滾動軸承在旋轉(zhuǎn)機械中應(yīng)用為廣泛，同時也是最易損壞的元件之一。旋轉(zhuǎn)機械的許多故障都與滾動軸承有關(guān)，軸承的工作好壞對機械的工作狀態(tài)有很大影響，其缺陷會導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生異常振動和噪聲，嚴重時甚至損壞設(shè)備。對滾動軸承進行正確的狀態(tài)監(jiān)測及診斷，是現(xiàn)代化企業(yè)的設(shè)備優(yōu)化管理及預(yù)知維修的一個重要方面。
滾動軸承故障發(fā)展的四個階段：
對應(yīng)滾動軸承的結(jié)構(gòu)組成，滾動軸承有4種故障頻率：滾動軸承保持架故障頻率，滾動軸承滾動體故障頻率，滾動軸承外圈故障頻率，滾動軸承內(nèi)圈故障頻率。對于這些軸承故障頻率的求取，有專門的數(shù)學計算公式，不過在實際工作中計算比較麻煩，較方便的方法是利用專門的軟件獲得，如美國羅克韋爾自動化公司的軟件中就帶有該功能插件，只要輸入軸承型號及生產(chǎn)廠家等信息，就可得到對應(yīng)的各種軸承故障頻率。
第一階段，即軸承開始出現(xiàn)故障的萌芽階段，這時溫度正常，噪聲正常，振動速度總量及頻譜正常，但尖峰能量總量及頻譜有所征兆，反映軸承故障的初始階段。這時真正的軸承故障頻率出現(xiàn)在超聲段大約20-60khz范圍。
第二階段，溫度正常，噪聲略增大，振動速度總量略增大，振動頻譜變化不明顯，但尖峰能量有大的增加，頻譜也更加突出。這時的軸承故障頻率出現(xiàn)在大約500hz-2khz范圍。
第三階段，溫度略升高，可耳聽到噪聲，振動速度總量有大的增加，且振動速度頻譜上清晰可見軸承故障頻率及其諧波和邊帶，另振動速度頻譜上噪聲地平明顯升高，尖峰能量總量相比第二階段變得更大、頻譜也更加突出。這時的軸承故障頻率出現(xiàn)在大約0-1khz范圍。建議于第三階段后期予以更換軸承，那么此時應(yīng)該已經(jīng)出現(xiàn)肉眼可以看到的磨損等滾動軸承故障特征。
第四階段，溫度明顯升高，噪聲強度明顯改變，振動速度總量和振動位移總量明顯增大，振動速度頻譜上軸承故障頻率開始消失，被更大的隨機的寬帶高頻噪聲地平取代；尖峰能量總量迅速增大，并可能出現(xiàn)一些不穩(wěn)定的變化。絕不能讓軸承在故障發(fā)展的第四階段中運轉(zhuǎn)，否則將可能發(fā)生災(zāi)難性破壞。
根據(jù)研究結(jié)果，一般的，如果滾動軸承的整個使用壽命是那么從軸承安裝投入使用時計起，在它的前>80%壽命時間段內(nèi)，軸承是一切正常的。而接下來對應(yīng)滾動軸承故障發(fā)展，其剩余壽命在第一階段為10% ～>20%L10，第二階段為5%-10%L10，第三階段為1%～5%L10，第四階段約為1h或者1%L10。
因此，在實際工作中面臨軸承問題時，考慮到軸承故障發(fā)展的第四階段具有不可預(yù)見的突發(fā)危害性，建議于第三階段后期予以更換軸承，這樣既可以避免故障的擴大和更嚴重事故的發(fā)生，又能盡量保證滾動軸承的使用壽命，并且根據(jù)此時軸承上也已經(jīng)出現(xiàn)肉眼可以看到的磨損、零部件損壞等滾動軸承故障特征，比較有說服力。至于軸承故障發(fā)展的第三階段后期的識別，則需要依據(jù)上述理論特征再結(jié)合實際的溫度、噪聲、速度譜、尖峰能量譜、速度和尖峰能量的總量趨勢及實際經(jīng)驗予以綜合考慮。