吳真光 劉波

摘 要:本文對(duì)潤(rùn)滑脂有效壽命實(shí)驗(yàn)與剩余壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了分析研究,為軸承故障診斷及壽命預(yù)測(cè)方法的研究提供了有益的嘗試。

關(guān)鍵詞:軸承潤(rùn)滑脂壽命壽命預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào):TE626 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào)1672-3791(2012)06(b)-0054-01

1 概述

軸承是機(jī)械設(shè)備中的重要壽命部件,軸承的有效運(yùn)行壽命涉及到安裝質(zhì)量、疲勞磨損、潤(rùn)滑狀況等多項(xiàng)要素。突發(fā)性的軸承“抱軸”故障會(huì)對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p傷和其他一些不可預(yù)料的后果。根據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),一般船舶的軸承故障占到機(jī)械故障的30%以上,是影響設(shè)備可靠性的重要原因之一。因此,軸承壽命分析是一個(gè)重點(diǎn)也是一個(gè)難點(diǎn),深化對(duì)影響軸承壽命要素的研究,對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行模式識(shí)別和賦值評(píng)價(jià),對(duì)設(shè)備壽命歷程進(jìn)行信息整合和數(shù)據(jù)管理,實(shí)時(shí)比較、預(yù)測(cè)設(shè)備重要支承部件與潤(rùn)滑介質(zhì)的剩余壽命,評(píng)價(jià)、預(yù)警設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)狀況,對(duì)于研究設(shè)備壽命規(guī)律、提高可靠性和運(yùn)行管理水平以及優(yōu)化后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。

本文試圖從潤(rùn)滑脂有效潤(rùn)滑壽命實(shí)驗(yàn)與剩余壽命預(yù)測(cè)方法的探討,探索軸承壽命分析和監(jiān)測(cè)的方法。

2 潤(rùn)滑脂壽命分析和軌跡模型建立

為了保證滾動(dòng)軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn),必須有良好的潤(rùn)滑。一旦缺少基本潤(rùn)滑條件,滾動(dòng)軸承就會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生磨損失效乃至“抱軸”停機(jī)故障。因此,潤(rùn)滑脂對(duì)軸承的潤(rùn)滑效果和效果分析成為影響設(shè)備可靠性的主要因素之一,是軸承壽命分析的重點(diǎn)研究方向。

潤(rùn)滑脂的系統(tǒng)性指標(biāo)有2項(xiàng),一項(xiàng)是理化指標(biāo)；一項(xiàng)是壽命指標(biāo)。對(duì)專業(yè)性企業(yè)來說,理化指標(biāo)有基本質(zhì)量保證。壽命指標(biāo)是在實(shí)驗(yàn)室將潤(rùn)滑脂試樣裝入指定的軸承內(nèi),按照規(guī)定的試驗(yàn)方法(如ASTMD1741)和評(píng)定指標(biāo),計(jì)算統(tǒng)計(jì)軸承的有效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間取得的,客觀上就與工程環(huán)境下的實(shí)際壽命存在著差距。

由于潤(rùn)滑脂有效壽命在工程背景下受到軸承的安裝方式(立式/臥式)、運(yùn)行環(huán)境(溫／濕度)、工作載荷、工作轉(zhuǎn)速、理化指標(biāo)等多種直接或間接條件的影響。導(dǎo)致潤(rùn)滑脂的壽命軌跡呈現(xiàn)出非線性特征和不盡相同的壽命周期。實(shí)踐證明,伴隨潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑質(zhì)量變化,在機(jī)器的“軸承—支承系統(tǒng)”中有不同的物理特征量(如振動(dòng)、噪聲、溫度等)表現(xiàn)。根據(jù)反向邏輯推理,要準(zhǔn)確計(jì)量潤(rùn)滑脂在實(shí)際工作條件下的壽命周期,需要選擇能夠敏感反應(yīng)潤(rùn)滑效果的多種特征參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析,并對(duì)特征參數(shù)值作加權(quán)處理,使參數(shù)的權(quán)重級(jí)別(邊界值)對(duì)應(yīng)著潤(rùn)滑脂壽命曲線上的不同軌跡節(jié)點(diǎn),進(jìn)而完整地表現(xiàn)出潤(rùn)滑脂的理化性能變化態(tài)勢(shì)亦即實(shí)時(shí)潤(rùn)滑效果。

