一、基本結構組成

1. 外圈（Outer Ring）

- 帶有圓錐形滾道，通常固定不動。

- 材料：高碳鉻鋼（如GCr15）或滲碳鋼，表面淬火處理。

2. 內圈（Inner Ring）

- 圓錐形滾道與外圈匹配，與軸配合旋轉。

- 可與滾子、保持架組件分離，便于安裝拆卸。

3. 圓錐滾子（Rollers）

- 圓錐臺形狀，與滾道線接觸，分布均勻載荷。

- 滾子大端與小端直徑差異決定軸向承載能力。

4. 保持架（Cage）

- 分隔滾子，防止摩擦和卡死，材料多為鋼板沖壓或工程塑料。

二、關鍵設計特點

1. 分離型設計

- 內圈組件（滾子+保持架+內圈）可與外圈分離，簡化安裝。

2. 接觸角（α）

- 滾子軸線與軸承軸線的夾角，決定軸向承載能力。

- 接觸角越大（如大錐角軸承），軸向載荷能力越強。

3. 游隙可調性

- 通過調整內外圈軸向位置，可控制軸承游隙，適用于精密設備。

4. 剛性高

- 圓錐滾子線接觸設計，適合重載和沖擊載荷。

三、常見變型結構

1. 單列圓錐滾子軸承（如30200系列）

- 最常見類型，適用于一般聯合載荷場景。

2. 雙列圓錐滾子軸承（如35200系列）

- 兩套單列軸承背對背組合，提升徑向和雙向軸向承載能力。

3. 四列圓錐滾子軸承（如380000系列）

- 用于軋機等極重載場合，四列滾子交替承受載荷。

4. 帶密封結構

- 部分型號集成橡膠密封圈，防塵防水，延長壽命。

故障診斷方法：

常見故障類型與表現

1. 疲勞剝落

- 表現：滾道或滾子表面出現點蝕、片狀剝落，伴隨周期性振動和噪聲。

- 原因：長期高載荷、潤滑不良或污染。

2. 磨損

- 表現：滾道/滾子表面粗糙、尺寸變化，導致游隙增大和振動升高。

- 原因：顆粒污染、潤滑不足或滑動摩擦。

3. 塑性變形

- 表現：滾道壓痕或滾子變形，可能引發(fā)卡死或異常噪聲。

- 原因：靜態(tài)過載（如安裝沖擊）或硬質顆粒嵌入。

4. 腐蝕

- 表現：表面銹斑或微蝕坑，常見于潮濕環(huán)境或潤滑劑失效。

- 原因：水分侵入或腐蝕性介質接觸。

5. 保持架損壞

- 表現：滾子散落或卡滯，振動信號中出現保持架故障頻率。

- 原因：潤滑不良、過載或材料疲勞。

6. 電蝕（電流通風）

- 表現：滾道/滾子表面出現凹坑或波紋狀損傷，伴隨高頻噪聲。

- 原因：軸電流通過軸承放電。

故障診斷方法

1. 振動分析（最常用）

- 原理：通過加速度傳感器采集振動信號，分析頻譜特征。

- 關鍵頻率：

- 內圈故障頻率：$ f_{BPFI} = \frac{n}{2} \left(1 + \frackuugu6u{D} \cos \alpha \right) f_r $

- 外圈故障頻率：$ f_{BPFO} = \frac{n}{2} \left(1 - \fraci6i6aui{D} \cos \alpha \right) f_r $

- 滾動體故障頻率：$ f_{BSF} = \frac{D}{2d} \left(1 - \left( \frac46ge666{D} \cos \alpha \right)^2 \right) f_r $

- 保持架故障頻率：$ f_{FTF} \approx 0.4 f_r $

（$ n $：滾子數，$ d $：滾子直徑，$ D $：節(jié)圓直徑，$ \alpha $：接觸角，$ f_r $：軸轉頻）

- 工具：

- 加速度傳感器（壓電式）、數據采集器、頻譜分析軟件（如MATLAB、LabVIEW）。

- 特征識別：

- 故障頻率及其諧波能量顯著升高（如外圈故障時$ f_{BPFO} $頻譜峰值）。

- 高頻共振（2~5 kHz）能量增強（常用于早期故障檢測）。

2. 溫度監(jiān)測

- 原理：軸承故障導致摩擦增大，溫度異常上升。

- 工具：紅外熱成像儀、接觸式溫度傳感器（如PT100）。

- 閾值參考：

- 正常溫升：≤30°C（穩(wěn)定運行后）；

- 警戒值：>70°C（需結合潤滑狀態(tài)判斷）。

3. 聲發(fā)射檢測

- 原理：利用高頻聲發(fā)射傳感器捕捉材料微觀損傷釋放的彈性波。

- 優(yōu)勢：適用于早期裂紋和微小磨損檢測。

- 參數分析：

- 聲發(fā)射事件計數、能量計數、RA（Rise Angle）與AF（Average Frequency）特征值。

4. 潤滑油液分析

- 適用場景：油潤滑系統(tǒng)。

- 檢測項目：

- 鐵譜分析：檢測磨損顆粒類型（切削、疲勞、滑動磨損）。

- 光譜分析：元素含量（如Fe、Cu異常升高指示磨損）。

- 污染度檢測：ISO 4406標準評估顆粒污染等級。

預防與維護建議

1. 潤滑管理

- 按時更換潤滑脂/油，保持清潔度（如使用過濾系統(tǒng)）。

2. 對中校準

- 檢查軸與軸承座的對中性（偏心誤差≤0.05 mm）。

3. 負載控制

- 避免超載運行，確保軸向預緊力合理。

4. 定期檢測

- 制定預測性維護計劃（如每月振動頻譜分析）。

5. 軸電流防護

- 使用絕緣軸承或接地碳刷，防止電蝕。