作者：唐德堯（yáo） 李輝 宋辛暉 黃貴發
（北京唐智科技發展有限公司）
摘 要：用於機車和（hé）地鐵車輛的某型進口軸承保持架故（gù）障多，為了防止軸承故障危及安全，對其發生機理進行了研究，提出了（le）“外孤（gū）譜”技術及相應的識別、診斷方（fāng）法，並在試驗中獲得成效。
關鍵（jiàn）詞：軸承；保持架；故障（zhàng）；外孤譜
一、機車使用的某型進口軸（zhóu）承保持架（jià）與國產（chǎn）軸承保持架的重要區別
國產（chǎn）軸承（chéng）的保（bǎo）持架絕大多數是使用鋼鉚釘連接，而某型進口軸承保持架（以下簡稱F保持架）則（zé）沒有鉚釘，而是將（jiāng）銅窗梁的端部切小代為（wéi）鉚釘的。保持架（jià）比較如圖1所示。
二、基於保持架破壞過程識別的原診斷方法
JK00430設計時調查了大（dà）量機車（chē）軸承，發現國（guó）產保持架的故障十分少見。特別是軸箱保持架發生故（gù）障時極少出現解體，而隻是有損傷。甚至（zhì）軸承其他零（líng）件出現重大故（gù）障、對保持架造成重大損害時，保持架也能（néng）保持完整而不易破碎。
原設計的保持架故障報警（jǐng）策略是“識別受到破壞的信（xìn）息，發出保持架預警”。因（yīn）此，SS7E-0023-61的軸箱軸承（chéng）有（yǒu）保持架的二級報警，但保持（chí）架並未破碎，而隻是（shì）被故障（zhàng）滾子對端圈內部撕裂了一塊。撕下材料的保（bǎo）持架與端麵開裂的滾子的刮碰作用，使該滾子通過承載區時（shí）保持架強烈跳動，撞擊軸承（chéng）擋邊，被監測裝置發現而發出報（bào）警。基（jī）於這一原理（lǐ），即使保持架沒有破碎，而是在外部條件作用（yòng）下跳動，其端圈撞擊外環（huán）擋邊的內圓（因為這是引導麵或者定位麵（miàn）），保持架正在受到破壞，檢測（cè）裝置就發出預（yù）警信息。圖2中保（bǎo）持架發生報警的原因（yīn）是破碎的滾子掉下的鋼屆隨著潤滑油衝刷到保持架窗（chuāng）梁，使保（bǎo）持架跳動而發出（chū）報警，鋼屆將銅（tóng）製保持架衝刷（shuā）出溝道。
三、機車使（shǐ）用的某型進口軸承保持架故障多發的原因及故障先兆
由前文可知F保持架的故障多發原因有：保持架可能是鑄銅甚至是（shì）雜銅製造的，強度和柔性不足；鉚釘由（yóu）窗梁切小（xiǎo）而成，突變截麵（miàn）處應力集中，極易斷裂；工藝差異使其單鉚釘頭及窗（chuāng）梁承受軸承受到的大部分振動力而斷裂。斷口掉下的銅渣部分落入軸（zhóu）承的滾（gǔn）道（dào）。
掉渣被碾壓時可能粘在外環滾道上，在滾子通過時，產生形同外環（huán）故（gù）障的衝擊信息。這樣的故障衝擊的頻譜將（jiāng）因（yīn）為衝擊信號的時間、相位抖動而發生頻譜（pǔ）發散（sàn）——等於（yú）外環故障頻律的特（tè）征譜線變寬，其共振解調的高階譜（pǔ）線幅度銳減，不具有鮮（xiān）明的多階性。
據此（cǐ）複（fù）查已知（zhī）出現了保持架鉚釘掉頭的進口軸承的監測數據，證實了這一推測：都曾經出現過大（dà）量的孤立的外環（huán）1階譜線，而軸（zhóu）承沒有外環故障。將這種孤立（lì）的外環故（gù）障譜定義（yì）為“外孤譜”。
