滾動軸承失效的沖擊脈沖診斷法探討-寧波利德

目前，診斷滾動軸承的故障常用的方法有：
· 頻譜分析法（FFT）
· 包絡分析法
· 沖擊脈沖診斷法(SPM)
· 其它（峭度、峰值系數、聲發射等）
頻譜分析法（FFT）和包絡分析法有如下特點：              
· 需專業人員進行分析
· 不易給出軸承損傷程度及潤滑狀態的結論
· 診斷成功率依賴于診斷人員的經驗及水平
· 對低轉速軸承無能為力
· 較難發現軸承早期故障診斷沖擊脈沖診斷法(SPM) 有如下特點：
· 無須專業人員進行分析，可直接得到軸承損傷程度
· 診斷快捷、準確，可作為滾動軸承監測的主要手段
· 同樣適用于低轉速軸承
· 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**等失效的診斷準確率相當高，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生一定能量的震動，這種震動不是呈連續狀態而是以壓力波的形式傳遞并呈脈沖狀態，這種由于接觸面上的物體發生碰撞而產生的震動為沖擊脈沖。

2、沖擊脈沖與振動不同，兩者的區別可用一個金屬球下落撞擊金屬棒來描述：
①沖擊脈沖是斷續的（圖2）a
②振動是連續的（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的關系
我們知道，滾動軸承的滾動體與滾道表面并不是光滑的，在軸承轉動時，“粗糙”的表面使兩者之間的潤滑油產生波動，并對外滾道產生能量較小但頻率較高的沖擊；同時滾動體滾過某一缺陷位置時則會產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，經過分析處理后確定滾動軸承的運行狀態。（圖3形象的描述了滾動軸承工作表面狀態與沖擊能量的關系）
  

5、滾動軸承的壽命及評定參數
（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，在相同運轉條件下90%的軸承不發生破壞前的轉數（以106轉為單位）或工作小時數作為軸承的壽命，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，當沖擊震動值達到初始沖擊震動值的1000倍左右時，就認為該軸承已經達到使用壽命的終點。用分貝（dB）表示時，軸承壽命終點的沖擊震動值為60dB，即：
20lg1000/1=20lg103=20*3=60 (dB)
（2）、幾個狀態評定參數的含義：
dBsv：沖擊脈沖值的分貝，是用來衡量沖擊脈沖能量強度的值。
dBi： 沖擊脈沖值的背景分貝，即滾動軸承初始值。其數值大小取決于滾動軸承內徑大小和轉速的大小。
dBn： 沖擊脈沖值的標準分貝。用來評定滾動軸承工作狀態的標準。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，其數值為每秒產生200個沖擊脈沖信號時的數值。一個工作狀態良好的滾動軸承，地毯值低于10 dBn。dBc總是小于dBm。
HR： 高頻沖擊值，其數值為每秒產生1000個沖擊脈沖信號時的數值。
LR： 低頻沖擊值，其數值為每秒產生40個沖擊脈沖信號時的數值。
（3）、幾個狀態評定參數之間的關系：

三、BT2100 軸承故障檢測儀
在大量軸承實驗數據的基礎上，得出了各類軸承在各種運轉條件下的狀態評價標準，從而使沖擊脈沖技術具備了現場實用的技術條件。
評價標準以固化軟件的形式存儲于儀器內，無需用戶人工查找，儀器可根據測量值結合軸承的基本參數直接給出評價結果----綠、黃、紅區。
基于沖擊脈沖技術，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行狀態，油膜的厚度及軸承安裝質量。

（1）滾動軸承狀態的識別
BT2100軸承故障檢測儀將0—60dB分成綠、黃、紅三個區域。
綠**域----讀數為0--20 dBn。表示滾動軸承處于正常良好狀態。檢測周期可在1—3個月內選擇
黃**域----讀數為20--35 dBn。表示滾動軸承已出現輕微的失效或表示滾動軸承有降低工作狀態的趨勢存在。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較重或嚴重缺陷。其工作狀態**，有明顯的失效存在，需停機檢修。


（2）參數的讀取方法
識別滾動軸承的狀態是否良好，主要是看dBc與dBm兩值處于什么區域，因而正確讀取dBc與dBm值是非常重要的。
①dBm的讀取：dBm是滾動軸承沖擊脈沖的*高。是由滾道表面缺陷產生的震動能量。如果我們用耳機監聽時，即為耳機發出的*高音頻信號，聲響特點為斷續聲響。
②dBc的讀?。篸Bc表示的是滾動軸承滾道表面公共的粗糙度，用耳機監聽時，即為連續音頻信號與斷續音頻信號的分界點，聲響特點為似斷非斷。

注意：一般規定dBc與dBm兩值讀數誤差不得大于±3 dBn。誤差大了會給監測和診斷帶來不利影響。
（3）、判斷規則
CB108對滾動軸承狀態的判斷主要依據如下規則

（4）、典型實例
下表是某煉油廠86年2月～86年10月期間監測到的部分軸承有故障的典型數據。從表中看，這類滾動軸承dBc與dBm值均處于黃區和紅區。通過停機解體驗證這類滾動軸承卻是存在各類嚴重損傷。如常減壓44＃泵前軸承滾動體護架斷裂散架。焦化泵101＃電機前軸承的軸承內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＃泵電機前軸承是剛檢修換上的新軸承，檢修完畢試運行時經檢測發現脈沖值偏高，儀器指示軸承狀態嚴重**。經解體發現軸承內圈嚴重跑套竄向電機小蓋，并與小蓋摩擦，小蓋端面在試運行中已磨去1mm之多。