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(zhuǎn)機(jī)器中的重要零件，在各機(jī)械部門中應(yīng)用廣泛。因它具有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)，例如：摩擦系數(shù)小，運(yùn)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(jī)器中最易損壞的零件之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jiān)測和診斷一直是近年來國內(nèi)外發(fā)展機(jī)械故障診斷技術(shù)的重點(diǎn)。其發(fā)展?fàn)顩r如下：

·最原始的方法是將聽音棒（或螺絲刀）接觸軸承座部位，靠聽覺來判斷有。雖然訓(xùn)練 　有素的人能覺察到軸承剛發(fā)生的疲勞剝落與損傷部位，但受主觀因素的影響較大。
·出現(xiàn)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判斷軸承有，這可減少對人為經(jīng)驗(yàn)的依賴。但仍很難發(fā)現(xiàn)早期故障。
·60年代瑞典一公司發(fā)明了沖擊脈沖計(jì)（Shock Pulse Meter）來檢測軸承損傷，既快速、簡　單又準(zhǔn)確，代表儀器是MEPA-10A；SPM-43A。
·70年代日本新日鐵株式會社研制了MCV-021A機(jī)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(jiān)測。
·80年代日本精工公司（NSK）相繼研制了軸承監(jiān)視儀NB-1、NB-2、NB-3、NB-4型。利用　　　1KHZ～15KHZ 范圍內(nèi)的軸承振動(dòng)信號，測量其RMS值和峰值來檢測軸承的故障。由于去掉了　低頻干擾，靈敏度有所提高，其中還有報(bào)警設(shè)置。

　　隨著對滾動(dòng)軸承的運(yùn)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，開創(chuàng)了用頻域分析方法來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(chǔ)，現(xiàn)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(jiān)測。如頻率細(xì)化技術(shù)、倒頻譜、色絡(luò)譜等，在信號預(yù)處理上采用了各種濾波技術(shù)，如相干波，自適應(yīng)濾波等，提高了診斷靈敏度。
　　除了用振動(dòng)信號監(jiān)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，使用得泛的還是振動(dòng)監(jiān)測法，其中沖擊脈沖法又是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(nèi)跟蹤該技術(shù)的現(xiàn)狀

1. 沖擊脈沖法原理（瑞典人發(fā)明，在美國獲得）
　　對軸承壽命影響很大的因素是安裝、工作狀況和維修保養(yǎng)，為了防止軸承的突然損壞造成的后果的辦法是隨時(shí)掌握軸承的工作狀態(tài)，過去，為此目的試用過測溫、測振和測聲的方法，現(xiàn)在發(fā)明了一種新方法--沖擊脈沖法。原理是掌握軸承內(nèi)部損壞引起的機(jī)械沖擊。
　　為了說明沖擊脈沖法，不妨看看機(jī)械沖擊過程中發(fā)生的現(xiàn)象，(圖1)當(dāng)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(shè)計(jì)或任何機(jī)械振動(dòng)的影響。在鋼棒的沖擊點(diǎn)處會產(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(nèi)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(yīng)的沖擊脈沖信號。

 

 　　假如，此鋼球是滾動(dòng)軸承內(nèi)的一個(gè)滾動(dòng)體，而滾道上有一個(gè)缺陷區(qū)（剝落、裂紋、凹坑和高低不平的粗糙區(qū)）那么在滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中，就會發(fā)生如上的撞擊現(xiàn)象，產(chǎn)生的沖擊脈沖信號會傳遞到軸承座上，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(jī)械零件，產(chǎn)生的沖擊脈沖信號不同于一般機(jī)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程中測定軸承的狀況而不受機(jī)械的原始設(shè)計(jì)、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(jī)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(xiàn)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(zhuǎn)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，通過不斷測量，獲得一個(gè)逼近的軸承失效早期報(bào)警，減少設(shè)備故障率，及無計(jì)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(yīng)用與發(fā)展
　　該公司根據(jù)沖擊脈沖原理開發(fā)的產(chǎn)品有：
　　SPM-43A；BEA-52；BAS-10；system32；BMS；A2010；T2000。
（1） SPM-43A沖擊脈沖計(jì)
　　　予置被測軸承的內(nèi)徑與轉(zhuǎn)速，確定dB1值，測量dBM、dBC值、在dBN標(biāo)準(zhǔn)上（紅、黃、綠
　　區(qū)）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(jié)合的電腦技術(shù)，在1985年正式推出電腦
　　軸承分析儀。在予置標(biāo)準(zhǔn)編號、類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軸承的壽命。
（3） BAS-10軸承分析計(jì)算機(jī)
　　　是一臺手提專用計(jì)算機(jī)
　　　·可測出軸承工作狀態(tài)與油膜厚度
　　　·另可采集、分析、記存及顯示讀數(shù)
　　　·SPM軟件可與普通IBM或同級功能之電腦聯(lián)接，可進(jìn)行檢測程序的編定/更改，讀數(shù)的
　　　處理/輸出、報(bào)警電平、報(bào)表打印等。
（4） system32
　　　機(jī)器的軸承和振動(dòng)監(jiān)測自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。
　　　特點(diǎn)：對重要軸承在線監(jiān)測，故障報(bào)警。
（5） BMS（Bearing Monitoring System）
　　　用于滾動(dòng)軸承的計(jì)算機(jī)控制連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)。
　　　·軸承信號在程序控制的時(shí)間里掃描并由計(jì)算機(jī)程序來評定；
　　　·BMS系統(tǒng)結(jié)聚了15年之多的軸承監(jiān)測設(shè)備的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，硬件與軟件是由工業(yè)狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)防維修方面的專家設(shè)計(jì)；
　　　·一個(gè)BMS測量單元監(jiān)控16個(gè)軸承，系統(tǒng)能涉及軸承多達(dá)4000個(gè)；
　　　·沖擊脈沖讀數(shù)是自動(dòng)評價(jià)，并變換成軸承狀態(tài)數(shù)據(jù)，被儲存顯示、打印；
　　　·特點(diǎn)：軸承監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)、多路。
（6） A2010沖擊脈沖分析儀
　　　集沖擊脈沖計(jì)、振動(dòng)儀、轉(zhuǎn)速功能于一體的多功能檢測儀。
　　　·沖擊脈沖測量同BEA-52
　　　·振動(dòng)測量中，內(nèi)設(shè)ISO2372標(biāo)準(zhǔn)，測量值與之比較后判斷機(jī)器狀態(tài)。（直接提供給檢測人員）。
（7） T2000沖擊脈沖檢測儀
　　　集沖擊脈沖計(jì)、振動(dòng)儀、轉(zhuǎn)速表功能于一體的多功能檢測儀。
　　　·沖擊脈沖測量同SPM-43A
　　　·振動(dòng)測量中，內(nèi)設(shè)ISO2372標(biāo)準(zhǔn)，測量值與之比較后，判斷機(jī)器狀態(tài)（直接提供給檢測人員）。

