500hz-2khz范围。

三阶段，温度略升高，可耳听到噪声，振动速度总量有大的增加，且振动速度频谱上清晰可见轴承故障频率及其谐波和边带，另振动速度频谱上噪声地平明显升高，尖峰能量总量相比第二阶段变得更大、频谱也更加突出。这时的轴承故障频率出现在大约0-1khz范围。建议于第三阶段后期予以更换轴承，那么此时应该已经出现肉眼可以看到的磨损等滚动轴承故障特征。

四阶段，温度明显升高，噪声强度明显改变，振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动速度频谱上轴承故障频率开始消失，被更大的随机的宽带高频噪声地平取代；尖峰能量总量迅速增大，并可能出现一些不稳定的变化。绝不能让轴承在故障发展的第四阶段中运转，否则将可能发生灾难性破坏。

根据研究结果，一般的，如果滚动轴承的整个使用寿命是那么从轴承安装投入使用时计起，在它的前>80%寿命时间段内，轴承是一切正常的。而接下来对应滚动轴承故障发展，其剩余寿命在一阶段为10% ～>20%L10，第二阶段为5%-10%L10，第三阶段为1%～5%L10，第四阶段约为1h或者1%L10。

因此，在实际工作中面临轴承问题时，考虑到轴承故障发展的第四阶段具有不可预见的突发危害性，建议于第三阶段后期予以更换轴承，这样既可以避免故障的扩大和更严重事故的发生，又能尽量保证滚动轴承的使用寿命，并且根据此时轴承上也已经出现肉眼可以看到的磨损、零部件损坏等滚动轴承故障特征，比较有说服力。至于轴承故障发展的第三阶段后期的识别，则需要依据上述理论特征再结合实际的温度、噪声、速度谱、尖峰能量谱、速度和尖峰能量的总量趋势及实际经验予以综合考虑。