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如何對(duì)軸承、滾珠絲杠和直線(xiàn)導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)?

發(fā)布時(shí)間:2023-01-04 點(diǎn)擊量:1488

如何對(duì)軸承、滾珠絲杠和直線(xiàn)導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)?

滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠、線(xiàn)性導(dǎo)軌(以下統(tǒng)稱(chēng)為“軸承")雖然是由幾點(diǎn)部件構(gòu)成的比較簡(jiǎn)單的機(jī)械要素,但由于損傷和劣化的發(fā)生而失去其功能的話(huà),往往會(huì)導(dǎo)致機(jī)械系統(tǒng)整體的功能損失,在軸承發(fā)生異常振動(dòng)和聲音的情況下,適當(dāng)?shù)夭槊髌浒l(fā)生原因,防止故障的再次發(fā)生,這對(duì)經(jīng)營(yíng)者來(lái)說(shuō)是從安全性和生產(chǎn)性?xún)煞矫鎭?lái)看的重要課題,并且,以市場(chǎng)上與軸承相關(guān)的振動(dòng)聲學(xué)數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ),致力于高靈敏度地檢測(cè)軸承的損傷和劣化,高可靠性地診斷的振動(dòng)分析技術(shù)的高度化,大約四分之一世紀(jì)前開(kāi)發(fā)了診斷軟件“ACOUS NAVI",在公司內(nèi)活用的同時(shí)進(jìn)行了進(jìn)化。

在本文中,以滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠、線(xiàn)性導(dǎo)軌固有的損傷及劣化機(jī)理的知識(shí)為基礎(chǔ),介紹了在達(dá)到嚴(yán)重狀態(tài)之前早期捕捉其預(yù)兆的解決方案作為應(yīng)用軟件(以下稱(chēng)為“應(yīng)用程序")的“ACOUS NAVI"。

1.ACOUS NAVI系列

軸承,如果正確處理其選定,可以長(zhǎng)時(shí)間使用到壽命,此時(shí)的損傷狀態(tài)為成片(剝離),這種壽命也被稱(chēng)為滾動(dòng)疲勞壽命,在軌道·滾動(dòng)面或滾動(dòng)面上,材料的疲勞。

實(shí)驗(yàn)表明,軸承的壓片是由滾動(dòng)接觸面的表層部附近產(chǎn)生的疲勞裂紋進(jìn)行的,注意到異常時(shí),損傷程度已經(jīng)顯著惡化,很多情況下不得不停止機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)或立即更換軸承(圖1)。

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在照片1中表示成幀損傷例。

因此,本公司為了解決這些問(wèn)題,實(shí)施了從運(yùn)行中的機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)中高SN比(信噪比)且高分辨率地提取軸承損傷或劣化引起的信息的運(yùn)算處理,針對(duì)其結(jié)果,根據(jù)軸承專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的見(jiàn)解和基準(zhǔn)相融合的算法,從今年4月開(kāi)始提供自動(dòng)診斷的“ACOUS NAVI"應(yīng)用程序。在“ACOUS NAVI"應(yīng)用程序中,由于具備了本公司的主力產(chǎn)品滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠、線(xiàn)性導(dǎo)軌三個(gè)系列,因此可以根據(jù)使用的機(jī)械系統(tǒng)的規(guī)格、構(gòu)成進(jìn)行選擇(圖2)。

下面介紹“ACOUS NAVI"應(yīng)用程序的陣容。

1.1 ACOUS NAVI for Bearings

基于固定在機(jī)械系統(tǒng)軸承部的振動(dòng)拾取器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào),在不與過(guò)去的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的情況下,是否含有起因于滾動(dòng)軸承的框化和缺陷的成分,進(jìn)而可以確定其部件(內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體)。

圖3示出了在滾動(dòng)軸承上加載了極大載荷的加速劣化試驗(yàn),在外圈軌道面上產(chǎn)生微小的碎屑而發(fā)展過(guò)程的振動(dòng)值和行進(jìn)狀態(tài)的例子。

作為一般振動(dòng)評(píng)價(jià)參數(shù)的振動(dòng)的有效值和峰值隨著成幀的進(jìn)行而增大,但實(shí)際上僅通過(guò)振動(dòng)值來(lái)判斷成幀的發(fā)生是困難的。