3. 國內(nèi)跟蹤該技術(shù)的現(xiàn)狀
　　沖擊脈沖技術(shù)70年代末進(jìn)入我國，80年代初在上海寶鋼、金山石化總廠看到國外的沖擊脈沖計(jì)及在應(yīng)用的情況。通過查閱資料，了解到該技術(shù)在世界上應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，美國人應(yīng)用在航空上，日本東芝公司制成較復(fù)雜的軸承異常判定器，在美、英、日等國出版的機(jī)械故障診斷方面的書籍和手冊中都介紹了有關(guān)儀器，我國各廠礦、企業(yè)單位得到消息和使用后，都紛紛要求有這類儀器。
　　國內(nèi)的設(shè)備故障診斷技術(shù)開發(fā)研制單位在充分消化了國內(nèi)外有關(guān)沖擊脈沖技術(shù)的資料與儀器后，通過努力研制出一系列國產(chǎn)的沖擊脈沖儀器，技術(shù)性能指標(biāo)已達(dá)到同類產(chǎn)品的水平。其中有CMJ-10電腦沖擊脈沖計(jì)；BT2000智能軸承故障測試儀；BA2010智能軸承故障分析儀，并已在國內(nèi)各行業(yè)中廣泛應(yīng)用，有些企業(yè)已把該方法訂到設(shè)備管理制度中去了。
隨著設(shè)備管理現(xiàn)代化，除了便攜式?jīng)_擊脈沖計(jì)應(yīng)用外，對重要設(shè)備的軸承在線監(jiān)測系統(tǒng)也逐步提到議事日程上來了。

三、 CMJ-10；BT2000；BA2010儀器簡介

1. CMJ-10電腦沖擊脈沖計(jì)
　　該儀器是一種專門用于檢查旋轉(zhuǎn)機(jī)械中滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的機(jī)械故障診斷儀器，主要功能是用沖擊脈沖方法來測量已裝機(jī)的滾珠（或滾柱）軸承的工作狀態(tài)并判斷其損傷程度。只需輸少量的數(shù)據(jù)，通過測量即可用良好（綠）；警告（黃）；壞（紅）三擋直接顯示機(jī)器軸承的狀況。
2. BT2000智能軸承故障測試儀
　　BT2000智能軸承故障測試儀是集沖擊脈沖儀，振動(dòng)儀于一體的多功能設(shè)備故障診斷儀器，主要功能
·可用于定量檢測運(yùn)行中滾動(dòng)軸承的損傷程度和潤滑程度。
·內(nèi)置ISO2372振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，通過輸入被測機(jī)器的類型與少量數(shù)據(jù)，可直接顯示機(jī)器振動(dòng)的狀況（用良好、警告、壞三檔來評估）。
3. BA2010智能軸承故障分析儀
　　BA2010智能軸承故障分析儀是集軸承故障分析儀，振動(dòng)測量儀于一體的多功能設(shè)備故障診斷儀器，該儀器只需輸入少量數(shù)據(jù)，即可提供軸承運(yùn)行狀況，為軸承提供
·潤滑狀態(tài)數(shù)據(jù)（潤滑號LUB NO）
·損壞程度數(shù)據(jù)（損傷號COND.NO）
·可直接用良好（綠）、警告（黃）、壞（紅）三檔評估軸承的狀況
　　另外，儀器內(nèi)置ISO2372振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，通過振動(dòng)測量，可直接顯示機(jī)器振動(dòng)的狀況（同樣可評估機(jī)器振動(dòng)量級是處于良好、警告、壞中的一級）。
　　用沖擊脈沖方法制成的系列沖擊脈沖儀器都可廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金、石油、化工、輕工、船舶制造、制藥等領(lǐng)域的設(shè)備部門，為有效的預(yù)防性檢修和現(xiàn)代化管理提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。