轴承故障检测的国家标准与行业规范要点说明

轴承是工业设备的“关节”，其运行状态直接影响整机可靠性与生产效率。轴承故障若未及时检测，可能引发停机、设备损坏甚至安全事故。为确保检测结果的一致性与有效性，国内外形成了一系列国家标准与行业规范，这些文件不仅明确了故障检测的技术路径，更从方法、设备、人员等维度构建了全流程约束体系。理解并遵循这些标准规范，是企业实现轴承状态监测、降低运维成本的核心前提。

轴承故障检测的基础标准体系框架

轴承故障检测的标准体系以基础术语、方法通则和产品专用规范为核心。其中，GB/T 307.1《滚动轴承 词汇》是基础中的基础，它定义了“故障”“振动烈度”“特征频率”等核心术语，确保行业内表述一致。在此基础上，GB/T 24607《滚动轴承 振动测量方法》和GB/T 7235《滚动轴承 圆柱滚子轴承 振动测量方法》等方法标准，规定了检测的通用流程与技术要求，是各类轴承检测的“操作指南”。此外，针对具体产品的标准如GB/T 18254《高碳铬轴承钢》，则从材料层面间接约束了轴承的故障概率——材料纯度不足会导致早期剥落，这类标准是故障检测的“前置条件”。

需要注意的是，标准体系并非孤立：基础标准为方法标准提供术语支撑，方法标准为产品标准提供检测依据，而产品标准又反哺方法标准的细化——比如风电轴承的大尺寸、低转速特性，推动了GB/T 24607在低频段测量要求的补充。企业在应用时，需先理清标准的层级关系，避免“用错规范”的问题。

关键检测方法的标准要求

振动检测是轴承故障检测最常用的方法，其标准要求集中在GB/T 24607中。该标准明确了测量位置：应选择轴承座的径向（水平或垂直）和轴向安装传感器，且传感器与被测表面的接触面积需≥传感器底面的80%；测量参数方面，需同时采集加速度有效值、速度有效值和峰值因子——加速度反映高频冲击（如剥落），速度反映中低频振动（如不平衡），峰值因子则是早期故障的敏感指标（正常状态下约为3~5，故障时会超过8）。

声发射检测适用于早期裂纹类故障，对应的行业规范是JB/T 10764《滚动轴承 声发射检测方法》。标准要求传感器需用耦合剂（如硅脂）固定在轴承座上，耦合剂厚度≤0.5mm，避免空气间隙影响信号；检测时需设置阈值——通常为背景噪声的2~3倍，防止误报。此外，标准还规定了声发射信号的特征参数：上升时间≤100μs、幅值≥50dB的信号，需重点分析是否为裂纹产生的冲击。

油液分析用于检测磨损颗粒，核心标准是GB/T 14642《润滑油中颗粒污染度测定方法（自动颗粒计数法）》和GB/T 17489《液压油液固体颗粒污染等级代号》。标准要求取样点应选在润滑油循环系统的回油管（距轴承1~2m处），取样量≥100ml，且取样时设备需处于稳定运行状态（如运行1小时以上）；颗粒计数的结果需对应ISO 4406污染度等级——比如等级18/15/12表示每100ml油液中，≥4μm的颗粒数≤13000，≥6μm的≤2000，≥14μm的≤320，若某一等级超过标准值，说明轴承存在磨损。

不同应用场景的规范差异

工业电机轴承的检测需遵循GB/T 10068《电机振动测量方法》。该标准针对电机的“两端轴承座”位置，规定了振动速度有效值的评定等级：A级（≤1.12mm/s）适用于精密电机，B级（≤2.8mm/s）适用于普通电机，C级（≤7.1mm/s）适用于重型电机。此外，标准要求测量时电机需带额定负载运行，避免空载状态下振动值偏低的误判。

风电轴承因尺寸大（直径可达2m）、转速低（10~300rpm），其规范更侧重低频段检测。NB/T 31004《风力发电机组 滚动轴承 技术条件》要求，振动测量的频率范围需覆盖0.1~100Hz（常规轴承检测为10~10000Hz），且需考虑轴向载荷的影响——检测时需模拟风机运行时的轴向力（如50~100kN），否则会导致振动值偏小。

汽车轴承的检测则更关注噪声与寿命。QC/T 566《汽车滚动轴承 技术条件》规定，噪声检测需在消声室中进行，传感器距轴承150mm，测量频率范围20~20000Hz，噪声值≤55dB(A)为合格；寿命试验需模拟汽车行驶工况：转速1500rpm、载荷5000N、油温80℃，试验时间≥500小时，若轴承未出现剥落或裂纹，则判定为符合寿命要求。

检测设备的校准与计量规范

检测设备的准确性直接影响结果可靠性，因此校准是规范中的强制要求。以振动传感器为例，GB/T 13823.16《振动与冲击传感器的校准方法 第16部分：安装力矩灵敏度影响》规定，传感器的安装力矩需控制在规定范围内（如10~20N·m），若力矩过大，会导致传感器灵敏度下降（最大可达10%）；校准周期方面，标准要求每年校准一次，或每使用2000小时校准一次，校准机构需具备CNAS（中国合格评定国家认可委员会）资质。

