滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)技術(shù)--沖擊脈沖法
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時(shí)間：2013-09-12
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滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的重要零件，在各機(jī)械部門(mén)中應(yīng)用最為廣泛。因它具有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)，例如：摩擦系數(shù)小，運(yùn)動(dòng)精度高，對(duì)潤(rùn)滑劑的粘度不敏感，在低速下也能承受載荷。有些軸承還能同時(shí)承受徑向和軸向力，但是，滾動(dòng)軸承也是機(jī)器中最易損壞的零件之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障有30%是由軸承引起的。所以對(duì)滾動(dòng)軸承的故障監(jiān)測(cè)和診斷一直是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展機(jī)械故障診斷技術(shù)的重點(diǎn)。其發(fā)展?fàn)顩r如下：
·最原始的方法是將聽(tīng)音棒（或螺絲刀）接觸軸承座部位，靠聽(tīng)覺(jué)來(lái)判斷有無(wú)故障。雖然訓(xùn)練有素的人能覺(jué)察到軸承剛發(fā)生的疲勞剝落與損傷部位，但受主觀因素的影響較大。
·出現(xiàn)各種測(cè)振儀后，可用振動(dòng)位移、速度或加速度的均方根值或峰值來(lái)判斷軸承有無(wú)故障，這可減少對(duì)人為經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)。但仍很難發(fā)現(xiàn)早期故障。
·60年代瑞典一公司發(fā)明了沖擊脈沖計(jì)（Shock Pulse Meter）來(lái)檢測(cè)軸承損傷，既快速、簡(jiǎn)單又準(zhǔn)確，代表儀器是MEPA-10A；SPM-43A。
·70年代日本新日鐵株式會(huì)社研制了MCV-021A機(jī)器檢測(cè)儀（Machine Checker），可分別在低頻、中頻和高頻段檢測(cè)軸承的異常信號(hào)。另有油膜檢查儀，可探測(cè)油膜狀況而對(duì)其潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
·80年代日本精工公司（NSK）相繼研制了軸承監(jiān)視儀NB-1、NB-2、NB-3、NB-4型。利用1KHZ～15KHZ范圍內(nèi)的軸承振動(dòng)信號(hào)，測(cè)量其RMS值和峰值來(lái)檢測(cè)軸承的故障。由于去掉了低頻干擾，靈敏度有所提高，其中還有報(bào)警設(shè)置。
隨著對(duì)滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的深入研究，對(duì)軸承的振動(dòng)信號(hào)中的頻率成分和軸承零件的幾何尺寸及缺陷類(lèi)型的關(guān)系有了較清楚的了解。加之，快速付里葉變換技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了用頻域分析方法來(lái)檢測(cè)和診斷軸承的故障。
以上研究奠定了這方面的理論基礎(chǔ)，現(xiàn)已有多種信號(hào)處理技術(shù)用于滾動(dòng)軸承的故障診斷和監(jiān)測(cè)。如頻率細(xì)化技術(shù)、倒頻譜、色絡(luò)譜等，在信號(hào)預(yù)處理上采用了各種濾波技術(shù)，如相干波，自適應(yīng)濾波等，提高了診斷靈敏度。
除了用振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)軸承外，還發(fā)展了其它技術(shù)。如，油污染分析法（光譜測(cè)定、磁屑探測(cè)和鐵譜分析），聲發(fā)對(duì)法，聲響診斷和電阻法等，使用得最廣泛的還是振動(dòng)監(jiān)測(cè)法，其中沖擊脈沖法又是最受歡迎的一種檢測(cè)診斷方法。
二、 沖擊脈沖技術(shù)的發(fā)展及國(guó)內(nèi)跟蹤該技術(shù)的現(xiàn)狀
1. 沖擊脈沖法原理（瑞典人發(fā)明，在美國(guó)獲得專(zhuān)利）
對(duì)軸承壽命影響很大的因素是安裝、工作狀況和維修保養(yǎng)，為了防止軸承的突然損壞造成的后果最理想的辦法是隨時(shí)掌握軸承的工作狀態(tài)，過(guò)去，為此目的試用過(guò)測(cè)溫、測(cè)振和測(cè)聲的方法，現(xiàn)在發(fā)明了一種新方法--沖擊脈沖法。原理是掌握軸承內(nèi)部損壞引起的機(jī)械沖擊。
假如，此鋼球是滾動(dòng)軸承內(nèi)的一個(gè)滾動(dòng)體，而滾道上有一個(gè)缺陷區(qū)（剝落、裂紋、凹坑和高低不平的粗糙區(qū)）那么在滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中，就會(huì)發(fā)生如上的撞擊現(xiàn)象，產(chǎn)生的沖擊脈沖信號(hào)會(huì)傳遞到軸承座上，同樣，可用一個(gè)傳感器去接受此沖擊脈沖信號(hào)。（圖2）
此方法可在軸承的正常工作過(guò)程中測(cè)定軸承的狀況而不受機(jī)械的原始設(shè)計(jì)、大小、振動(dòng)或噪聲的影響，用此方法制作的儀器在測(cè)試時(shí)能排除機(jī)器和軸承本身的振動(dòng)影響，直接判斷軸承的狀態(tài)和壽命。并能早期發(fā)現(xiàn)和識(shí)別滾動(dòng)軸承因制造不良、裝配不良、潤(rùn)滑不良及使用中旋轉(zhuǎn)面產(chǎn)生傷痕等與軸承壽命有關(guān)的異常原因、劣化程度和發(fā)展趨勢(shì)。
使用沖擊脈沖儀的目的，主要是利用軸承的全部壽命，避免不必要的更換，通過(guò)不斷測(cè)量，獲得一個(gè)逼近的軸承失效早期報(bào)警，減少設(shè)備故障率，及無(wú)計(jì)劃的不必要的維修工作。
2. 瑞典SPM公司沖擊脈沖技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
該公司根據(jù)沖擊脈沖原理開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品有：
SPM-43A；BEA-52；BAS-10；system32；BMS；A2010；T2000。
（1） SPM-43A沖擊脈沖計(jì)
予置被測(cè)軸承的內(nèi)徑與轉(zhuǎn)速，確定dB1值，測(cè)量dBM、dBC值、在dBN標(biāo)準(zhǔn)上（紅、黃、綠區(qū)）判斷軸承的工作狀態(tài)和損傷程度以及潤(rùn)滑、安裝狀況。
（2） BEA-52電腦軸承分析儀
SPM公司憑多年對(duì)沖擊脈沖技術(shù)的研究，結(jié)合先進(jìn)的電腦技術(shù)，在1985年正式推出電腦軸承分析儀。在予置標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、類(lèi)型號(hào)后，可顯示軸承工作狀態(tài)及潤(rùn)滑狀態(tài)（油膜厚度）。
合適的油膜厚度可延長(zhǎng)軸承的壽命。 加速度計(jì)相關(guān)文章:加速度計(jì)原理 脈沖點(diǎn)火器相關(guān)文章:脈沖點(diǎn)火器原理
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