轴承故障时发热、振动、噪声哪个先来？

摘要：在对设备进行日常检查的时候，如果发现轴承振动、温度或者噪声异常，工程师们就会对轴承进行检查，因为这些异常可能代表轴承可能存在故障。（当然，振动、温度、噪声的异常不一定就是轴承本身的故障，也有可能是其他故障引起的，但是如果轴承本身存在故障，则会表现出这些异常现象

在对设备进行日常检查的时候，如果发现轴承振动、温度或者噪声异常，工程师们就会对轴承进行检查，因为这些异常可能代表轴承可能存在故障。（当然，振动、温度、噪声的异常不一定就是轴承本身的故障，也有可能是其他故障引起的，但是如果轴承本身存在故障，则会表现出这些异常现象。）工程实践中，轴承存在故障的时候，其振动、温度、和噪声并不一定同时表现出异常，现场人员往往发现其中一项，或者两项异常就已经开始对轴承进行检查了。有时候，甚至振动、温度、噪声表现出来的顺序也给工程师做故障诊断带来某种线索。那么，轴承出现故障的时候，发热、振动和噪声到底发生的顺序是怎样的？本文就此进行一些探讨。

首先，我们从轴承失效的角度来看。

在轴承失效分析的标准中，轴承的失效主要包含疲劳、磨损、腐蚀、电腐蚀、塑形形变、断裂等类型。从这些分类中可以看到，不论是哪一种，都表现为轴承滚动体或者滚道一些损伤。因此，我们从轴承内部受损的角度来看轴承振动、噪声、温度发生的过程。

当轴承滚动体或者滚道等内部出现问题的时候，首先表现为滚动接触表面的形貌发生改变。为了便于理解，我们用轴承的疲劳作为例子说明。

当轴承出现疲劳的时候，早期疲劳是在轴承钢内部发生的，此时轴承钢表面并未出现变化，轴承滚动过程中也不会发生表现的改变，此时振动、噪声或者轴承发热（温度）都不会有什么变化。

当轴承内部出现第一片剥落的时候，如果首先是剥落的位置出现凹坑、同时剥落的颗粒也会在滚道的某个位置。当滚动体滚过凹坑或者剥落颗粒的时候，首先是滚动接触面内部出现应力集中，可能会出现刺穿润滑油膜的情况。刺穿油膜会带来次级损伤，同时有可能引起局部发热的改变。在滚动体滚过凹坑或者剥落颗粒的同时，滚动体不再是平滑滚动，在滚过的同时，滚动体的振动会发生变化。而当振动激励的振动处于可闻域的时候，就会被人们听到，成为噪声。

从上面的分析可以看到，以轴承疲劳为例，当轴承滚道和滚动体表面形貌发生改变的时候，轴承的振动、温度和噪声在源头上同时出现。那么为什么在现场检查的时候，有时候之间查到一个或者两个，或者有先后顺序呢？这就与轴承振动、温度、噪声的传播和感知有关系了。

还是用上述疲劳的例子来说。如果是一个小的疲劳凹坑，此时滚动体滚过的时候引起的振动幅值可能比正常振动时候的噪声振动相差不大，从信号分析的角度来看，此时信噪比很低，从传感器的角度即便传感器很灵敏，那么采集到的信号也很难被分离。此时分不清是故障振动还是正常振动。只有当故障振动幅值足够大的时候，才能被识别。如果用现场人员感知的方式检查的话，如果轴承内部有一个剥落，可能人靠自己的感受根本无法感知振动的改变。

振动是噪声的激励源，当振动激励起的噪声被淹没在其他噪声里的时候，同样也是无法被察觉的。这种察觉包含使用传感器或者人耳。

在相同的过程中，轴承内部润滑状态改变，摩擦状态改变，会导致轴承发热改变。轴承的发热引起的轴承温度变化不仅受到热源（故障点发热）的影响，还会收到系统热容（系统比热、质量）的影响。在轴承失效初期，很少的几个点的发热几乎很难引起整个系统的温度波动。此时也是难于察觉的。只有当发热的热量持续增加（当然是因为失效越来越严重）的时候，才会对整体温度产生影响。

从上面分析中可以发现，本质上振动、噪声、发热是轴承内部故障位置的三种表现，按道理讲是几乎同时被故障位置激励出来的，但是被人察觉到的时候往往收到传播路径和感知手段的影响。

现场中经常出现的温度高，但是振动不大；有噪声，但是振动和温度正常；振动大，温度正常，这是怎么回事呢？

我们不妨做一个简单的分析：

1、温度高了，振动不大：温度高了，那就是滚动的时候接触部位摩擦发热大了。如果摩擦部分表面形貌改变了（上面的例子中的疲劳凹坑），那么应该会伴随振动变大（由于感知的问题可能存在滞后）。如果没有伴随振动变大，那么就表明可能表面变化不大（初期的时候），这也就是说明，润滑油膜不良，金属之间直接摩擦增加，而初期金属表面尚没有很大损伤。此时，有经验的工程师可能会怀疑润滑问题，而不是轴承问题。

2、有噪声，但是振动和温度正常：振动、温度正常，表明轴承内部总体状态平稳，但是这里的噪声往往是异常频率。异常频率噪声增加，并不意味着振动总值有明显增加。此时，我们依然可以大致判断轴承滚道没有严重损伤（初期如此，随着时间延长，可能会有损伤）。此时可以根据噪声的频率，已经振动频谱的异常频率找到噪声的源头。

3、振动大，温度正常。这里的振动大往往是振动的幅值变大了。当轴承的正常振动总值变大的时候，不一定润滑受损，如果润滑正常，轴承发热收到振动负载的影响可能不会太大。此时表现的温度变化可能不大。但是不论如何，都需要检查异常振动的来源。

当然，轴承振动、温度、噪声的先后顺序随着现场状况的变化可能存在诸多不同，但是把握基本机理进行分析，会有一些线索，但是这些线索并不是严格的某个定律，也没有一定谁先谁后的规则可以记忆。人对现象的分析和对机理的理解是成功分析得到准确结论的基础。这就是所谓“经验”。