（中石油新疆乌鲁木齐石化公司）
摘要：滚动轴承是机械设备中常用的一种回转支撑件，对机械运行精度及稳定性产生至关重要的影响。为此，笔者结合自身经验，对滚动轴承的状态监测技术进行分析，明晰滚动轴承状态监测的意义；在此基础上对滚动轴承常见的失效方式进行分析，最后提出滚动轴承状态监测的三种常见方法，旨在更加系统的了解这一技术，保障滚动轴承平稳的运行。
关键词：滚动轴承；状态监测；失效方式；方法
1 滚动轴承状态监测的意义
滚动轴承是一种应用与机械旋转中的标准件，作为回转支撑件，最容易出现运行故障。滚动轴承具有润滑方便、造价低、使用效率高、运行灵敏度高、维修高效便捷等诸多优势，在机械行业中应用十分普遍。根据相关统计结果可知，当前有超过3成的机械故障时源自于滚动轴承。由此可见，滚动轴承在工作中能否正常、稳定的运行，对整机运行精度、可靠性及寿命均产生重要影响。倘若将状态监测技术运用至滚动轴承故障判断中，则可以有效降低故障事故发生率及维修费用。因此，如何科学有效的开展滚动轴承状态监测，对于提升滚动轴承运行稳定性具有重要的意义。
2 滚动轴承常见的失效方式
目前，滚动轴承主要包含下述几种失效方式：
（1）磨损
滚动轴承作为回转支撑件，长期运用高速运转状态中，滚道与滚动体之间的相对运动，由于润滑状态不佳或外部异物进入导致轴承产生磨损，从而导致轴承游隙超出标准许可值，产生表面粗糙度加大，降低了轴承自身的精度，导致轴承运行发生故障。
（2）疲劳脱落
滚动轴承在运行过程中，受到负载的影响，皮料裂缝在最大剪边应力地方集中，随着疲劳裂纹的延伸会逐步接触至零部件表面，导致接触位置处产生斑点式的剥落现象，随后逐步扩大，这是当前导致滚动轴承性能不佳的重要原因。
（3）胶合
这一故障模式主要出现在重载、高速的运行工况下，滚动体与滚道之间存在异物颗粒感或者轻微的凹凸不平，这均会导致产生受力不均，同时由于滚动体与滚道之间的摩擦产生高热量，由于润滑状态不佳导致部分产生融化，从而导致表面产生胶合现象，失去回转支撑的价值。
（4）其他
润滑油或润滑脂中含有水份，会导致滚轴轴承在运行中产生锈蚀现象；重载下滚动轴承内外圈位置缺陷将导致滚动体受到强烈的冲击，进而产生断裂现象；受转配精度的影响，滚动体与保持架之间的摩擦会逐步增加，导致保持架发生形变现象，产生噪音，最终造成轴承产生损坏现象。
3 滚动轴承状态监测方法
当前，滚动轴承常见的状态监测方法中主要包含轴承润滑状态监测、振动信号分析、声波发射监测等多种技术。
3.1 振动信号监测法
振动信号分析法是滚动轴承中最为常用的一种监测方法。滚动轴承在运行过程中，一旦表面产生受损现象，则会导致轴承产生周期性的脉冲激励信号，根据不同频谱来判定出现的运行故障。滚动轴承的振动频率是有两个部分进行构成，分贝为低频分量及高频分量，其中产生不同运行故障均有与之对应的频率相互对应，需要基于信号处理来筛选出运行频率，从而判定相应的故障类型。
低于1kHz称之为低频谱，该类故障主要是由于自身加工误差或者特征频率来引起的振动，通过对低频谱线进行分析，来可以对滚动轴承相应的故障模式进行分析。
1-20k Hz称之为中频谱，这一波段的频谱主要是由于滚轴轴承自身表面受到损伤而产生的一种固有频率，它主要是利用共振技术来获得高信噪比，从而对滚动轴承的故障进行研判分析。
大于20kHz之为高频谱。它主要是指滚动轴承由于自身损坏造成的影响超出了20kHz的能量部分，这也是作为初期来判定轴承轴承出现运行故障的一常见的方式方法。
3.2 包络分析法
包络分析由于可以识别同一个轴承中出现的多种运行故障，且具有精确性高，识别速度快等优势，是当前滚动轴承常用的一种故障监测方法。当滚动轴承表面受到损伤时，由于在运行过程中需要产生强烈装置而产生强大的脉冲力，由于瞬间产生的冲击力导致出现宽幅频带，这其中不仅仅包含滚动轴承自身的固有频率，同时还包括由于其他零部件共振所产生的现象。包络分析从本质上讲，是一种基于检波滤波的振动信号处理分析方式，它主要运用在频谱分析之前，通过对振动信号进行带通或高通滤波，来有效筛选出低频部分，然后对信号展开包络调节，提取在高频载波信号上的相关低频调制信号，最后利用相关算法，来过滤到相关高频载波，将低频振动信号进行保存。截止目前，比较常用的包络解调分析方法主要由共振解调技术、Hilbert解调技术、宽带解调技术等。
以共振解调为例，它主要是基于低通滤波器来检测到相应的调制信号，利用傅里叶变化来得到包含倍频分量和特征频率变换的一种低频包络信号，利用仪器检测来进行获取，从而对滚轴轴承的故障进行判断。
3.3 温度监测法
温度诊断技术是一种比较常规简单的诊断技术，通过对运行过程中轴承温度的监测来对轴承故障进行监测和诊断。轴承的运转温度主要由轴承的载荷、转速、摩擦力矩、润滑剂类型、粘度、轴承类型以及轴承的运转状态等因素决定，因此轴承的温度可以一定程度上反映轴承的运转参数的变化和运行的故障，特别对轴承烧伤的诊断效果比较好。但是在运行过程中，设定某一固定的温度来作为温度传感器报警的界限的效果不好，需要根据不同工况来调整阈值，及时对温升现象进行监测，才可以发挥温度检测的应有价值。然而，当滚动轴承早起出现疲劳剥落、轻微磨损及点蚀现象时，采用温度监测方法的灵敏度大大下降。因此，温度监测通常配合其他方法一起使用。
结束语
随着机械设备的精度日益提升，滚动轴承作为回转支撑件，对于其自身可靠性的要求也越来越高。因此，如何利用现有状态监测方法，结合滚动轴承常见的失效方式，来判定滚动轴承的常见故障类型是未来发展的主旋律。所以，应提升状态监测技术，提升包络分析、频谱分析的速度及精度，分析不同故障类型的特有频率，采用多重方法来对滚动轴的状态进行检测，为实现更加精确的监测助力，及时发现滚动轴承的运行故障，保证机械设备的运行可靠性！
参考文献：
[1]王宇飞，刘刚.变工况下滚动轴承的状态监测与性能分析[J].硅谷，2011（20）：184 +157.
[2]娄冬言.智能化滚动轴承状态监测[J].科协论坛（下半月），2012（07）：84-85.
[3]薛光辉，赵新赢，吉晓冬.基于冲击脉冲法滚动轴承状态监测研究[J].煤炭工程，2013，45（04）：119-121.
{4}李香涛.滚动轴承的状态监测与故障判断[J].山东工业技术，2019（09）：55-56.
[5]赵贺嘉.状态监测技术在滚动轴承故障诊断中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（18）：112-113.
作者简介：
边茜茜，性别：女，出生：1982.6，籍贯：新疆，学历：大专，研究方向：滚动轴承状态监测与故障诊断、电动机润滑知识。