滚动轴承内外圈点蚀的表现及频谱特征研究

疲劳点蚀是滚动轴承最主要的失效形式。滚动体表面、套圈滚动因承受循环接触应力，都可能发生点蚀。

 
主要表现为：
1.运行不稳定：轴承出现点蚀后，其表面变得不平整，导致运转过程中产生振动和噪声，影响设备的稳定性和性能。
2.磨损加剧：随着点蚀的不断发展，轴承的表面材料逐渐剥落，导致轴承内外圈和滚动体之间的接触面积减小，从而加剧了磨损。
3.温度升高：由于摩擦和磨损的增加，轴承的运行温度会升高，可能引起设备过热，进而导致设备故障。
4.运行噪音：轴承出现点蚀后，由于表面不平整，运转过程中会产生额外的噪声。这种噪声通常具有特定的频率特征，有助于识别故障。
5.润滑问题：点蚀可能导致轴承的润滑不良，因为剥落的材料可能会堵塞油道或影响润滑脂的分布。
故障频率计算
内圈故障频率计算公式：
fi=n*z/120*(1-d/Dcosα)
其中，n为转速，d为滚动体直径，D为节圆直径，α为接触角，z为滚动体个数。
外圈故障频率计算公式：
fo=n*z/120*(1+d/Dcosα)
其中，n为转速，d为滚动体直径，D为节圆直径，α为接触角，z为滚动体个数。
共同特征与区别
共同特征
频率成分丰富：不管是内圈还是外圈点蚀，频域图里都能看到在多个频段有能量分布，也就是存在众多频率成分，表明轴承点蚀故障会使振动信号产生复杂的频率响应 。
均有峰值出现：两种故障的频域图中，各通道（像 CH1、CH2、CH3、CH4 ）在特定频率点都会出现峰值，意味着故障会引发特定频率的振动能量集中，这些峰值和点蚀产生的冲击、振动激励相关。
区别特征
能量主导通道：
内圈点蚀：各通道能量分布相对均衡，没有特别突出、绝对主导的通道，不同通道（如CH1-CH4）的峰值相互交织，能量分散在多通道 。
外圈点蚀：CH1（红色）通道在频域中能量表现更突出，中低频段（0-2000Hz左右）能量相对集中，相比内圈点蚀，CH1 成为更主要的能量输出通道，主导性更强 。
峰值分布特点：
内圈点蚀：峰值分布较为分散，在宽频率范围（0-4000Hz）内，不同通道的峰值零散分布，无明显集中频段规律。
外圈点蚀：除CH1通道主导外，峰值在中低频段（尤其是1000-2000Hz）相对更集中，虽也有分散，但CH1通道带动下，中低频能量聚集度比内圈点蚀高。
时域关联表现：
内圈点蚀：时域图里各通道信号“杂乱””交织，无单一通道信号形成极强、持续的冲击形态，反映频域分散的能量特点。
外圈点蚀：时域图中CH1（红色）信号冲击性、幅值波动更显著，和频域中CH1能量集中对应，体现故障对特定通道振动时域特性影响更大。

图1 内圈点蚀故障频谱特征实测图
图2 外圈点蚀故障频谱特征实测图

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