外環故障不是出現外孤譜（pǔ），而是出現外環（huán）的（de）多階譜。對此，軟件直接報告外環故障，見圖3。此軸承雖然僅57.8dB，但卻有外環多階譜，是（shì）外環故障。
四、外孤譜理論用於包括保持架（jià）故障的診（zhěn）斷
所述外孤譜（pǔ）雖（suī）然在進口軸承中幾乎就是保持架故（gù）障（zhàng）的表現（xiàn），但其實質（zhì）卻是軸承中出現雜質的表現。因此，出現外孤譜隻是（shì）有保持（chí）架故障的可能，而不（bú）能肯定是保持架故障。
軸承的滾動工作麵損傷雖然也掉渣（zhā），也會引起外孤譜，但是同時有以“確定多階譜”為特征的原始故障存在，這種原始故障達（dá）到一定程度，就會以1、2級報警的方式報告出來。
綜上所述，直接報告外孤譜，不僅（jǐn）可以防止保持架故障發展，也可以為滾動工作麵出現初期損傷提供信息。
圖4、5、6的（de）案例是滾子端麵初（chū）期開裂掉渣，引起長達2個月的外孤（gū）譜。滾子故障擴展，出現端麵報警，此後滾子很快劈裂，出現滾子圓周報警的（de）發展趨（qū）勢自動診斷記錄。
統計了許多國產軸承的診斷信息，絕大多數沒有外（wài）孤譜，而機車使用某型進口軸承的診斷信息，幾乎都有超限的外孤譜，說明停止進口該軸承的決（jué）策是正確的。
用外孤譜（pǔ）技術分析軸（zhóu）承雜質和該進口軸承保持架故障的數據和素材，大量存在於（yú）已有的JK00430監測裝置的軟件所獲取和（hé）歸（guī）檔的診斷（duàn）數（shù）據中（zhōng），可充分利（lì）用這些信息，及時發現保持架的故障。
這一理論在（zài）地鐵的進口軸承故障診斷中發揮了很好的作用，準確發現（xiàn）了保（bǎo）持架的故障（見圖7、圖8、圖9）。
使用外孤譜識別保持架故障需要注意下列問題。
1.外孤譜是軸承中存在硬質雜質的特征。
2.真（zhēn）正的外環故障不出現外孤譜，而是出現多階性外環故障譜（pǔ）。
3.外孤譜也是保持架損傷（失落（luò）材料）的特征。出現外（wài）孤譜（pǔ）的軸承多數都（dōu）有相應的保持架特征信息——保持架周期的調製衝擊。
4.使（shǐ）用鋼鉚（mǎo）釘的國產軸承很少見到外孤（gū）譜，而機車所使用的進口軸承都存在超（chāo）標的外孤譜。
5.保持架局部（bù）破碎故障初期（qī）出現的外孤譜是發現故障Z佳時機。應經常瀏覽“衝擊趨勢”，如果發現外環記錄連續出現，則立即查找對應時段的精密樣本（běn），如果發現為（wéi）外孤譜，則應警惕軸（zhóu）承（chéng）保持架故障或軸承中存在異物。
6.鉚釘（dìng）裂（liè）口、全斷（duàn）、端圈脫落者，外孤譜幅度強大；而斷條（以（yǐ）致滾子亂序）後的外孤譜量值很小。應（yīng）當在斷鉚釘頭階段（duàn）發出報警，以免錯過Z佳識（shí）別時機。
7.軟件應用如下方式實施外孤譜報警：基於外孤譜（pǔ）計（jì）算的故障（zhàng）大於55dB，5次立即決策中出現概率在2次（cì）及以（yǐ）上則報警（jǐng），以識別掉鉚釘頭，防止斷條。出現斷條後，滾子亂序，外孤譜將降到50dB，特征是連續決策統計5次，出現（xiàn）概率（lǜ）在（zài）3次及（jí）以上則報警。
8.如果一度出現的外（wài）孤譜消失而隨後沒有（yǒu）滾動工（gōng）作麵的故（gù）障報警，則應（yīng）警惕保持架失落物（wù）磨碎，應當對軸承開蓋檢查（chá）。
來源：《中國（guó）設備工程（chéng）》2009年10期
