TWI282850B - Method and apparatus for assessing remaining life of rolling bearing - Google Patents

Description

-1282850 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種滾動轴承之_丛* a 士 < V平P又剩餘舞命診斷方法及剩 餘壽命診斷裝置，用以推測化學工麻 子丄厥、煉鋼廠及發電廠等 所使用之輔助設備（亦即泵、風扇） 奴 /裝動軸承及驅動這些 機為之馬達所使用之滾動轴承的剩餘壽命。 【先前技術】 化學工廠、煉鋼廠及發電廠等所使用之輔助設備(亦即 泵、風扇）之滾動軸承及驅動這些機器之馬達所使用之滾動 軸承，負載載重為額定載重之5%以下，非常的小，^ 一 般的使用狀態下不會發生金屬疲勞。因此，影塑'這些滾動 軸承之壽命的種類有兩種’ 一種為雜質之混二發：：壓 痕之上凸部的「應力集中造成之剝離」1一種為水之混 :而發生潤滑劑油膜破裂，滾動軸承之軌道面的表面粗縫 度增大所造成之「振動之增加」。

其滾動軸承之剩餘壽命診斷方法，已有各種提案方法。 例如，如專利文獻1之「軸承被診斷方法」所*，有使用 加速度感測器信號來測定軸承之振動，若該軸承振動值超 過容許值則發出警報之方法，聲波發射（Acoustic Emiss㈣ 法等。其他還有，以軸承振動之頻率解析，來推測丈故障 原因之方法。X ’亦有以預測軸承振動值之增加傾 預知其壽命之方法。 (專利文獻1)曰本專利特開平8_159151 使用加速度感測器信號之軸承振動值的增加傾向預測 5 !282850 ^法’為最常使用之預測方法。該方法，隸用直線、二 :曲線、、及指數曲線來預測軸承之加速度振動的增加傾 1二至預先°又定之容許振動值為止的剩餘時間，來預 剛軸承之剩餘壽命。 例如，如圖12所示，對加速度振動波形，算出0至10kHz 之有效值；並敎絕對值與相對省2 _類的閾值，當未超 過该閾值時，則判定被診斷滾動軸承為「正常」。 另a方面，當超過該閾值時，則判定被診斷滾動軸承 、〜吊」並异出振動波形之頻譜。抽出1 n、2N、3N、 lllN等旋轉數的η倍成分。 ^或者，判定被診斷滾動軸承為「異常」時，接著，以 1巴對值與LPF處理進行振動波形之包絡線處理，算出該包 承帶通頻率成分。 ^按照這些測定結果，考慮各振動成分之大小並推測異

节原因。就異常原因而言，有滾動軸承之不平衡與未對準， 基礎之鬆弛等。 聲波發射法，係使用頻率較加速度還高之AE信號， 早期發現滾動軸承之故障，並診斷剩餘壽命。此ae法， 係利用物體變形或遭破壞時，所累積之應力能量成為聲音 亚擴散之現象（亦即AE信號）的診斷方法。該AE信號，係 材料内部之彈性能量釋放時之彈性波的擴散，並不限定口、 有破壞時才有，材料之結晶構造的差排與轉變等亦會產 生。對旋轉中滾動軸承，使用AE感測器進行ae 號之 1282850 信號處理，觀察其AE波之產t 診斷。 進仃该滾動軸承之 立使用此等診斷方法，可預知滾動轴承之 p早於未然，並事先預測該軸承 心"、、 重从末人 又谀日守期。如此，將「盔 事文舞〒」（預測軸承異常）與厂事故 人 損毀、姑D士、 生可〒」（軸承發生 生妄八夕如e日 無事故舞命迄事故發 生-叩之期間，亦即剩餘壽命。如此般 鐘擔哭々士 彳疋進行方疋 有無異常的判定與原因的推測，並判定里常之矛。 定滾動軸承之修理時機。最常使用之加速度㈣

皇^預測’係用壽命制時間點為止的振動值當作參 丈，以一次曲線或指數函數進行曲線回歸，求出至可容許 振動值為止之期間，當作剩餘壽命。 D 【發明内容】

a —可疋，上述習知之診斷或預測方法，可容許振動值之 又定困難，卩逍该值之設定，剩餘壽命會有大幅變化，高精 度^剩餘壽命的預測困難。又，振動開始增加時，已為軸 承壽命之末期，故長期性之維修計劃不易規劃，即使預測 出剩餘壽命，亦有來不及修理之情形發生。因此，實際上， 對於真正之壽命，即使還綽綽有餘，也多有提早更換其滾 動軸承之情形。又，由於此等之剩餘壽命診斷精度低，故 貫際上’發電廠與工廠等，無法拉長軸承之檢查周期，而 不得不維持每隔數年即全數更換軸承之定期檢查的維修體 制。XI些皆有妨礙維修成本之降低、省力化之問題。 進一步’上述習知之聲波發射法，相較於使用加速度 7 1282850 2)所具備並欲診斷剩餘壽命之滾動軸承（3)，使用加速度感 測器（4)求出振動信號，並測定頻帶信號（含可獲得最高感 度檢測之共振頻帶信號）；以及判定步驟，係使用該測定步 驟所求出之測定值與該基礎資料採集步驟所求得之資料， 來推測該被診斷滾動軸承（3)之雜質混入狀態與潤滑油之劣 化狀悲，並异出談被診斷滾動軸承（3)之剩餘壽命。 該判定步驟，係對該被診斷滾動軸承（3)，從具有lk〜 64kHz頻帶之振動信號，計算含有感測器共振頻帶之窄頻 帶及寬頻冑2個頻帶之有效值的相對感度，判定窄頻帶有 效值相對感度X寬頻帶有效值相對感度之特徵量是否超過 閾值，若未超過閾值，則判定為正常。 該判定步驟，係對該被診斷滾動軸承（3)，從具有讣〜 3/kHz頻帶之振動信號，計算2处〜3Μζ與5k〜35肋 計2個頻帶之有效值的相對感度，判定2扑〜心有效 值相對感度x5k〜35kHZ有效值相對感度之特徵量是否超過 閾值，若未超過閾值，則判定為正常。 於該判定步驟之閾值，為超過1之數值。 該判定步驟，係對該被診斷滾動軸承（3)，判定頻帶分 割數中之上位頻帶平均，是否有任一個超過閾i，若超過 閾值時’為防止壓痕/潤滑油劣化之誤判，係製作振動波形 之時間頻率分布，並藉由人員確認所製作之時間頻率分 布。 、該判定步驟，係對該被診斷滾動軸承（3)，判定峰值頻 革成分之上位3頻帶的相對感度平均是否超過閾值，若超 1282850 :峨步驟，對該被診斷滾動軸承(3)，判定寬頻帶 =值相對感度X窄頻帶有效值相對感度是否超過間值， 時，為防止壓痕/潤滑油劣化之誤判，係製作振

