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滾動(dòng)軸承監測技術(shù)--沖擊脈沖法
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時(shí)間：2013-09-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一、 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展
滾動(dòng)軸承是旋轉機器中的重要零件，在各機械部門(mén)中應用最為廣泛。因它具有一系列顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)，例如：摩擦系數小，運動(dòng)精度高，對潤滑劑的粘度不敏感，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)軸承也是機器中最易損壞的零件之一。據統計，旋轉機械的故障有30%是由軸承引起的。所以對滾動(dòng)軸承的故障監測和診斷一直是近年來(lái)國內外發(fā)展機械故障診斷技術(shù)的重點(diǎn)。其發(fā)展狀況如下：
·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(guān)因素的影響較大。
·出現各種測振儀后，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，這可減少對人為經(jīng)驗的依賴(lài)。但仍很難發(fā)現早期故障。
·60年代瑞典一公司發(fā)明了沖擊脈沖計（Shock Pulse Meter）來(lái)檢測軸承損傷，既快速、簡(jiǎn)單又準確，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機器檢測儀（Machine Checker），可分別在低頻、中頻和高頻段檢測軸承的異常信號。另有油膜檢查儀，可探測油膜狀況而對其潤滑狀態(tài)進(jìn)行監測。
·80年代日本精工公司（NSK）相繼研制了軸承監視儀NB-1、NB-2、NB-3、NB-4型。利用1KHZ～15KHZ范圍內的軸承振動(dòng)信號，測量其RMS值和峰值來(lái)檢測軸承的故障。由于去掉了低頻干擾，靈敏度有所提高，其中還有報警設置。
隨著(zhù)對滾動(dòng)軸承的運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的深入研究，對軸承的振動(dòng)信號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)檢測和診斷軸承的故障。
以上研究奠定了這方面的理論基礎，現已有多種信號處理技術(shù)用于滾動(dòng)軸承的故障診斷和監測。如頻率細化技術(shù)、倒頻譜、色絡(luò )譜等，在信號預處理上采用了各種濾波技術(shù)，如相干波，自適應濾波等，提高了診斷靈敏度。
除了用振動(dòng)信號監測軸承外，還發(fā)展了其它技術(shù)。如，油污染分析法（光譜測定、磁屑探測和鐵譜分析），聲發(fā)對法，聲響診斷和電阻法等，使用得最廣泛的還是振動(dòng)監測法，其中沖擊脈沖法又是最受歡迎的一種檢測診斷方法。
二、 沖擊脈沖技術(shù)的發(fā)展及國內跟蹤該技術(shù)的現狀
1. 沖擊脈沖法原理（瑞典人發(fā)明，在美國獲得專(zhuān)利）
對軸承壽命影響很大的因素是安裝、工作狀況和維修保養，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)測溫、測振和測聲的方法，現在發(fā)明了一種新方法--沖擊脈沖法。原理是掌握軸承內部損壞引起的機械沖擊。 
為了說(shuō)明沖擊脈沖法，不妨看看機械沖擊過(guò)程中發(fā)生的現象，當一個(gè)鋼球垂直掉到一個(gè)鋼棒上時(shí)，在碰撞的沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊加速度，這加速度的幅度全由沖擊速度決定，而不受材料的質(zhì)量、設計或任何機械振動(dòng)的影響。在鋼棒的沖擊點(diǎn)處會(huì )產(chǎn)生一系列壓縮波，此壓縮波是一個(gè)衰減波，并以超聲的速度在鋼棒內傳播，在鋼棒一端用一個(gè)傳感器接受此信號，就可得到與沖擊大小對應的沖擊脈沖信號。
假如，此鋼球是滾動(dòng)軸承內的一個(gè)滾動(dòng)體，而滾道上有一個(gè)缺陷區（剝落、裂紋、凹坑和高低不平的粗糙區）那么在滾動(dòng)軸承運轉中，就會(huì )發(fā)生如上的撞擊現象，產(chǎn)生的沖擊脈沖信號會(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。（圖2） 
滾動(dòng)軸承不同于其它機械零件，產(chǎn)生的沖擊脈沖信號不同于一般機器的振動(dòng)信號，它的振動(dòng)信號頻率范圍很寬，信噪比很低，信號傳遞路徑上的衰減量大，提取它的特征信息還必須采用一些特殊的檢測技術(shù)和處理方法。沖擊脈沖法就是諸多方法中的一種。
此方法可在軸承的正常工作過(guò)程中測定軸承的狀況而不受機械的原始設計、大小、振動(dòng)或噪聲的影響，用此方法制作的儀器在測試時(shí)能排除機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)現和識別滾動(dòng)軸承因制造不良、裝配不良、潤滑不良及使用中旋轉面產(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。
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)不斷測量，獲得一個(gè)逼近的軸承失效早期報警，減少設備故障率，及無(wú)計劃的不必要的維修工作。
2. 瑞典SPM公司沖擊脈沖技術(shù)的應用與發(fā)展
該公司根據沖擊脈沖原理開(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
予置被測軸承的內徑與轉速，確定dB1值，測量dBM、dBC值、在dBN標準上（紅、黃、綠區）判斷軸承的工作狀態(tài)和損傷程度以及潤滑、安裝狀況。
（2） BEA-52電腦軸承分析儀
SPM公司憑多年對沖擊脈沖技術(shù)的研究，結合先進(jìn)的電腦技術(shù)，在1985年正式推出電腦軸承分析儀。在予置標準編號、類(lèi)型號后，可顯示軸承工作狀態(tài)及潤滑狀態(tài)（油膜厚度）。
合適的油膜厚度可延長(cháng)軸承的壽命。
加速度計相關(guān)文章:加速度計原理
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