轉軸的振動機理與信號特征

1、疲勞剝落損傷
        當軸承零件上產生了疲勞剝落坑后（以夸大的方式畫出了疲勞剝落坑），在軸承運轉中會因為碰撞而產生沖擊脈沖。給出了鋼球落下產生的沖擊過程的示意圖。在沖擊的第一階段，在碰撞點產生很大的沖擊加速度，它的大小和沖擊速度v成正比（在軸承中與疲勞損傷的大小成正比）。第二階段，構件變形產生衰減自由振動，振動頻率取決于系統的結構，為其固有頻率。振幅的增加量A也與沖擊速度v成正比。
        在滾動軸承剝落坑處碰撞產生的沖擊力的脈沖寬度一般都很小，大致為微秒級。因力的頻譜寬度與脈沖持續時間成反比，所以其頻譜可從直流延展到100～500kHz。疲勞剝落損傷可以在很寬的頻率范圍內激發起軸承一傳感器系統的固有振動。由于從沖擊發生處到測量點的傳遞特性對此有很大影響，因此測點位置選擇非常關鍵，測點應盡量接近承載區，振動傳遞界面越少越好。

軸承零件上的疲勞剝落坑
        有疲勞剝落故障軸承的振動信號為其簡化的波形。T取決于碰撞的頻率，T=1/f碰 。在簡單情況下，碰撞頻率就等于滾動體在滾道上的通過率ZFic或Zfoc或滾動體自轉頻率fbc 。 
2、磨損
         隨著磨損的進行，振動加速度峰值和RMS值緩慢上升，振動信號呈現較強的隨機性，峰值與RMS值的比值從5左右逐漸增加到5.5～6。如果不發生疲勞剝落，最后振動幅值可比最初增大很多倍，變化情況見圖12。
3、膠合
        為一運轉過程中發生膠合的滾動軸承的振動加速度及外圈溫度的變化情形。在A點以前，振動加速度略微下降，溫度緩慢上升。A點之后振動值急劇上升，而溫度卻還有些下降，這一段軸承表面狀態已惡化。在B點以后振動值第二次急劇上升，以致超過了儀器的測量范圍，同時溫度也急劇上升。在B點之前，軸承中已有明顯的金屬與金屬的直接接觸和短暫的滑動，B點之后有更頻繁的金屬之間直接接觸及滑動，潤滑劑惡化甚至發生炭化，直至發生膠合。從圖中可以看出，振動值比溫度能更早地預報膠合的發生，由此可見軸承振動是一個比較敏感的故障參數。