7之蛉間頻率分布，並藉由人員確認所製作之 率分布。 K 的^ 判疋步驟，使用計异壽命與〇〜1之剩餘壽命係數 、，積所异出之剩餘壽命推測式，來診斷壓痕起點型剝離 u m油劣化狀態之剩餘壽命。 〃、於該判定步驟，對該被診斷滚動軸承（3)，判定帶通頻 =成刀之頌f分割數中之上位頻帶平均，是否有任一個超 、s值若超過閾值時，確認為壓痕起點型剝離狀態，從 ^位3頻帶之相對感度平均來推測壓痕尺寸，以下列之數 予式[式（1)]來計算並診斷壓痕起點型剝離狀態之剩餘壽 命。 [式⑴] 厶10 = Αολ *l〇(0.0038flflog(户/c)一0.2721ogW+0·416) 方；4判定步驟，對該被診斷滾動軸承（3)，判定峰值頻 率成刀之上位3頻帶的相對感度平均是否超過閾值，若超 過閑值時’確認為壓痕起點型剝離狀態，從上位3頻帶之 相對感度平均來推測壓痕尺寸，以下列之數學式[式（1)]來 12 1282850 計算並診斷壓痕起點型剝離狀態之剩餘壽命。 [式⑴]

Ll〇 =Ζ]〇Λ ^10^^^108(^/0-0.272108(^)+0.416) 於該判定步驟，壓痕起點型剝離能 _ 心之剩餘壽命推測 式為壓痕產生後之剩餘壽命，其中，管之 哥命為下列敖學 式[式（2)]之基本動額定壽命，剩餘壽命 值之函數。 P係數為Ρ/c及振動 [式⑺] 於該判定步驟，潤滑油劣化狀態之剩餘壽命推測式為 潤滑油劣化產生後之剩餘壽命，其中，計算壽命為下列數 學式[式(3)]所算出之計算壽纟，剩餘壽命係數為振動值之 函數。 [式（3)] 1略卜-2_30 +黑_〇•卿G +心) 於該判定步驟，對該被診斷滾動軸承（3)，算出感測器 共振頻帶23k〜32kHz之有效值及5¾:〜35kHz之有效值的相 對感度，判定23k〜32kHz有效值相對感度x5k〜35kHz有 效值相對感度是否超過閾值，若超過閾值，確認為潤滑油 劣化狀態，從23k〜32kHz之有效值相對感度，以下列之數 學式[式（4)]來計算並診斷潤滑油劣化狀態下之剩餘壽命。 13 1282850 [式（4)] 於該判定步驟，對該被診斷滾動軸承，算出以〜 64kHz振動波形之倒頻譜（cepstrum)，並算出倒頻譜之峰 度’判定倒頻譜之峰度是否超過閾值，若超過閾值時，則

判定為壓痕起點型剝離狀態，若未超過閾值時，則推測為 潤滑油劣化狀態。 於該判定步驟之閾值，為超過3之數值。 於該判定步驟，若判定有壓痕起點型剝離狀態或潤滑 油劣化狀怨之異常時，則不需人員進行判斷，亦不需表示 時間頻率分布。 於邊判定步驟，對該被診斷滾動軸承（3)，若超過該閾 值，判定為壓痕起點型剝離狀態時，從上位3頻帶之相對 感度平均來推測壓痕尺寸，診斷壓痕起點型剝離狀態下之 •剩餘壽命，以時間單位來表現剩餘壽命。 I 於該判定步驟，對該被診斷滾動軸承（3)，若未超過該 閾值，判定為潤滑油劣化狀態時，從該被診斷滾動軸承（3) 之23k〜32kHz有效值來推測潤滑油劣化程度，診斷潤滑 油劣化狀態下之剩餘壽命，以時間單位來表現剩餘壽命。 於該判定步驟’對該被診斷滾動軸承（3)，測定5k〜 35kHz之振動波形。為檢測壓痕，將5k〜35kHz頻帶分成 6個頻帶並算出包絡線處理頻譜，判定此包絡線處理頻譜 是否超過閾值’若未超過閾值，則推測為正常，若超過閾 14 1282850 值，雖無法特定為壓痕起點型 但可推測為有異常產生。㈣狀…常故障狀態， ㈣定步驟，為了檢測被診斷滚 化，算出发牲外旦 5 /間滑油< 出^特欲里（23k〜32kHz有效值以让〜3 值），判定潤滑油劣化之特徵量是 ^ 值’則推測為正常，若超過閾 《、閱 化狀態之里常故陸妝能 …法特疋為潤滑油劣 、“"早狀愁’但可推測為有異常產生。 於該判定步驟之閾值，為2.0。 =敎步驟，為了辨㈣被診斷滾動軸承⑺之麼痕 ㈣二以化’算出其特徵量（倒頻譜之蜂度），判定倒頻 增之學度以超㈣值，若超_值，_定為㈣痕起 點型剝離狀態之異常’若未超過間值，則推測為有潤滑油 劣化狀態之異常。 於該判定步驟之閾值為3.8。 於該判定步‘驟’若該被診斷滾動軸承（3)之壓痕檢測的 結果未超過閾值，且潤滑油劣化檢測之結果亦未超過閾值 時，則判定其被診斷滾動軸承（3)為正常。 於該判定步驟，若被診斷滾動軸承（3)之壓痕檢測的結 果已超過閾值’且無法特定故障狀態，或潤滑油劣化檢測 之結果已超過閾值，且無法特定故障狀態時，$需加以注 意，針對壓痕量、潤滑油劣化量、壓痕/潤滑油辨別量，表 示時間頻率分布，並以人員進行判定以診斷故障模式。 於該判定步驟，若被診斷滾動軸承（3)之壓痕檢測的結 果超過閾值，且倒頻譜之峰度超過閾值時，則判定為有壓 -1282850 痕起點型剝離狀態之異常，並有壓痕之產生，並診斷壓痕 起點型剝離狀態之剩餘壽命。 於該判定步驟，若被診斷滾動軸承（3)之潤滑油劣化檢 測的結果超過閾值，且倒頻譜之峰度未超過閾值時，則判 疋為有潤滑油劣化狀態之異常，且有潤滑油劣化之產生， 並診斷潤滑油劣化狀態下之剩餘壽命。 於該判定步驟’若被診斷滾動輛承（3)，判定為有壓痕 起點型剝離狀態之異常，或有潤滑油劣化狀態之異常時， 則需加以注意，針對壓痕量、潤滑油劣化量、壓痕/潤滑油 辨別量，表示時間頻率分布，並以 障m 貞進^定並診斷故 於該判定步驟，壓痕及潤滑油劣化檢測用之間值，可 以（a)BRG尺寸、（b)機器重量、（(〇電 ^動機輸出、（d)機器種 頒、及0)上述（a)〜（d)之組合，來進行變更。 於該判定步驟，除了壓痕及潤滑 ,M ^ 门⑺油另化之檢測，更加 上以頻率解析來診斷機器之不平衡、 之習知的故障檢測方法，可綜合性%準棘：礎鬆動等 障。 也％斷紋轉機所有的故 按照本發明所提供之滾動軸承 其特徵在於具備： 的剩餘舞命診斷裝置， 加速度感測器（4)，用以測定被故 斷 , %斷剩餘壽命之祜岭 滾動軸承（3)的振動信號； 破〇 速度感測器（4)所 類比/數位轉換器（5)，用以轉換該加 求得之資料； 16 1282850 特徵量抽出部(6)，用以從該類比/教 換之振動信號，抽出屋、 轉換器（5)所轉 敬及，聞滑油劣化之牲料· 測定結果資料庫⑺，用以儲存·、己錄，」， =入狀態與振動、轴承壽命之關係，及：、=…雜 咖動、轴承壽命之關係的基礎資料；油之劣化狀 轉機杰（1、2)所具備之被診斷 承^ ^寺之方疋 :採集之振動資料;以及關於轴承載==態= 時間及滾動軸承編號之資料；、X運轉 料庫命診斷部（8)，係藉由使用儲存於該測定結果資 動轴’依據該特徵量抽出部（6)抽出之該被診斷滾 動車承（3)的振動信號，判定該被診斷滾動軸承⑺之雜質混 入與潤滑油劣化狀態，並診斷其剩餘壽命； 、 以及被診斷結果表示部（9)，用卩表示該剩餘壽命診斷 部（8)之結果。 在上述構成之被Θ斷方法中，於基礎資料採集步驟， 預先對雜質之混入或潤滑油之劣化造成潤滑劣化時，所產 I生之滾動軸承的壓痕形成狀態取得基礎資料，該資料係針 對加速度與雜質混入狀態之關係、及加速度與潤滑油狀態 之關係而用實驗裝置採集所得。於測定步驟，對旋轉機器 (1、2)所具備之欲被診斷剩餘壽命之被診斷滾動軸承（3)， 使用加速度感測器（4)求出振動信號，測定可獲得最高感度 檢測之共振頻帶信號或高頻信號。 接著，於判定步驟，使用以測定步驟所求得之測定值、 該基礎資料採集步驟所求得之資料、預先測定之被診斷滾 17 -1282850 動軸承（3)之正當灿 以及滚動轴承師承載重、旋轉速度與運轉時間、 之雜質混入狀態:=動:身料’來推測該被診斷⑽ 動轴承（3)之剩餘壽命。之另化狀怨，並算出該被診斷滾 於此判定步驟，首| ^ ^ ^ 无，异出振動之增加傾向，葬此剌 疋遠被診斷滾動軸承（3)為 门錯此判 ，t 1 )马 < 化初期或末期狀態。 判定為劣化初期後，進—步進行如下判定 用该測定步驟所炎尸 先使 ⑷的共振頻帶^ tr滾動軸承（3)之加速度感測器 滾動軸承（3)正^的2帶信號、及預先測定之被診斷 為正常之劣化過程、㈣衫該被診斷滾動轴承⑺ 若被吟斷、步#^ 、此"^或潤滑油之劣化過程。 化狀Γ::Γ:動軸承(3)未有雜質混入、潤滑油亦不為劣 管出額宁车人水 聊枣狀悲為正常之倩形，則 軸承（3)有雜質混入、且為劣化、，者右判疋被診斷滾動