因此,通過(guò)用“ACOUS NAVI"應(yīng)用程序進(jìn)行分析,在外圈軌道面上產(chǎn)生微小的碎屑時(shí),由此產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率成分出現(xiàn),可以確定產(chǎn)生的部件。

1.2 ACOUS NAVI for Ball Screws

根據(jù)固定在滾珠絲杠螺母部的振動(dòng)拾取器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào),通過(guò)監(jiān)視獨(dú)自構(gòu)筑的磨損劣化評(píng)價(jià)參數(shù)即磨損指數(shù)的推移,可以判定磨損的發(fā)生和進(jìn)行狀態(tài),計(jì)劃追加檢測(cè)并診斷成幀的功能。

1.3 ACOUS NAVI for Linear Guides

這是一款診斷線(xiàn)性導(dǎo)軌的成片和潤(rùn)滑不良的應(yīng)用程序,預(yù)計(jì)將于2022年開(kāi)始銷(xiāo)售。

2.搭載ACOUS NAVI的商品

“ACOUS NAVI"除了電腦之外,還可以作為智能手機(jī)、平板電腦或?qū)S糜布芯幦氲膽?yīng)用程序提供。以下介紹搭載了“ACOUS NAVI"應(yīng)用程序的商品。

2.1 ACOUS NAVI(FIELD system)

“FIELD system"是法納克株式會(huì)社提供的面向制造業(yè)的開(kāi)放平臺(tái)。用戶(hù)通過(guò)從生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行監(jiān)視和設(shè)備的預(yù)知保全等網(wǎng)絡(luò)上的專(zhuān)用Web商店下載各種應(yīng)用程序,能夠容易地構(gòu)筑定制的生產(chǎn)設(shè)備用IoT系統(tǒng)(圖4)。

“ACOUS NAVI(FIELD system)"是在“FIELD system BOX"上運(yùn)行的應(yīng)用程序。固定在機(jī)械系統(tǒng)軸承部的振動(dòng)拾取器檢測(cè)到的振動(dòng)數(shù)據(jù)由PLC等設(shè)備文件化,傳送到“ACOUS NAVI(FIELD system)",成為分析、診斷的系統(tǒng)構(gòu)成(圖5)。

“ACOUS NAVI"的分析結(jié)果可以從與“FIELD system BOX"網(wǎng)絡(luò)連接的電腦瀏覽器中確認(rèn),滾動(dòng)軸承和滾珠絲杠的狀態(tài)判定結(jié)果和振動(dòng)值的趨勢(shì)圖等也顯示出來(lái)(圖6)。

2.2無(wú)線(xiàn)振動(dòng)診斷儀D-VibA10型

本產(chǎn)品雖然是手掌大小緊湊的機(jī)身,但是是由具備振動(dòng)檢測(cè)、解析運(yùn)算、電池充電功能的振動(dòng)拾音器和可以從Google Play商店安裝到您的Android智能手機(jī)上的專(zhuān)用應(yīng)用程序“ACOUS NAVI for Bearings"構(gòu)成的振動(dòng)診斷器(照片2)。

如果將振動(dòng)拾取器與智能手機(jī)連接到藍(lán)牙連接并安裝在運(yùn)行中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械上,則可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式當(dāng)場(chǎng)判斷振動(dòng)測(cè)量和軸承的成幀的發(fā)生狀態(tài)。另外,由于具有FFT分析儀和示波器的測(cè)量功能,所以也可以進(jìn)行頻率分析和時(shí)間波形分析。

圖7是本儀器的振動(dòng)測(cè)量分析結(jié)果的顯示例子。

保存在智能手機(jī)上的各振動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù),通過(guò)移動(dòng)到安裝了附屬管理軟件的電腦,可以按每個(gè)機(jī)械設(shè)備的時(shí)間順序管理振動(dòng)狀態(tài)。另外,由于可以通過(guò)管理軟件對(duì)每個(gè)巡回檢查路線(xiàn)和檢查設(shè)備設(shè)定測(cè)量分析條件,所以可以事先,向智能手機(jī)傳送設(shè)定信息的話(huà),可以進(jìn)行有效的保護(hù)作業(yè)。

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