滾動軸承失效的沖擊脈沖診斷法探討-寧波市鎮(zhèn)海利德儀器設(shè)備有限公司 15968445451
一、滾動軸承失效的診斷方法
滾動軸承是旋轉(zhuǎn)設(shè)備的主要基礎(chǔ)零部件之一,是設(shè)備運(yùn)行中重點(diǎn)監(jiān)測對象。圖1描述了設(shè)備主要存在的故障及故障率。
目前,診斷滾動軸承的故障常用的方法有: · 頻譜分析法(FFT) · 包絡(luò)分析法 · 沖擊脈沖診斷法(SPM) · 其它(峭度、峰值系數(shù)、聲發(fā)射等) 頻譜分析法(FFT)和包絡(luò)分析法有如下特點(diǎn): · 需專業(yè)人員進(jìn)行分析 · 不易給出軸承損傷程度及潤滑狀態(tài)的結(jié)論 · 診斷成功率依賴于診斷人員的經(jīng)驗(yàn)及水平 · 對低轉(zhuǎn)速軸承無能為力 · 較難發(fā)現(xiàn)軸承早期故障診斷沖擊脈沖診斷法(SPM) 有如下特點(diǎn): · 無須專業(yè)人員進(jìn)行分析,可直接得到軸承損傷程度 · 診斷快捷、準(zhǔn)確,可作為滾動軸承監(jiān)測的主要手段 · 同樣適用于低轉(zhuǎn)速軸承 · 可輕易獲得軸承早期故障信息 | |
二、沖擊脈沖測量用于滾動軸承失效的診斷 沖擊脈沖法專門用于滾動軸承多種失效的診斷,尤其對疲勞失效、磨損失效、潤滑**等失效的診斷準(zhǔn)確率相當(dāng)高,是滾動軸承失效診斷的主要方法。 |
1、什么是沖擊脈沖:滾動軸承失效的沖擊脈沖診斷法探討-寧波利德 兩個物體相互碰撞會產(chǎn)生一定能量的震動,這種震動不是呈連續(xù)狀態(tài)而是以壓力波的形式傳遞并呈脈沖狀態(tài),這種由于接觸面上的物體發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的震動為沖擊脈沖。 2、沖擊脈沖與振動不同,兩者的區(qū)別可用一個金屬球下落撞擊金屬棒來描述: ①沖擊脈沖是斷續(xù)的(圖2)a ②振動是連續(xù)的(圖2)b 3、沖擊脈沖能量的大小取決于兩方面: ①物體碰撞時(shí)的沖擊速度 ②物體表面凹凸不平度 4、沖擊脈沖值與滾動軸承狀態(tài)的關(guān)系 我們知道,滾動軸承的滾動體與滾道表面并不是光滑的,在軸承轉(zhuǎn)動時(shí),“粗糙”的表面使兩者之間的潤滑油產(chǎn)生波動,并對外滾道產(chǎn)生能量較小但頻率較高的沖擊;同時(shí)滾動體滾過某一缺陷位置時(shí)則會產(chǎn)生一個相對能量較大,但頻率較低的沖擊,這種沖擊會隨著滾動體或滾道表面產(chǎn)生的缺陷而明顯增大。沖擊脈沖法就是采用特殊的振動傳感器將以上信號放大后加以采集,經(jīng)過分析處理后確定滾動軸承的運(yùn)行狀態(tài)。(圖3形象的描述了滾動軸承工作表面狀態(tài)與沖擊能量的關(guān)系) | |
5、滾動軸承的壽命及評定參數(shù) (1)、滾動軸承的壽命 滾動軸承的壽命是以同一批型號的軸承,在相同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下90%的軸承不發(fā)生破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)(以106轉(zhuǎn)為單位)或工作小時(shí)數(shù)作為軸承的壽命,并把這個壽命叫做額定壽命。而沖擊脈沖對軸承壽命的定義為,一只完好的新軸承有一個初始沖擊震動值,當(dāng)沖擊震動值達(dá)到初始沖擊震動值的1000倍左右時(shí),就認(rèn)為該軸承已經(jīng)達(dá)到使用壽命的終點(diǎn)。用分貝(dB)表示時(shí),軸承壽命終點(diǎn)的沖擊震動值為60dB,即: 20lg1000/1=20lg103=20*3=60 (dB) (2)、幾個狀態(tài)評定參數(shù)的含義: dBsv:沖擊脈沖值的分貝,是用來衡量沖擊脈沖能量強(qiáng)度的值。 dBi: 沖擊脈沖值的背景分貝,即滾動軸承初始值。其數(shù)值大小取決于滾動軸承內(nèi)徑大小和轉(zhuǎn)速的大小。 dBn: 沖擊脈沖值的標(biāo)準(zhǔn)分貝。用來評定滾動軸承工作狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。dBn= dBsv- dBi dBm: 分貝,表示滾動軸承元件損壞的程度。 dBc: 地毯分貝。表示滾動軸承各元件表面普遍共有的粗糙度,其數(shù)值為每秒產(chǎn)生200個沖擊脈沖信號時(shí)的數(shù)值。一個工作狀態(tài)良好的滾動軸承,地毯值低于10 dBn。dBc總是小于dBm。 HR: 高頻沖擊值,其數(shù)值為每秒產(chǎn)生1000個沖擊脈沖信號時(shí)的數(shù)值。 LR: 低頻沖擊值,其數(shù)值為每秒產(chǎn)生40個沖擊脈沖信號時(shí)的數(shù)值。 (3)、幾個狀態(tài)評定參數(shù)之間的關(guān)系: |