且為名化初期狀態之情形，則 礎貧料採集步驟之振動資料， ’、以土 並算出其剩餘壽命。進一步，=:广之雜質的尺寸’ 、、、 右σ亥破矽斷滾動軸承（3)之溜 滑油劣化之情形，則判定轴承 採集步驟之振動資料；::：為劣化初期，以該資料 * 動貝科來推測該潤滑油之劣化，並算" 剩餘壽命。 ^ /、 最後，判定為劣化末期時，根據該加 動之增加傾向，算出剩餘壽命。 彳-類f振 ^^ ^ 此衧，在本發明之被診斷 方ο,不僅預測振動之增加傾向，更可藉由觀測從雜質 ㈣滑油之劣化起至加速度急增為止之經過時間，算 18 1282850 造成之異常，在辨別上困難時，為防止其誤判，可以人員 來確認時間頻率分布，藉此，可診斷確實之剩餘壽命。 如此，藉由綜合性地判定壓痕起點型剝離狀態與潤滑 /劣化狀心兩者，對滾動軸承（3)，可診斷更加精確之剩餘 可卩本鉍明之剩餘奇命診斷方法，可與習知之檢測不平 衡、未對準及基礎鬆動之習知檢測方法搭配使用。

在上述構成之剩餘壽命診斷裝置中，潤滑油中之雜質 ::與潤：油之劣化狀態，可以加速度感測器⑷之共振頻 〜或〜貞m來低成本地檢測，根據所檢測之雜 的狀態、潤滑油的狀態，可早 、 a尺 ^ T早期地局精度推測滚動軸承（3) 之哥命0 舳icru夕主入 ％矜恢益（1、2)運轉Y推測其滿 承⑺之…藉此，可於檢查進 確定更換周期或更換時期 °輸"(1〇 ,^ ^ ^ 進仃更有效率之機器維修。 如，發電廉之旋轉機器（1、2)，可容易 :運轉率高的夏季，改由於秋季實施其滾動二): 、又以在對於必需進行定期檢查之設備 打早期之剩餘壽命判定，故檢查 由；可 之採集變得容易，可有效：％ 、3化、劣化資 轉成依機器之狀態來進m之定期檢查體制， 【實施方式】 維修之狀態基準的維修體制。 本發明之滾動軸承 具備··基礎資料採集步 油之劣化狀態與振動、 •〜、々、貝'to例 用以採集雜m㈣、潤滑 承壽命之關係；測定步驟，用以 20

