滚动轴承作为机械设备中的关键部件，其健康状况直接影响整个设备的运行效率与寿命。外圈裂纹是轴承常见故障之一，本文将深入探讨外圈裂纹的成因、后果，并通过频谱特征对比正常轴承与故障轴承的差异，提前识别问题，避免设备重大损坏。
1、外圈裂纹的成因与严重后果
外圈裂纹的产生通常是多种因素共同作用的结果，主要包括以下几类：
过载运行：超出设计承载能力的静态或动态载荷
安装不当：不正确的安装导致应力集中
材料缺陷：制造过程中的材料不均匀或热处理不当
润滑不良：润滑不足或润滑剂污染导致金属间直接接触
腐蚀：水分或化学物质侵入导致的表面损伤
疲劳：长期循环载荷作用下的材料疲劳
外圈裂纹若不及时处理，可能引发以下连锁反应：
设备振动加剧、温度升高、保持架损坏、滚动体损伤、设备停机、二次损伤
2、频谱特征分析
当外圈出现裂纹时，频谱特征会发生明显变化：

1. 特征频率出现：外圈故障特征频率（BPFO）及其谐波在频谱中显现

BPFO = (n/2)×fr×(1-d/D×cosα)
其中n为滚动体数量，fr为轴转频，d为滚动体直径，D为节圆直径，α为接触角

1. 边频带结构：特征频率周围出现以轴转频为间隔的边频带
2. 高频共振：裂纹冲击激发轴承或结构的固有频率，在高频区域出现共振峰能量分布变化
3. 能量分布变化：低频区域能量增加、高频区域（特别是固有频率附近）能量显著升高
4. 谐波丰富：随着裂纹发展，频谱中会出现BPFO的多次谐波（2×BPFO，3×BPFO等）