三、BT2100 軸承故障檢測儀 在大量軸承實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,得出了各類軸承在各種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的狀態(tài)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),從而使沖擊脈沖技術(shù)具備了現(xiàn)場實(shí)用的技術(shù)條件。 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以固化軟件的形式存儲于儀器內(nèi),無需用戶人工查找,儀器可根據(jù)測量值結(jié)合軸承的基本參數(shù)直接給出評價(jià)結(jié)果----綠、黃、紅區(qū)。 基于沖擊脈沖技術(shù),美國鐵姆肯公司推出了BT2100軸承故障診斷儀,是通過dBm和dBc以及他們之間的△值來來判斷軸承的運(yùn)行狀態(tài),油膜的厚度及軸承安裝質(zhì)量。 (1)滾動軸承狀態(tài)的識別 BT2100軸承故障檢測儀將0—60dB分成綠、黃、紅三個區(qū)域。 綠**域----讀數(shù)為0--20 dBn。表示滾動軸承處于正常良好狀態(tài)。檢測周期可在1—3個月內(nèi)選擇 黃**域----讀數(shù)為20--35 dBn。表示滾動軸承已出現(xiàn)輕微的失效或表示滾動軸承有降低工作狀態(tài)的趨勢存在。檢測周期可縮短到**或一周。 紅**域----讀書為35--60 dBn。表示滾動軸承已出現(xiàn)較重或嚴(yán)重缺陷。其工作狀態(tài)**,有明顯的失效存在,需停機(jī)檢修。 (2)參數(shù)的讀取方法 識別滾動軸承的狀態(tài)是否良好,主要是看dBc與dBm兩值處于什么區(qū)域,因而正確讀取dBc與dBm值是非常重要的。 ①dBm的讀?。篸Bm是滾動軸承沖擊脈沖的*高。是由滾道表面缺陷產(chǎn)生的震動能量。如果我們用耳機(jī)監(jiān)聽時(shí),即為耳機(jī)發(fā)出的*高音頻信號,聲響特點(diǎn)為斷續(xù)聲響。 ②dBc的讀?。篸Bc表示的是滾動軸承滾道表面公共的粗糙度,用耳機(jī)監(jiān)聽時(shí),即為連續(xù)音頻信號與斷續(xù)音頻信號的分界點(diǎn),聲響特點(diǎn)為似斷非斷。 注意:一般規(guī)定dBc與dBm兩值讀數(shù)誤差不得大于±3 dBn。誤差大了會給監(jiān)測和診斷帶來不利影響。 (3)、判斷規(guī)則 CB108對滾動軸承狀態(tài)的判斷主要依據(jù)如下規(guī)則 |
(4)、典型實(shí)例 下表是某煉油廠86年2月~86年10月期間監(jiān)測到的部分軸承有故障的典型數(shù)據(jù)。從表中看,這類滾動軸承dBc與dBm值均處于黃區(qū)和紅區(qū)。通過停機(jī)解體驗(yàn)證這類滾動軸承卻是存在各類嚴(yán)重?fù)p傷。如常減壓44#泵前軸承滾動體護(hù)架斷裂散架。焦化泵101#電機(jī)前軸承的軸承內(nèi)外滾道布滿軸向溝槽,有的溝槽處還存有大量的剝皮,滾動體表面也存在同樣缺陷。王垅坡1#泵電機(jī)前軸承是剛檢修換上的新軸承,檢修完畢試運(yùn)行時(shí)經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)脈沖值偏高,儀器指示軸承狀態(tài)嚴(yán)重**。經(jīng)解體發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈嚴(yán)重跑套竄向電機(jī)小蓋,并與小蓋摩擦,小蓋端面在試運(yùn)行中已磨去1mm之多。 |
4、測點(diǎn)的選擇: (1)、測點(diǎn)要盡可能選擇在滾動軸承的負(fù)載區(qū)。軸承負(fù)載區(qū)的定義為,軸承座承受負(fù)載的部位,一般在軸承座下方120度范圍內(nèi)。 (2)、測點(diǎn)要選擇沖擊波能直線傳播道的位置。軸承測點(diǎn)的距離應(yīng)盡可能短而直,要避開零件間多界到面及空腔部位。這是因?yàn)闆_擊波會在界面上空腔里發(fā)生反射和阻尼,一般每增加一個界面,軸承脈沖量會降低3~5dBn,測點(diǎn)距離軸承200mm時(shí),脈沖量要降低5~10dBn。 (3)、測點(diǎn)表面要平整:被測點(diǎn)一般選擇在軸承座上,軸承座多為鑄造件,表面較粗糙,因此測點(diǎn)表面的平整度是不夠的。有毛刺、有凹凸不平形狀,存在上述缺陷時(shí),應(yīng)先清理缺陷。傳感器的頂桿頭是一個半徑8mm的半球形狀,頂桿頭接觸被測表面時(shí)應(yīng)讓半球面接觸被側(cè)面。 | |
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