.1282850 對欲診_粟、風扇等旋轉 具備之滾動軸承的剩餘〜s弘機等旋轉機構部分所 信號或高頻信號；以及：：牛：定該滚動轴承的共振頻帶 承之剩餘壽命。 用以判疋被診斷滾動軸 (實施例〗） 以下，參照圖式來說明本發 =基礎資料採集步科，為模擬雜質現入 刀知後之轴承的轉動面，使抽承產生4痕又妾:傷 ㈠化狀‘％’使用潤滑油短缺之軸承， 驗機進行試驗，採集基礎資料。 载重斌 的方法，有於.、間… 其他之模擬雜質混入 里物的旦質替代用之異物、改變混入之 擬=及大小、改變混入之異物的硬度等。同樣地，模 斤〜月油名化之方法’有使用氧化劣化之潤滑油、混入水 寺0 在此基礎資料採集步驟中，預先混入雜質或潤滑油之 劣化造成潤滑劣化時，針對滾動軸承3之壓痕形成狀態， 取得其加速度與壓痕大小之關係的資料。滾動軸承3之主 要的劣化形態，有内部起點型剝離與表面起點型剝離之兩 種劣化狀態。此内部起點型剝離，係滾動元件轉動面所受 到之反覆應力，集中於轉動面表層下，從轉動面内部產生 剝離。表面起點型剝離，係因雜質等之異物混入潤滑油中， 21 -1282850 &:轉動面表面損冑，從轉動面表面產生剝離。本來輛承 之壽命係指於内部起點型剝離狀態下之壽命；此壽命，由 方立近年來材料技術之進步，已展延為軸承之額定壽命的數 數十彳"。另一方面，潤滑油中之異物混入所造成之表 面u型剝離狀態下的壽命，為内部起點型剝離之壽命的 數分之一至數十分之一，明顯地變短。 、此如此，滾動軸纟3具有多樣之劣化狀態，冑這些劣化 $恶、破壞機制列為考慮，於軸承之剩餘壽命診斷中，非 常f要。於是，在本發明中，考慮此種滾動軸承3之劣化 ' 為了較4知之方法更能早期地診斷可被診斷且高精 度之剩餘壽命，其前提乃使用基礎資料採集步驟。 ，、疋轉钱σπ 1、2所具備並欲診斷剩餘壽命之滾動軸承 於判疋步驟中’採取剩餘壽命診斷準備階段與測定步 驟。在剩餘壽命診斷準備階段中，對被診斷滾動軸承3， 使用軸承載重、旋轉速度、運轉時間及滾動軸承編號之資 料及加速度感測器4，收集正常時之振動資料。在測定步 驟中’對運轉中之被診斷滾動軸纟3，使用加速度感測器 4求出振動信號，測定可獲得最高感度檢測之共振頻帶信 號或南頻信號。 圖3 ’係表示滾動軸承之剩餘壽命診斷方法的流程圖。 使用基礎資料採集步驟及剩餘壽命診斷準備階段所求 出之資料，依據圖3所示之流程，推測被診斷滾動軸承3 為劣化初期或末期狀態，並診斷剩餘壽命。 對被診斷滾動軸承3，測定Ik〜64kHz之振動波形。 22 1282850 為測定5k〜35kHz之振動波形。為檢測塵痕，將 分割成複數個頻帶並算出包絡線處 =…包絡線處理頻譜是否超過 = 過閾值時，則推測為正常。 定有壓痕起點型剝離狀能* °匕閾值時’則判 故障… 嫩悲之異常，或雖有異常但無法特定 故p早狀怨時，則進行下一個判定。 才疋

例如，使用處理被診斷滾動軸承3 結果、算出之掊#w <振勁測疋波形的 軸承3之計算壽命， 疋此澴動軸承3之剩餘壽命。 為檢測潤滑油劣化，算出其特 值x5k〜35kH7古4从、 有效 5kHz有效值），判定潤 過閾值（=2.0)，夫护、& ρ, μ ± 为化之特铽置是否超 超之閾值4，則推測為 _閾值時，則推測有_"化狀態之：常另-= 常但無法特定故障狀態時，則進行下一個判定吊。或雖有異 在此，閾值較佳為2 〇，但若

用於判定上。此閾值會依據 承σ ° .〇之值：即可利 用之機器的重量、機哭 —4之尺寸型式、所使 行改變。或依據這心έ且人來谁電動機器的容量(kw)等進 、 一 <組合來進行改變。 為辨別壓痕盘淵、、取、、丄W、 痒、 〇 /月'由4化’算出其特徵量（倒斗百一 度），判定倒頻譜之峰度是否超 里（=頁错之峰 時，則判定有壓痕起點型剝離狀…常8)另右超過閣值 未超過閾值時，則推、目丨士 狀〜' 之異吊。另一方面，若 H 則有潤滑油劣化狀態 。 卜閾值較佳為3·8，但若為超過3 0之值 用於判定上。此聞值 ·〇之值，即可利 女上述，會依據滾動軸承3之尺寸 23 1282850 型式、所使用之機器的重量、機器的種類、電動機器的容 量（kw)等進行改變。或依據這些之組合來進行改變。谷 若上述壓痕檢測之結果未超過閾值時，且潤滑油劣 檢測之結果亦未超過閾值時，則判定其被診斷滾動軸承3 為[正常]。即使壓痕檢測之結果未超過閾值，但潤滑、、由，1、 化檢測之結果判定為異常時，仍判定其被診斷滾動轴承3 為異常。同樣地，即使潤滑油劣化檢測之結果未超過閾值， 但壓痕檢測之結果判定為異常時，仍判定其被診斷滾動 承3為異常。 、 若上述壓痕檢測之結果超過閾值，但無法特定故障狀 怨時，或潤滑油劣化檢測之結果超過閾值，但無法特定故 障狀態時，則需加以注意，針對壓痕量、潤滑油劣化量、 壓痕/潤滑油辨別量，表示時間頻率分布。進一步，以人員 進行判定並診斷故障狀態。 若>£痕測之結果超過閾值，且倒頻譜之峰度超過閾 值時，則判定有壓痕起點型剝離狀態之異常。其結果，判 定為有壓痕之產生，並診斷在壓痕起點型剝離狀態下之剩 餘哥命。 若潤滑油劣化檢測之結果超過閾值，但倒頻譜之峰度 未超過閾值時，則判定有潤滑油劣化狀態之異常。其結果， 判定為有潤滑油劣化之產生，並診斷在潤滑油劣化狀態下 之剩餘壽命。 進一步’若推測為有壓痕起點型剝離狀態之異常，或 判定為有潤滑油劣化狀態之異常時，則需加以注意，針對 24 1282850 平均 〇 斜 f. Γ lnn. f〇ut. fball 3個獨立進行運算。定 頻率成分之上位3頻帶平均 /疋此頻- 有任何二個超過間值，未超過間值時則推測為正常。 莩剌另方面’超過此閾值時’為防止壓痕/潤滑油劣化之 °、彳，以人貝進行時間頻率分 間頻率分右，*本-士 i作振動波形之時 最準確地進行的緣故。 彳Μ “之判定可 »

滾動軸承之型號與廢牌為未知時，進行如下之判定。 對被診斷滾動軸承3，彳 * 攸各頻页之包絡線處理頻譜， 在旋轉數xl.5〜7之笳囹向上 貝曰 之靶圍内，抽出頻譜之峰值， 之各頻帶的峰值頻率志八… ^ ®抽出 +、 員羊成刀的相對感度（即與正常時之比）， 求出峰值頻率成分之相對咸 义士 f戍度的上位3頻帶平均，推測碟 值頻率成分之上位3頻帶的_ π # ^ & Θ 、 肩π的相對感度平均是否超過閾值 (—2.0)，未超過閾值時，則推測為正常。 …另一方面，超過閾值時，確認為壓痕起點型剝離狀態， 位3颁^之相對感度平均推測壓痕尺寸，診 點型剝離狀態之剩餘I A 、， 良起 〜餘可命，以下列數學式[式1]來計瞀甘 診斷剩餘壽命。 」τ π並 [式1] L 一 Ά3

