潤滑脂有效潤滑壽命實驗與剩余壽命預(yù)測方法探討

吳真光 劉波

摘 要:本文對潤滑脂有效壽命實驗與剩余壽命預(yù)測方法進(jìn)行了分析研究,為軸承故障診斷及壽命預(yù)測方法的研究提供了有益的嘗試。

關(guān)鍵詞:軸承潤滑脂壽命壽命預(yù)測

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

1 概述

軸承是機械設(shè)備中的重要壽命部件,軸承的有效運行壽命涉及到安裝質(zhì)量、疲勞磨損、潤滑狀況等多項要素。突發(fā)性的軸承“抱軸”故障會對運行中的設(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,一般船舶的軸承故障占到機械故障的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重點也是一個難點,深化對影響軸承壽命要素的研究,對設(shè)備運行狀況進(jìn)行模式識別和賦值評價,對設(shè)備壽命歷程進(jìn)行信息整合和數(shù)據(jù)管理,實時比較、預(yù)測設(shè)備重要支承部件與潤滑介質(zhì)的剩余壽命,評價、預(yù)警設(shè)備的運行技術(shù)狀況,對于研究設(shè)備壽命規(guī)律、提高可靠性和運行管理水平以及優(yōu)化后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計都具有重要的現(xiàn)實意義和科學(xué)價值。

本文試圖從潤滑脂有效潤滑壽命實驗與剩余壽命預(yù)測方法的探討,探索軸承壽命分析和監(jiān)測的方法。

2 潤滑脂壽命分析和軌跡模型建立

為了保證滾動軸承正常運轉(zhuǎn),必須有良好的潤滑。一旦缺少基本潤滑條件,滾動軸承就會在極短的時間內(nèi)發(fā)生磨損失效乃至“抱軸”停機故障。因此,潤滑脂對軸承的潤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研究方向。

潤滑脂的系統(tǒng)性指標(biāo)有2項,一項是理化指標(biāo)；一項是壽命指標(biāo)。對專業(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)是在實驗室將潤滑脂試樣裝入指定的軸承內(nèi),按照規(guī)定的試驗方法(如ASTMD1741)和評定指標(biāo),計算統(tǒng)計軸承的有效運轉(zhuǎn)時間取得的,客觀上就與工程環(huán)境下的實際壽命存在著差距。

由于潤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。實踐證明,伴隨潤滑脂的潤滑質(zhì)量變化,在機器的“軸承—支承系統(tǒng)”中有不同的物理特征量(如振動、噪聲、溫度等)表現(xiàn)。根據(jù)反向邏輯推理,要準(zhǔn)確計量潤滑脂在實際工作條件下的壽命周期,需要選擇能夠敏感反應(yīng)潤滑效果的多種特征參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測分析,并對特征參數(shù)值作加權(quán)處理,使參數(shù)的權(quán)重級別(邊界值)對應(yīng)著潤滑脂壽命曲線上的不同軌跡節(jié)點,進(jìn)而完整地表現(xiàn)出潤滑脂的理化性能變化態(tài)勢亦即實時潤滑效果。

基于上述分析,為此提出以監(jiān)測機器運行中的特征敏感參數(shù)來表征和評價潤滑質(zhì)量,根據(jù)特征參數(shù)權(quán)重級別統(tǒng)計潤滑脂壽命周期的設(shè)計思想,建立了潤滑脂壽命軌跡和監(jiān)測評價理論模型曲線(圖1)。

圖1縱坐標(biāo)Ｘ代表潤滑脂評價參數(shù),分別為:振動加速度(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級評價等級和A/B、B/C、C/D３個評價邊界值。

T為潤滑脂壽命周期,T=t1+t2+t3,t3對應(yīng)于壽命軌跡曲線上的Q點和C/D邊界值,該點是由實際實驗時間和以多種評價參數(shù)進(jìn)行同步分析確定的,并留有一定的剩余潤滑壽命時間。

η為潤滑脂的相對(%)壽命,對應(yīng)于“0”累計時間,相對壽命為100%；在Q點時刻,相對壽命只有30%。

3 潤滑脂有效潤滑壽命實驗與剩余壽命預(yù)測

基于潤滑脂潤滑壽命的基本分析和研究及其潤滑物理特性,潤滑脂有效潤滑壽命實驗以5個特征參數(shù)(振動速度有效值V、振動加速度峰值A(chǔ)、包絡(luò)波有效值HA和軸承特征參數(shù)dBN、dBc分貝值)來表征潤滑狀況(或工作點Q)。通過監(jiān)測軸承運行中的特征參數(shù)和參數(shù)值的變化來分析軸承的實際運行狀況。即依據(jù)數(shù)據(jù)的幅值大小、變化態(tài)勢和頻譜特征分析,綜合診斷軸承是否存在潤滑不良故障等,進(jìn)而對潤滑脂潤滑壽命狀況給出準(zhǔn)確評價。

伴隨軸承運行歷程,在潤滑脂的壽命軌跡線上同步移動的實時工作點,涵蓋了2項重要壽命信息:

(1)有效潤滑壽命實時值；

(2)潤滑壽命剩余值。

為此,試驗時分別設(shè)計了潤滑脂額定壽命預(yù)置與顯示、潤滑脂實時壽命累計記憶與顯示,把這2種時間信息進(jìn)行實時比較后,便可預(yù)測潤滑脂壽命的剩余時間。

4 結(jié)語

潤滑脂有效潤滑壽命實驗與剩余壽命預(yù)測的實驗結(jié)果表明,該監(jiān)測方法是可行的,能使崗位運行管理人員實時了解到設(shè)備的運行健康狀況；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工程師,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,及時進(jìn)行故障診斷和必要的剩余壽命預(yù)測；修船職能部門,可依據(jù)狀態(tài)監(jiān)測分析報告和維修建議,做出有針對性地修理計劃和準(zhǔn)備措施。

參考文獻(xiàn)

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

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

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

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