关于轴承保持架故障的探讨

保持架故障是滚动轴承可能出现的比较严重的故障。今天我们就来了解一下轴承的保持架。

滚动轴承一般由内圈，外圈，保持架和滚动体组成。保持架的作用是将轴承中一组滚动体等距离隔开，引导并保持滚动体在正确的滚道上运动。

在一般轴承诊断的经验中，保持架故障频率在轴承信号中是较少出现的，一旦该频率出现则说明轴承已经处于非常危险的状态了。但在风电机组诊断中，电机轴承测点存在保持架故障特征的很多。这些轴承能保持正常运行很长时间。那么这究竟是为什么呢？

为了解释这个问题，我们要先来了解一下保持架的分类。

保持架根据其结构和工作条件可分为冲压保持架，实体保持架和复合塑料保持架等多种。材料选择上可分为：钢材，非铁金属和聚合物材料三大类。

最常用的轴承保持架是冲压钢保持架，它由冷冲压成型的优质碳素结构中低碳钢板加工而成。这种保持架成本较低，重量轻，抗震性强，材料强度也很高，广泛运用于工业生产中。但它的缺点也很明显，对不良润滑敏感，和滚动体撞击后容易断裂和脱落。由于其本身是铁磁性材质，如果在电机端，易产生磁性，导致摩擦产生的铁屑难以被润滑油带出，使磨损更为严重。

风电机组中发电机轴承主要采用圆柱滚子轴承或深沟球轴承，由于风电机组在运行过程中转速频繁变化，对轴承保持架的材料要求更高。所以风电机组中使用的发电机轴承一般采用黄铜保持架，以常用的铜锌合金H62为主要材料。因其具有防磁和耐腐蚀能力，且有良好的力学性能，适合磁电机轴承和在腐蚀性介质中工作的轴承。

滚动轴承通常使用润滑脂来进行润滑，保持架和滚动体是靠很薄的一层油膜隔开的。当轴承因为润滑脂添加过少或者润滑脂部分失效而导致润滑不良，油膜遭到破坏时，滚动体就会和保持架直接接触碰撞。对使用冲压钢保持架的轴承而言，滚动体和保持架发生直接接触，轴承保持架可能产生裂纹，随时有可能崩裂，造成轴承抱死。因此波形中存在保持架故障频率的冲击，频谱中出现保持架故障频率是很危险的信号。

而黄铜保持架的可靠性和柔韧性都要优于冲压钢保持架，厚度也更大，不易产生裂纹导致崩裂。这就解释了为什么在风电机组诊断中，保持架故障频率经常出现，且轴承还能运行很长时间。

某风电场使用NTN牌的冲压钢保持架轴承作为风电机组电机轴承。为其诊断的公司不知情，振动波形存在保持架频率的冲击，如下图：

由于幅值不大，未报故障，但轴承突发性烧结抱死，整台电机报废，停止发电三个月。对不同型号的设备，判断故障严重程度的依据是有区别的。

最后分享两个风电中存在保持架故障频率的波形频谱图。

问题：第一个图中内环故障产生的冲击被保持架频率调制，产生的原因是什么？受力为什么这样变化？

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同事写的稿子，做了点改动。