60n pJ 推测其 率之旋 2 ’可 、如此，本發明藉由在旋轉機器丨、2之運轉中， 滚動軸承3之壽命尝 π卩；疋更換時期，可進行更有效 轉機器1、2的維修。Μ , 々 > 例如’發電廠之旋轉機器1 , 26 .1282850 容易地訂定計劃，以避開運轉率高的夏季，改由於秋季實 施其滾動軸承3之更換。 於滾動軸承之内環，使用洛式（R〇ckweU)硬度計以壓 件製作圓錐狀之壓痕，進行改變壓痕之大小與負載載重之 疲勞試驗，壓痕產生後求出可運轉時間，對試驗軸承，使 用馬達最常使用之深槽滾珠軸承，於日本學術振興會j 26 委員會製作之疲勞試驗機進行試驗之試驗軸承為 JIS6206(内徑30mm，外徑62mm，寬度16mm)。旋轉速度 為2000rpm，潤滑油為渦輪機油IS〇VG1〇。如圖i所示之 結果，可知滾動軸承相對計算壽命的壽命比，若壓痕變大 則降低；壽命比之降低率，若負載載重愈小則愈大。 圖7，係表示壓痕之大小及載重之大小給予壽命影響 的圖表。 在此，P為軸承之試驗時的徑向載重，C為軸承之基 本動額定載重’ L10h為JISB1518、1992之基本動額定壽

命，表示於數學式[式1]。L10，為將壽命試驗資料代入韋 伯分布之情形的10%壽命。 [式1] 在此，η為旋轉速度（rpm)，c為軸承之基本動額定載 重，P為軸承之試驗時的徑向載重。又，滾動軸承之基本 動額定壽命，係指在同一個條件下，使一組同樣之軸承分 別旋轉時，其90%不會產生滾動疲勞所造成之剝落（剝離）， 27 !28285〇 可旋轉1 00萬次之時間。 從圖8，可於各尺寸之壓痕確認數學式[式2]。 [式2] i〇g(A〇/A〇/,) = ai〇gCP/C) + & 按照Sayles等之研究（文獻：Sayles等，ASTM STP771 (1982) 25 5-274)，使用3微米以下之過慮器，供應潤滑油

給滾動軸承。已知管理潤滑油清淨度的情形其壽命為一 定。又，滾動軸承之轨道面，施以超精加工，其表面粗链 度之間距為2·5μπι前後。因此，壓痕尺寸為2·5μηι之情形， 可想成沒有造成壽命縮短之壓痕，這時滾動軸承之壽命， 由於近年軸承用鋼之清淨度的提昇，變得比基本動額定壽 命還長。日本學術振興會所進行之統一試驗中，有2倍的 貫力。因此，壓痕尺寸為2·5/χηι之情形的相對壽命為2。 根據壓痕尺寸為230μηι及460/xm之情形的實驗結果及 壓痕尺寸為2.5/xm之情形的結果，決定回歸式之係數a、b。 結果’得到下列數學式3。 [式3] l〇g(Z】0 /Ζ10Λ) = 〇.〇〇38rflog(P/C) - 0.2721〇g(d) + 〇 416 在此’ d為壓痕之直徑，單位為微米。 將式子整理成用來推測剩餘壽命之數學式4 28 -!28285〇 [式4] ^10 ^ A〇/, *l〇(a〇〇38i/，〇g(/>/C>-〇-2721〇g(rf)+0.416) ^痕之大小，可藉由處理軸 滾動軸系 S田“軸承之振動波形來決定。 展動軸承之潤滑油膜若破裂 熱，加速潤滑油之氧化^，h 屬觸部之發 的觸媒作用，、 因金屬接觸部之磨耗粉 、 加速潤滑油之氧化劣化。 t

滾動軸承之執道輪與 間，有荖如义， 間⑺狀怨與軸承振動 者士則述之關係，改變潤滑狀態。實八 機，列有=振動值與相對壽命之關係。試驗轴承及試驗 額L…與试驗之情形相同。試驗載重，為基本動 之1〇%。進行乾燥狀態及IS〇VG2之潤滑油的試 :疑轉速度為9〇〇rpm& 18〇〇rpme將結果表示於圖式， ，得正常狀態之相對振動值與相對壽命（試驗料之壽命與 处B00ser之潤滑劑壽命式所求出之計算壽命的比）間之實 驗式。 、 接著，說明滾動軸承之潤滑油劣化的檢測方式。 對被診斷滾動軸承3，算出感測器共振頻帶23k〜32kHz 之有效值，並算出23k-32kHz有效值之相對感度，判定23k 〜32kHz有效值之相對感度是否超過閾值（=1·5)，未超過閾 值時，則推測為正常。 另一方面，超過閾值時，確認為壓痕起點型剝離狀態， 從上位3頻帶之相對感度平均推測壓痕尺寸。診斷壓痕起 點型剝離狀態下之剩餘壽命。以下列數學式[式（丨）]來計算 並診斷剩餘壽命。 29 1282850 [式⑴] ^10 - L]〇, *l〇(〇0038</1〇8(/>/C)~°-2721〇g(^)+〇-416) 或 32kHz ’超過閾值時，確認為潤滑油劣化狀態，從2讣〜 有效值來推測潤滑油劣化程度，並診斷潤滑油劣化 狀心下之剩餘哥命，以時間單位（hrs)表示並診斷剩餘壽 命。

對被❼斷滾動軸承3 ’算出5k〜35kHz振動波形之倒 頻瑨’並算出倒頻譜之峰度，判定倒頻譜之峰度是否超過 間值（-3.8) ’若超過閾值時，則判定為壓痕起點型剝離狀 態。 從上位3頻帶之相對感度平均推測壓痕尺寸，診斷壓 痕起點型剝離狀態下之剩餘壽命，以下列數學式[式（丨）]來 計算並診斷剩餘壽命。 [式⑴]

Αο ~ Αο/ι *10(00038^1〇8(/>/<：)-0-2721〇8(^)+0-416) 另一方面’未超過閾值時，判定為潤滑油劣化狀態， 攸23k〜32kHZ有效值推測潤滑油劣化程度，診斷潤滑油 劣化狀態下之剩餘壽命，以下列數學式[式（2)]來計算並診 斷剩餘壽命。 [式⑺] L' 〇;；

30 !28285〇 圖 ’係求出油短缺之軸承的相對振動值與剩餘壽命 之闕係的圖表。

Lhb 圖 之計算壽命為數學式[式（5)]之Booser式中 的 [式（5)] l〇g(^) = -2.30 + > 0.301(^ + + ^) 妄人在此i t為軸承外環溫度fc)，％為潤滑劑組成之減半 7 p減法係數，SN及sw分別為旋轉數之減半壽命減法係 數載重速度之減半壽命減法係數，各數學式如[式 ⑺]。 八 [式⑹] SN^QMA^dnI{dnL) 在此’ d(mm)為軸承之内徑尺寸，nL &型錄容許 速度，單位為rpm。 [式⑺]

Sw =0.6lndP/Cr2 在此’ p(間為負載載重，Cr(lbf)為基本動額定載重 因此，剩餘壽命成為[式（8)]之數學式。 [式⑻] -4.44 L = Wr 31

Claims (1)

