润滑脂有效润滑寿命实验与剩余寿命预测方法探讨

吴真光 刘波

摘 要:本文对润滑脂有效寿命实验与剩余寿命预测方法进行了分析研究,为轴承故障诊断及寿命预测方法的研究提供了有益的尝试。

关键词:轴承润滑脂寿命寿命预测

中图分类号:TE626 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2012)06(b)-0054-01

1 概述

轴承是机械设备中的重要寿命部件,轴承的有效运行寿命涉及到安装质量、疲劳磨损、润滑状况等多项要素。突发性的轴承“抱轴”故障会对运行中的设备造成严重损伤和其他一些不可预料的后果。根据粗略统计,一般船舶的轴承故障占到机械故障的30%以上,是影响设备可靠性的重要原因之一。因此,轴承寿命分析是一个重点也是一个难点,深化对影响轴承寿命要素的研究,对设备运行状况进行模式识别和赋值评价,对设备寿命历程进行信息整合和数据管理,实时比较、预测设备重要支承部件与润滑介质的剩余寿命,评价、预警设备的运行技术状况,对于研究设备寿命规律、提高可靠性和运行管理水平以及优化后续产品设计都具有重要的现实意义和科学价值。

本文试图从润滑脂有效润滑寿命实验与剩余寿命预测方法的探讨,探索轴承寿命分析和监测的方法。

2 润滑脂寿命分析和轨迹模型建立

为了保证滚动轴承正常运转,必须有良好的润滑。一旦缺少基本润滑条件,滚动轴承就会在极短的时间内发生磨损失效乃至“抱轴”停机故障。因此,润滑脂对轴承的润滑效果和效果分析成为影响设备可靠性的主要因素之一,是轴承寿命分析的重点研究方向。

润滑脂的系统性指标有2项,一项是理化指标；一项是寿命指标。对专业性企业来说,理化指标有基本质量保证。寿命指标是在实验室将润滑脂试样装入指定的轴承内,按照规定的试验方法(如ASTMD1741)和评定指标,计算统计轴承的有效运转时间取得的,客观上就与工程环境下的实际寿命存在着差距。

由于润滑脂有效寿命在工程背景下受到轴承的安装方式(立式/卧式)、运行环境(温／湿度)、工作载荷、工作转速、理化指标等多种直接或间接条件的影响。导致润滑脂的寿命轨迹呈现出非线性特征和不尽相同的寿命周期。实践证明,伴随润滑脂的润滑质量变化,在机器的“轴承—支承系统”中有不同的物理特征量(如振动、噪声、温度等)表现。根据反向逻辑推理,要准确计量润滑脂在实际工作条件下的寿命周期,需要选择能够敏感反应润滑效果的多種特征参数进行监测分析,并对特征参数值作加权处理,使参数的权重级别(边界值)对应着润滑脂寿命曲线上的不同轨迹节点,进而完整地表现出润滑脂的理化性能变化态势亦即实时润滑效果。

基于上述分析,为此提出以监测机器运行中的特征敏感参数来表征和评价润滑质量,根据特征参数权重级别统计润滑脂寿命周期的设计思想,建立了润滑脂寿命轨迹和监测评价理论模型曲线(图1)。

图1纵坐标Ｘ代表润滑脂评价参数,分别为:振动加速度(单峰值)；共振解调分析包络波有效值；最大脉冲冲击值；脉冲冲击地毯值。并设置了Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４级评价等级和A/B、B/C、C/D３个评价边界值。

T为润滑脂寿命周期,T=t1+t2+t3,t3对应于寿命轨迹曲线上的Q点和C/D边界值,该点是由实际实验时间和以多种评价参数进行同步分析确定的,并留有一定的剩余润滑寿命时间。

η为润滑脂的相对(%)寿命,对应于“0”累计时间,相对寿命为100%；在Q点时刻,相对寿命只有30%。

3 润滑脂有效润滑寿命实验与剩余寿命预测

基于润滑脂润滑寿命的基本分析和研究及其润滑物理特性,润滑脂有效润滑寿命实验以5个特征参数(振动速度有效值V、振动加速度峰值A、包络波有效值HA和轴承特征参数dBN、dBc分贝值)来表征润滑状况(或工作点Q)。通过监测轴承运行中的特征参数和参数值的变化来分析轴承的实际运行状况。即依据数据的幅值大小、变化态势和频谱特征分析,综合诊断轴承是否存在润滑不良故障等,进而对润滑脂润滑寿命状况给出准确评价。

伴随轴承运行历程,在润滑脂的寿命轨迹线上同步移动的实时工作点,涵盖了2项重要寿命信息:

(1)有效润滑寿命实时值；

(2)润滑寿命剩余值。

为此,试验时分别设计了润滑脂额定寿命预置与显示、润滑脂实时寿命累计记忆与显示,把这2种时间信息进行实时比较后,便可预测润滑脂寿命的剩余时间。

4 结语

润滑脂有效润滑寿命实验与剩余寿命预测的实验结果表明,该监测方法是可行的,能使岗位运行管理人员实时了解到设备的运行健康状况；设备状态监测工程师,可根据设备出现的早期故障症兆,跟踪、分析其发展趋势,及时进行故障诊断和必要的剩余寿命预测；修船职能部门,可依据状态监测分析报告和维修建议,做出有针对性地修理计划和准备措施。

参考文献

[1] P.Ｍ.CANN[英],李文超(译),李超强(校)．ROF轴承试验中润滑脂的老化[J]．国外轴承技术,2008,01．

[2] 刘仁德,倪飞．低速重载滚动轴承的状态监测[J]．润滑与密封,2006,07．

[3] 王德岩,单慧军．润滑脂剩余使用寿命的评定技术[J]．合成润滑材料,2005,01．

[4] 刘奇,蒋兴奇,黄志强．NSK家电轴承的初期静音寿命[J]．轴承,2003,02．