機(jī)械振動(dòng)的強(qiáng)度和幅值可以用位移、速度和加速度表示。此外,已經(jīng)說明大多數(shù)設(shè)備故障是部件疲勞的結(jié)果,振動(dòng)速度是振動(dòng)疲勞的直接度量,而且,事實(shí)上絕大多數(shù)機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)都是基于振動(dòng)速度。至此,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的問題:“為什么要測量位移和加速度呢?”答案其實(shí)很簡單,雖然大部分設(shè)備的故障是與振動(dòng)速度直接相關(guān)的疲勞的結(jié)果,但還有另外兩種原因可以造成設(shè)備故障:即應(yīng)力和力,它們分別與振動(dòng)位移和加速度相關(guān)。下面主要討論采用振動(dòng)加速度檢測受力故障的場合。
一、采用振動(dòng)加速度檢測受力故障的場合
應(yīng)力與偏移量的關(guān)系以及疲勞與振動(dòng)速度的關(guān)系是十分簡單和直觀的。也許,說明力作為故障原因的一個(gè)簡單方法就是用錘子敲擊物體,沖擊可能不會(huì)產(chǎn)生很大的偏移或者振動(dòng)速度,但是,造成的破壞可能相當(dāng)大。由我們學(xué)過的教科書可知,力等于質(zhì)量乘以加速度(F=M×A)。根據(jù)這個(gè)公式,很明顯,振動(dòng)加速度與力直接成正比。因?yàn)檎駝?dòng)加速度的增加與振動(dòng)頻率的平方成正比,所以,高頻振動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生很大的激振力,盡管那時(shí)的位移和速度可能相當(dāng)小。過大的力通常會(huì)使得零部件表面變形,加速度值的升高,對(duì)于滾動(dòng)軸承來說,一般預(yù)示著疲勞的產(chǎn)生。早期的軸承疲勞,可能在速度或位移上并沒有特別明顯的表現(xiàn),隨疲勞的發(fā)展,軸承的振動(dòng)速度峰值將會(huì)有明顯的增大(而振動(dòng)位移可能一直不會(huì)有較明顯的增大),且當(dāng)其加速度超過某量值的時(shí)候,則到了最佳的檢修更換軸承的時(shí)機(jī);對(duì)于摩擦問題,特別是不穩(wěn)定的摩擦問題,由于不穩(wěn)定的沖擊信號(hào),一般也可能造成加速度的升高和波動(dòng),對(duì)于簡單結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備而言,這類問題通常出現(xiàn)在軸承潤滑上。
既然加速度這么重要,對(duì)于現(xiàn)場點(diǎn)檢人員來說,有標(biāo)準(zhǔn)嗎,據(jù)我所知,加速度并沒有國際和國家標(biāo)準(zhǔn),但有一些診斷服務(wù)公司制定的滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn),如圖1。
圖1 滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)
使用本標(biāo)準(zhǔn)的幾點(diǎn)說明:
1)使用本標(biāo)準(zhǔn)時(shí),須根據(jù)(轉(zhuǎn)速×轉(zhuǎn)軸軸頸直徑)之積與實(shí)測的軸承加速度值來確定軸承狀態(tài)。
2)標(biāo)準(zhǔn)把軸承狀態(tài)分成三個(gè)等級(jí):A(良)、B(注意)、C(危險(xiǎn))。
3)測量參數(shù)采用加速度。
每臺(tái)設(shè)備具有差異性,即使同型號(hào)的兩臺(tái)設(shè)備,由于其運(yùn)行環(huán)境等其它因素,同一軸承故障,同樣的損傷程度,其加速度值卻會(huì)有很大的不同。但至少我們可以早期發(fā)現(xiàn)問題,跟蹤問題,掌握缺陷的發(fā)展?fàn)顩r。
具體的來說,就是用我們簡易的振動(dòng)表測量振動(dòng)速度、位移、加速度三個(gè)量值進(jìn)行比較,若速度、位移較小,而加速度較大,同時(shí)與其它軸承的加速度值相比較,該軸承的加速度值明顯突出,說明該軸承存在高頻沖擊信號(hào)(高頻信號(hào)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是衰減較快,不易傳遞到其它軸承),特別是對(duì)于變速箱的多個(gè)軸承而言效果尤為明顯。
值得注意的是軸承加速度值高并不意味著軸承的損壞,對(duì)于有些軸承由于從安裝開始就存在此種現(xiàn)象,特別是新安裝的軸承,主要還是看發(fā)展趨勢;另外軸承潤滑問題引起的加速度值升高現(xiàn)象普遍存在,其區(qū)分方法是注入新的潤滑油,觀察振動(dòng)變化情況。
以個(gè)人的經(jīng)驗(yàn),單純的加速度值高,即使確定是軸承問題,也不必緊張,可以跟蹤監(jiān)視,不同的故障發(fā)展趨勢不同,其發(fā)展過程可能非常緩慢。只有當(dāng)該頻率的振動(dòng)速度值也逐步升高時(shí),說明該軸承應(yīng)準(zhǔn)備更換了。