1282850

斷方法，#4寺徵在於具 十、申請專利範圍： i一種滾動軸承之剩餘壽命診 備： 土礎資料採集步驟，係對滾動 =承壽命之關係，以及潤滑油之)劣 之關係，依各滾動轴承(3)之型號、薇牌 :: 使用加速度感測器⑷求出振動信號，並 =

集頻帶含可獲得最高感度檢測之共振頻帶信號)小 測疋步驟，係對泵、風扇等旋轉機器（丨、之）所且 欲診斷剩餘壽命之滾動軸承（3)，使用加速度感測器⑷求出 =:，並測定頻帶信號(含可獲得最高感度檢测之共振 以及判定步驟，係使用該測定步驟所求出之測定值、 根據轴承堵元之判定結果、以及該基礎資料採集步驟所求 得之貪料，來推測該被診斷滾動軸承（3)之雜質混入狀態與 潤滑油之劣化狀態，並算出該被診斷滾動軸承（3)之剩餘壽 命0 2 ·如申請專利範圍第1項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 方法’其中，該判定步驟，係使用處理該被診斷滾動軸承（3) 之振動測定波形的結果所算出之振動值、以及該滾動軸承（3) 之計异辱命，來算出該滾動軸承（3)之剩餘壽命。 3·如申請專利範圍第1項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 方法’其中，該判定步驟，係對該被診斷滾動軸承（3)，將 lk〜64kHz之振動波形，以1/2倍頻帶分割頻率並採集複 38 1282850 修 上、r㉗.，· 譜後 數個頻帶’對各頻帶之波形進行包絡線處理，算出百俛， 根據該被診斷滾動軸承(3)之型號與廠牌等之軸承各：懷隹 行判定。 β疋進 、4.如申請專利範圍第2項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 方法其中，s亥判定步驟，使用計算壽命與〇〜丨之剩餘 壽命係數的乘積所算出之剩餘壽命推❹，來#斷壓痕起 點型剝離狀態及潤滑油劣化狀態之剩餘壽命。

5 .如申喷專利範圍第4項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 方法，其中，於該判定步驟之壓痕起點型剝離狀態之剩餘 壽命推測式，係推測壓痕產生後之剩餘壽命，其計算壽命 為下列數學式[式（2)]之基本動額定壽命，且剩餘壽命係數 為P/C及振動值之函數； [式⑺] 6·如申請專利範圍第4項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 方法’其中，於該判定步驟之潤滑油劣化狀態之剩餘壽命 推測式’係推測潤滑油劣化產生後之剩餘壽命，其計算壽 命為下列數學式[式（3)]所算出之計算壽命，且剩餘壽命係 數為振動值之函數； [式⑶] 1〇g(4) = -+ 0.301(心 +心 +&)。 7·如申請專利範圍第丨、2或3項之滾動軸承之剩餘壽 39 1282850 命診斷方法，並中，哮划a v ; /V 1 /、 疋y，，，λ，係對該被診斷滾動軸承 (3) ’將lie〜64kHz之振動浈來，ϊν， 動波开广u 1/2倍頻帶分割頻率並 =稷數個頻帶，對各頻帶之波料行包耗處理，算出 C/M, 〇〇 9 承久^被3滾㈣承（3)之㈣料牌為已知時，從其轴 -Γ二承帶通頻率，並從各頻帶之包絡線處理頻 2’抽出帶通頻率成師“^計3個），算出所 抽出之各頻帶Φ册：、系 厅 比），求出帶、二 相對感度（即與正常時的 ，•二 成分之相對感度之頻帶分割數中之上位 頸贡的平均，刹 丄H # # k V、率成分之分割成複數個頻帶後的 頻T數的上位頻帶平均 交 閑值時，則推測為正常。任何—個超過閾值，未超過 將5k〜35kHz之：1疋 '驟中’對該被診斷滾動軸承(3)， 6個頻帶，對夂皮形’以1/2倍頻帶分割頻率並採集 :對各頻帶之波形進行包絡線處理， 9·如申請專利範圍第7馆、 方法，1 Φ ^ lt 、之滾動軸承之剩餘壽命診斷 :中，该判定步驟之閑值為超過k數值。 〇·如申請專利範圍第 、 方法，复中心 、之滾動軸承之剩餘壽命診斷 定帶通頻率成分之4§_ \ ^亥被診斷滾動軸承（3)，判 任何-個超過閾值，若起過聞中之上位頻…句，是否有 化之誤判，係製作振:=時，為防止壓痕/潤滑油劣 確認所掣作<3士 / ^之時間頻率分布，並藉由人員 衣作之日守間頻率分布。 40 1282850 項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 對該被診斷滚動軸承，判定 11.如申請專利範圍第 方法，其中，該判定步驟， 帶通頻率成分之頻帶分割數中的上位頻帶平均，是否有^ 一個超過閾值，若超過閾值時，確認為壓痕起點型剝離狀 態’從上位3頻帶之相對感度平均來推測壓痕尺寸，以下 列之數學式[式（1)]來計算並診斷壓痕起點型剝離狀態之剩 餘哥命； [式⑴]

12·如申請專利範圍第8項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 方法，其中，該判定步驟，對該被診斷滾動軸承（3)，若超 過該閾值，判定為壓痕起點型剝離狀態時，從上位3頻帶 之相對感度平均來推測壓痕尺寸，診斷壓痕起點型剝離狀 φ 態下之剩餘壽命，以時間單位來表現剩餘壽命。 13. 如申請專利範圍第9項之滾動軸承之剩餘壽命診斷 方法，其中，於該判定步驟，壓痕及潤滑油劣化檢測用之 閾值，係依（a)BRG尺寸、（b)機器重量、（c)電動機輸出、（d) 機器種類、及（e)該等（a)〜（d)之組合而改變。 14. 如申請專利範圍第丨、2或3項之滾動軸承之剩餘 壽命診斷方法，其中，該判定步驟，係對該被診斷滾動軸 承（3)，將Ik〜64kHz之振動波形，以1/2倍頻帶分割頻率 並採集複數個頻帶，對各頻帶之波形進行包絡線處理，算 41 1282850