基于上述分析,為此提出以監(jiān)測(cè)機(jī)器運(yùn)行中的特征敏感參數(shù)來表征和評(píng)價(jià)潤(rùn)滑質(zhì)量,根據(jù)特征參數(shù)權(quán)重級(jí)別統(tǒng)計(jì)潤(rùn)滑脂壽命周期的設(shè)計(jì)思想,建立了潤(rùn)滑脂壽命軌跡和監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)理論模型曲線(圖1)。

圖1縱坐標(biāo)Ｘ代表潤(rùn)滑脂評(píng)價(jià)參數(shù),分別為:振動(dòng)加速度(單峰值)；共振解調(diào)分析包絡(luò)波有效值；最大脈沖沖擊值；脈沖沖擊地毯值。并設(shè)置了Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí)和A/B、B/C、C/D３個(gè)評(píng)價(jià)邊界值。

T為潤(rùn)滑脂壽命周期,T=t1+t2+t3,t3對(duì)應(yīng)于壽命軌跡曲線上的Q點(diǎn)和C/D邊界值,該點(diǎn)是由實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)間和以多種評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行同步分析確定的,并留有一定的剩余潤(rùn)滑壽命時(shí)間。

η為潤(rùn)滑脂的相對(duì)(%)壽命,對(duì)應(yīng)于“0”累計(jì)時(shí)間,相對(duì)壽命為100%；在Q點(diǎn)時(shí)刻,相對(duì)壽命只有30%。

3 潤(rùn)滑脂有效潤(rùn)滑壽命實(shí)驗(yàn)與剩余壽命預(yù)測(cè)

基于潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑壽命的基本分析和研究及其潤(rùn)滑物理特性,潤(rùn)滑脂有效潤(rùn)滑壽命實(shí)驗(yàn)以5個(gè)特征參數(shù)(振動(dòng)速度有效值V、振動(dòng)加速度峰值A(chǔ)、包絡(luò)波有效值HA和軸承特征參數(shù)dBN、dBc分貝值)來表征潤(rùn)滑狀況(或工作點(diǎn)Q)。通過監(jiān)測(cè)軸承運(yùn)行中的特征參數(shù)和參數(shù)值的變化來分析軸承的實(shí)際運(yùn)行狀況。即依據(jù)數(shù)據(jù)的幅值大小、變化態(tài)勢(shì)和頻譜特征分析,綜合診斷軸承是否存在潤(rùn)滑不良故障等,進(jìn)而對(duì)潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑壽命狀況給出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。

伴隨軸承運(yùn)行歷程,在潤(rùn)滑脂的壽命軌跡線上同步移動(dòng)的實(shí)時(shí)工作點(diǎn),涵蓋了2項(xiàng)重要壽命信息:

(1)有效潤(rùn)滑壽命實(shí)時(shí)值；

(2)潤(rùn)滑壽命剩余值。

為此,試驗(yàn)時(shí)分別設(shè)計(jì)了潤(rùn)滑脂額定壽命預(yù)置與顯示、潤(rùn)滑脂實(shí)時(shí)壽命累計(jì)記憶與顯示,把這2種時(shí)間信息進(jìn)行實(shí)時(shí)比較后,便可預(yù)測(cè)潤(rùn)滑脂壽命的剩余時(shí)間。

4 結(jié)語

潤(rùn)滑脂有效潤(rùn)滑壽命實(shí)驗(yàn)與剩余壽命預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該監(jiān)測(cè)方法是可行的,能使崗位運(yùn)行管理人員實(shí)時(shí)了解到設(shè)備的運(yùn)行健康狀況；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師,可根據(jù)設(shè)備出現(xiàn)的早期故障癥兆,跟蹤、分析其發(fā)展趨勢(shì),及時(shí)進(jìn)行故障診斷和必要的剩余壽命預(yù)測(cè)；修船職能部門,可依據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析報(bào)告和維修建議,做出有針對(duì)性地修理計(jì)劃和準(zhǔn)備措施。

參考文獻(xiàn)

[1] P.Ｍ.CANN[英],李文超(譯),李超強(qiáng)(校)．ROF軸承試驗(yàn)中潤(rùn)滑脂的老化[J]．國(guó)外軸承技術(shù),2008,01．

[2] 劉仁德,倪飛．低速重載滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)[J]．潤(rùn)滑與密封,2006,07．

[3] 王德巖,單慧軍．潤(rùn)滑脂剩余使用壽命的評(píng)定技術(shù)[J]．合成潤(rùn)滑材料,2005,01．

[4] 劉奇,蔣興奇,黃志強(qiáng)．NSK家電軸承的初期靜音壽命[J]．軸承,2003,02．