潤滑脂有效潤滑壽命實驗與剩余壽命預測方法探討

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測方法進行了分析研究,為軸承故障診斷及壽命預測方法的研究提供了有益的嘗試。

關鍵詞:軸承潤滑脂壽命壽命預測

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

1 概述

軸承是機械設備中的重要壽命部件,軸承的有效運行壽命涉及到安裝質量、疲勞磨損、潤滑狀況等多項要素。突發性的軸承“抱軸”故障會對運行中的設備造成嚴重損傷和其他一些不可預料的后果。根據粗略統計,一般船舶的軸承故障占到機械故障的30%以上,是影響設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,對設備運行狀況進行模式識別和賦值評價,對設備壽命歷程進行信息整合和數據管理,實時比較、預測設備重要支承部件與潤滑介質的剩余壽命,評價、預警設備的運行技術狀況,對于研究設備壽命規律、提高可靠性和運行管理水平以及優化后續產品設計都具有重要的現實意義和科學價值。

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

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,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發生磨損失效乃至“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。

潤滑脂的系統性指標有2項,一項是理化指標；一項是壽命指標。對專業性企業來說,理化指標有基本質量保證。壽命指標是在實驗室將潤滑脂試樣裝入指定的軸承內,按照規定的試驗方法(如ASTMD1741)和評定指標,計算統計軸承的有效運轉時間取得的,客觀上就與工程環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)、運行環境(溫／濕度)、工作載荷、工作轉速、理化指標等多種直接或間接條件的影響。導致潤滑脂的壽命軌跡呈現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量變化,在機器的“軸承—支承系統”中有不同的物理特征量(如振動、噪聲、溫度等)表現。根據反向邏輯推理,要準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潤滑效果的多種特征參數進行監測分析,并對特征參數值作加權處理,使參數的權重級別(邊界值)對應著潤滑脂壽命曲線上的不同軌跡節點,進而完整地表現出潤滑脂的理化性能變化態勢亦即實時潤滑效果。

基于上述分析,為此提出以監測機器運行中的特征敏感參數來表征和評價潤滑質量,根據特征參數權重級別統計潤滑脂壽命周期的設計思想,建立了潤滑脂壽命軌跡和監測評價理論模型曲線(圖1)。

圖1縱坐標Ｘ代表潤滑脂評價參數,分別為:振動加速度(單峰值)；共振解調分析包絡波有效值；最大脈沖沖擊值；脈沖沖擊地毯值。并設置了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進行同步分析確定的,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(振動速度有效值V、振動加速度峰值A、包絡波有效值HA和軸承特征參數dBN、dBc分貝值)來表征潤滑狀況(或工作點Q)。通過監測軸承運行中的特征參數和參數值的變化來分析軸承的實際運行狀況。即依據數據的幅值大小、變化態勢和頻譜特征分析,綜合診斷軸承是否存在潤滑不良故障等,進而對潤滑脂潤滑壽命狀況給出準確評價。

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

4 結語

潤滑脂有效潤滑壽命實驗與剩余壽命預測的實驗結果表明,該監測方法是可行的,能使崗位運行管理人員實時了解到設備的運行健康狀況；設備狀態監測工程師,可根據設備出現的早期故障癥兆,跟蹤、分析其發展趨勢,及時進行故障診斷和必要的剩余壽命預測；修船職能部門,可依據狀態監測分析報告和維修建議,做出有針對性地修理計劃和準備措施。

參考文獻

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