数据采集器的校准遵循GB/T 19901.1《机械振动 转子平衡 第1部分：词汇》和JB/T 10453《振动测量仪 技术条件》。标准要求采集器的频率范围需覆盖10~10000Hz（满足大多数轴承检测需求），加速度测量范围0.1~1000m/s²，误差≤±5%；此外，采集器的A/D转换位数需≥16位，确保信号不会失真——比如12位采集器的分辨率为0.03m/s²，无法检测到早期故障的微小振动变化。

便携式检测设备（如手持振动仪）的校准更注重现场适用性。JB/T 10453规定，便携式设备需具备“自动零点校准”功能，每次使用前需在标准振动台上校准零点；设备的电池电压低于额定值的80%时，需停止使用，避免电压不足导致测量误差。

数据处理与故障判定的规则要点

振动数据的处理需遵循GB/T 24607的要求：首先对采集的信号进行带通滤波，去除背景噪声（如电机的电磁噪声，频率通常为50Hz或100Hz）；然后进行时域分析，计算有效值（反映振动能量）、峰值（反映冲击强度）和峭度（反映信号的非高斯性）；最后进行频域分析（FFT变换），识别轴承的特征频率——内圈故障频率fi=0.5×转速n（r/s）×滚动体数量Z×(1-滚动体直径d/轴承节圆直径D×cos接触角α)，外圈故障频率fo=0.5×n×Z×(1+d/D×cosα)，滚动体故障频率fb=0.5×n×(D/d)×(1-(d/D×cosα)²)。

故障判定的阈值需结合产品标准。比如GB/T 7235规定，圆柱滚子轴承的振动速度有效值：Z1组（普通精度）≤1.0mm/s，Z2组（高精度）≤0.8mm/s，Z3组（超高精度）≤0.6mm/s；若测量值超过阈值的10%，需进行趋势分析——连续3次测量值呈上升趋势，且每次增量≥0.1mm/s，则判定为故障。

油液分析的判定规则则基于ISO 4406污染度等级。比如某电机轴承的润滑油污染度等级要求为18/15/12，若某次检测结果为19/16/13，说明≥4μm的颗粒数超过标准（从≤13000变为≤26000），需进一步检测颗粒的成分——若铁颗粒占比≥70%，则可判定为轴承磨损。

人员资质与操作规范要求

检测人员的资质是规范中的重要环节。根据GB/T 29732《设备状态监测与故障诊断 人员能力要求》，轴承故障检测人员需具备“设备点检员”中级及以上职业资格，或通过中国轴承工业协会颁发的“轴承状态监测师”认证。这些资质要求人员掌握：轴承的结构与工作原理（如滚动体类型、接触角的影响）、振动理论（如时域与频域分析的区别）、检测设备的操作与维护（如传感器的校准方法）。

操作规范方面，GB/T 29732规定了“三确认”流程：检测前确认设备处于稳定运行状态（运行30分钟以上，温度波动≤5℃）；确认传感器安装牢固（磁座吸附力≥10N，胶粘时需用环氧胶，24小时后使用）；确认采集参数设置正确（采样频率≥5倍特征频率，比如特征频率为100Hz，采样频率需≥500Hz）。

此外，规范还要求人员做好记录：检测时间、设备编号、轴承型号、测量位置、采集参数、测量值、环境温度（±2℃内）、湿度（≤80%RH）。这些记录不仅是故障分析的依据，也是追溯责任的凭证——比如某轴承故障后，若记录显示检测时环境温度超过标准（如90℃），则需考虑温度对振动值的影响，避免误判。

常见故障类型的规范对应判定

内圈剥落是轴承常见故障，其判定依据为GB/T 24607附录A：振动频域图中出现内圈故障特征频率fi及其2~3次谐波，且时域波形出现周期性冲击（冲击间隔等于内圈故障的周期，即1/fi）；同时，峭度值会从正常的3~5上升至8以上，峰值因子超过10。

外圈裂纹的判定则需结合声发射检测：JB/T 10764规定，声发射信号的幅值≥60dB，上升时间≤50μs，且信号的重复频率与外圈故障频率fo一致（如fo=50Hz，信号每20ms出现一次）；此外，振动有效值会持续上升，比如从0.5mm/s增至1.2mm/s（超过Z2组阈值）。

滚动体磨损的判定需看滚动体故障频率fb：频域图中出现fb及其谐波，且油液分析中≥14μm的铁颗粒数超过ISO 4406等级的2级（如从12级增至14级）；同时，振动的加速度有效值会明显增大——比如从0.5m/s²增至2.0m/s²，因为滚动体磨损会产生高频冲击。

保持架损坏的判定较为特殊，其特征频率fc=0.5×n×(1-d/D×cosα)（通常为几十赫兹），频域图中会出现fc的单峰，且噪声信号明显增大（声发射检测的幅值≥70dB）；此外，轴承运行时会出现“卡顿”现象，振动时域波形会出现不规则的大脉冲。