出頻譜； ㈣診斷㈣軸承（3)之型號與㈣ -之包絡線處理頻譜’在旋轉數” ：二： 頻含並夕夂7士 ^ /之耗圍内，抽出 、- ’鼻出所抽出之各頻帶的峰值頻率成分的相對 感度（即與正常時的比），求出峰 料成刀的相對 上位"A 八出峰值頻率成分之相對感度之 上位^ 均，判定峰值頻率成分之頻帶分割數令之 =的相對感度平均是否超過間* 則推測為正常。 了 斷方二如申請專利範圍帛14項之滾動軸承之剩餘壽命診 到 其中，該判定步驟，係對該被診斷滾動軸承（3)， :峰值頻率成分之上纟3頻帶的相對感度平均是否超過 :值’若超過閾值時，為防止壓痕/潤滑油劣化之誤判，係 衣作振動波形之時間頻率分布，並藉由人員確認 時間頻率分布。 妹丨6·如申請專利範圍第14項之滾動軸承之剩餘壽命診 ^方法，其中，該判定步驟，對該被診斷滾動軸承（3)，判 疋峰值頻率成分之上位3頻帶的相對感度平均是否超過閾 值，若超過閾值時，確認為壓痕起點型剝離狀態，從上位 3頻帶之相對感度平均來推測壓痕尺寸，以下列之數學式 [式（1)]來計算並診斷壓痕起點型剝離狀態之剩餘壽命； [式⑴] 4 xlO(M()38<il°g(p/CH)·2721叩⑷+0·416) 42 !282850 I l ! ϊ:由 Π.如申請專利範圍第14項之予叙缸& 齡士、+ 貝之滾動軸承之剩餘壽命診一 辦方法，其中’該判定步驟之閾值為超過】之數值。 妄人H如申請專利範圍第1、2或3項之滾動轴承之剩餘 方法’其中’、該判定步驟’係對該滾動軸承⑺， 5k〜35kHz之振動波形’以1/2倍頻帶分割頻率並採华 6個頻帶，對各頻帶之波形進行包絡線處理，算出頻级；、 後該被診斷滾動軸承（3)之型號與薇牌為未知時，從日各頻 朮之包絡線處理頻譜，在旋轉數χ丨 I耗圍内，抽出 Π之峰值’算出所抽出之各頻帶的峰值頻率成分的相對 感度（即與正常時的比），求出峰值頻率成分之相對感度之 上位3頻帶平均，判定峰值頻率成分之上位3頻帶的相對 感度平均是否超過閾值。 .19. 一種滾動軸承之剩餘壽命診斷方法，其特徵在於具 備： 基礎資料採集步驟，係對滾動軸承（3)中雜質混入狀能 與振動、軸承壽命之關係，以及潤滑油之劣化與振動、轴 :壽命之關係，使用加速度感測器⑷求出振動信號，並以 實驗裝置採集頻帶信號（含可獲得最高感度檢測之共振 信號）； 測定步驟，係對泵、風扇等旋轉機器（1、2)所具備並 欲診斷剩餘壽命之滾動軸承（3)，使用加速度感測器⑷求出 振動信號，並測定頻帶信號（含可獲得最高感度檢測之政 頻帶信號）； a \ 以及判定步驟，係使用該測定步驟所求出之測定值、 43 1282850 朁換頁 以及該基礎資料採集步驟所求 ^U2Li r 科，來推測該被診斷 滾動軸承⑺之雜f混人狀態與潤滑油之劣化狀態，並算= 忒被#斷滾動軸承（3)之剩餘壽命 ^ ^ ^ ^ A 茨列疋步驟’係對該被 矽断滾動軸承（3)，從具有lk〜64k 瞀入士 ^ 頻π之振動信號，計 ^有感測器共振頻帶之窄頻帶及寬頻帶2個頻 值的相對感度’判定窄頻帶有效值相對感度X寬頻帶有效 值相對感度之特徵量是否超過間值，若未超過閣值

定為正常。 4 20.如申請專利範圍帛19項之滾動軸承之剩餘壽命診 所方法，#中’該判定步驟’係對該被診斷滾動軸承(3)， 從具有5k〜35kHz頻帶之振動信號，計算23k〜似沿與 5k〜35kHz2個頻帶之有效值的相對感度，判定23k〜32kHz 有效值相對感度x5k〜35kHz有效值相對感度之特徵量是否 超過閾值，若未超過閾值，則判定為正常。 •如申請專利範圍第19或2〇項之滾動軸承之剩餘 壽命診斷方法，其中，該判定步驟之閾值為超過丨之數值。 22·如申請專利範圍第19項之滾動軸承之剩餘壽命診 斷方法，其中，該判定步驟，係對該被診斷滾動軸承（3)， 判定寬頻帶有效值相對感度X窄頻帶有效值相對感度是否 超過閾值，若超過閾值時，為防止壓痕/潤滑油劣化之誤判， 係製作振動波形之時間頻率分布，並藉由人員確認所製作 之時間頻率分布。 23 ·如申請專利範圍第19項之滾動軸承之剩餘壽命診 斷方法，其中，於該判定步驟，對該被診斷滾動軸承（3)， 44 1282850 零"7 V 开出感測器共振頻帶23k〜32kHz之有效值及5k〜35kHz 之有效值的相對感度，判定23k〜32kHZ有效值相對感度x5k 3 5kHz有效值相對感度是否超過閾值，若超過閾值，確 認為潤滑油劣化狀態； 仗23k〜32kHz之有效值相對感度，以下列之數學式[式 (4)]來計算並診斷潤滑油劣化狀態下之剩餘壽命·， [式⑷] 一4.44 L = LhbxVr 广.如申請專利範圍第i、2、或19項之滾動軸承之剩 餘舜命沴：方法’其中，於該判定步驟，對該被診斷滾動 ^^出1k〜64kHz振動波形之倒頻譜，並算出倒頻 缙之峰度’判定倒頻譜之峰度是否超過閾值，若超過閾僅 時’則判定為壓痕起點型剝離狀態，若未超過閾值時，則 推測為潤滑油劣化狀態。 、 斷方二申：專利範圍第24項之滾動軸承之剩餘壽命診 彳’、，该判定步驟之閾值為超過3之數值。 Μ …、中’該判定步驟’若判定有壓痕起點型剝 離狀广滑油劣化狀態之異常時，則不需人員進行# 斷，亦不需表示時間頻率分布。 斷方2:如專利範圍第19項之滾動轴承之剩餘壽命於 財方法、、中，該判定步驟，對該被診斷滚動軸承⑺，當 45 1282850 未超過該閾值而判定為潤滑油劣化狀態時，從該2診斷淺 動軸承（3)之23k〜32kHz有效值來推測潤滑油劣化程度， 診斷㈣油劣化狀態下之剩餘壽♦，以時間翠位來表現剩 餘壽命。 28.如申請專利範圍第卜2、或19項之滾動軸承之剩 餘壽命診斷方法，以，_定步驟，㈣㈣㈣_ 承⑺〜35kHz之振動波形；為檢測屢痕，將仏 〜35kHz頻▼分成6個步員帶並算出包絡線處理頻譜，判定 此包：㈣理頻譜是否超過間值，若未超過閾值，曰則推測 為巾；s·超過閾值，雖無法特定為麼痕起點 之異常故障狀態，但推測為有異常產生。 j離狀心 29_如申請專利範圍第19頊_ 斷方法，其中，該判定步驟，/ ㈣之剩餘壽命診 之潤滑油劣化，算出其特 ㉞軸承(3) 竹做里（23k〜32kHz有效俏〜 35kHz有效值），判定潤滑油劣化之 若未超過閾值，則推測為正常，若_^ 過閣值’ 為潤滑油劣化狀態之里常。U值，雖無法特定 生。 …障狀態，但推測為有異常產 30.如申請專利範圍第28項之 斷方法’其中，該判定步驟之間值為2·。。 … 31·如申請專利範圍第i 、、 餘壽命診斷方法，中 ^4 19項之滾動軸承之剩 滾動軸承（3)之壓痕與潤滑^定步驟’為了辨別該被診斷 之峰度），判定倒頻譜之峰声θ ”、异出其特徵量(倒頻譜 X疋否超過閾值，若超過閾值， 46 1282850 則判定為有壓痕起點型剝離狀態之異常，若未繼读 則推測為有潤滑油劣化狀態之異常。 =·如中請專利範„ 31項之滾動轴承之剩餘壽命診 '’其中，該判定步驟之閾值為3.8。 士 33.如中請專利範圍第卜2、或19項之滾動軸承之剩 餘奇命診斷方m於該判定步驟，若該被診斷滾動 軸承（3)之歸檢測的結果未超過閾值，且潤滑油劣化檢測 之結果亦未超過閾值時，射K其被”㈣軸承⑺為正 常。 士 34.如巾請專利範圍第卜2、或19項之滚動軸承之剩 餘壽命診斷方法，纟中，力該判定步冑，若被診斷滚動轴 承（3)之壓痕檢測的結果已超過閾值，且無法特定故障狀 態，或潤滑油劣化檢測之結果已超過閾值，且無法特定故 障狀態時，則需加以注意，針對壓痕量、潤滑油劣化量、

壓痕/潤滑油辨別量，表示時間頻率分布，並以人員進^判 定並診斷故障模式。 35·如申請專利範圍第1、2、或19項之滾動軸承之剩 餘哥命診斷方法，其中，於該判定步驟，若被診斷滾動軸 承（3)之壓痕檢測的結果超過閾值，且倒頻譜之峰产赶過閑 值時，則判定為有壓痕起點型剝離狀態之显當，* 士 ^ — φ 亚有Μ痕 之產生，診斷壓痕起點型剝離狀態下之剩餘壽命。 36.如申請專利範圍第19項之滾動軸承之剩餘壽命冷 斷方法，其中，於該判定步驟，若被診斷滾動軸承（3)之潤 滑油劣化檢測的結果超過閾值，且倒頻譜之峰度未超過閣 1282850 正替換百 值時，則判定為有潤滑油劣化狀態之異常，並有^ 化之產生，診斷潤滑油劣化狀態下之剩餘壽命。 37·如申請專利範圍第丨或19項之滾動軸承之剩餘壽 命診斷方法，其中，於該判定步驟，若被診斷滾動軸承〇)， 判定為有壓痕起點型剝離狀態之異常，或有潤滑油劣化狀 態之異常時，則需加以注意，針對壓痕量、潤滑油劣化量、 壓痕/潤滑油辨別量，表示時間頻率分布，並以人員^ 定並診斷故障模式。 38·如申請專利範圍第卜^、19 19、20、22、23、27、29、 3 6項中任一項之滾動轴承之剩嘉 _ 铢可°p沴斷方法，其中，於 该判定步驟，除了壓痕及潤滑油、 、 率解析來診斷機器之不平衡、未 ^ ’則&加上以頻 故障檢測方法，俾綜合性地診：基楚鬆動等之習知 疋轉機所有的故障。 十一、圖式： 如次頁。 48 :1282850 圖1 〔實驗用滾動軸承〕 正替换頁 \L〜一一，·一.一一私邛一—

雜物混入造成壓痕

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9寸11 iaiokll Μ00 SI 1—1 /· ^ w 1ΐλ 酿▲越 芻长·· 算出 23k~32kHz 有效値 I ► 1爾 \ — | ► V li QNV if αΝ< a寸醒 iaiokIJL· GQ寸醒 10£ 1282850 圖5A

4.4k~6.25kHz 广振動波形 JTO 丨圖5B

加速度振動波形

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 將 5k 〜35kHz 振動波形， 以1/2倍頻帶 分割頻率 (計6頻帶） 6.25k~8.8kHz 振動波形 8.8k 〜12.5kHz >振動波形 —12_5k~17.7kHz 振動波形 對各頻帶之 波形進行 包絡線處理 ，算出頻譜 TO 圖5B TO 圖5B TO 圖5B

17.7k 〜25kHz 振動波形 TO 圖5B 25k-35kHz 振動波形 TO 圖5B 1282850 圖5B

從軸承各諸元(旋轉 數、內徑、滾珠數 等)計算帶通頻率 (finn. fout. fball) 從正常資料亦計算出同樣之帶通 頻率成分，算出如下之相對感度 被診斷資料 H資?4 相對感度=

FROM 圖5A FROM 圖5A FROM 圖5A FROM 圖5A FROM 圖5A FROM 圖5A

TO 圖5C TO 圖5C TO 圖5C 1282850 圖5C I正替換頁 憂年/ (月巧卫

1282850 圖6 A

加速度振動波形

'〇,4〇 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

1282850

圖6B

1282850 7

髒 00 ii ii • 230 um 460 um I 7 0.1 .01 軸承之徑向載重/軸承之基本動額定載重

H— ^^- 1— 1. 1— αο.080000 8 "0.0議

對正常狀態之相對振動値 -1282850

圖10AA風扇葉片侧軸承正常狀態 振動波形

0.Q1 0.02 0.03 ΟΌο 0:07 10 Q 10 0.04 0.05頻譜 0.08 α〇9 0.1 Ti m e (sec ) T -2-3:T4 ο1Ό

1 偷 2 2.5 -3.5 4 ο 包絡線處理頻譜 F^(Hf in4 -2 刃 ο-ΌΠ 1(A1)Mc

$ 1.19048 6S8,13 37493 21045 11,811 6629 3720 50 1:00 150 200 2:50 300 ,350 400 450 500 時間頻率分布

o；oa Qm on TimeCsec:) 0Ό1 pot α〇3 αο 興 om α.ο〇· om ‘1282850

圖10Β Α風扇葉片侧軸承壓痕產生狀態 振動波形

π ΠΓ.1 ππρ am α：〇4 om 〇〇6 on? η or π dr οι 05 -0.5

B拳間頻单分本 11004$ 668:13 37498 21045

Fr-eqtHz)

O.C1 0.02 0.03 0:04 005 0.CG Θ；：07 ύΜ . 0.09 5:1 Time(sec)

‘1282850 圖10C A風扇葉片侧轴承濶滑油劣化產生狀態 振動波形 -1 uq 0.5

D；01 0.02 0.03 Vm 0.05 0.06 0.Q7 Q.Q8 0.09 D.1 0 頻譜

irmeCsec) -I iSvl 3 4 i-I I 〇 ο ο ο (I)軋 wml1

1:5 2 2.5 包絡線處理頻譜 3.5, 4 Fmq(Hz)：1；h4

0 50 1 伽 ISO S0& 250 300 35Q 400 45D 50D 時間頻率分布 __ 1:19。4含 66813 3.749.8 rieii 6329 2.088 117 2 658 ·ΗΗΗΗΗΗΙΗΙ^ΙΙ^ΗΗΗΗΗΙ^ΗΗΗ 3,01 0.02 0..Q3 0M 0.05 0.06 0:07 0.08 0:09 0:1 TimeCseo)