CN112014106A - 一种滚动轴承振动测试试验装置 - Google Patents

Abstract

此发明涉及滚动轴承振动测试装置，提供了一种滚动轴承振动测试试验装置。振动测试试验装置由动力***、轴系结构、加载***、台架基础、信号采集***组成。高速电机轴通过非金属弹性挠性联轴器与传动轴相连，传动轴间设有立板安装支撑轴承并通过卡簧和轴肩进行限位，待测轴承内圈与组合套轴过渡配合并通过加载***进行轴向加载，贴片式温度传感器配合使用非接触式激光多普勒测振仪作为对照补偿传感器采集轴承振动信号，传送到采集卡。本发明克服了现有装置结构复杂、测量形式单一、精度测量不高等缺点，测量结果可靠、操作方便、工作效率高、可应用范围广，通过安装组合套轴，可用于多种内径的轴承测试，可推广到各种回转体零件的测试。

Description

一种滚动轴承振动测试试验装置

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承振动测试试验装置

背景技术

滚动轴承是一种用来在轴旋转时起支撑和导向作用的零件，广泛应用于机械加工、交通工具、航空航天等重要的工业领域。轴承在工作时常会在其工作表面产生磨损，进而影响到轴的定位或转动。据统计，在使用滚动轴承的机械设备中，约30％的机械故障是由于轴承损伤造成的，轴承的过度磨损会导致轴承游隙增大，降低轴承的运转精度，从而影响到机器的运动精度，轴承缺陷会导致机械出现异常振动、噪声，甚至会引起设备损坏。因此如何提高轴承工作表面的减摩抗磨性能，提高其使用寿命是当下研究的重要课题，而轴承性能的好坏是由其振动状态真实反映的，轴承的振动性能极大地影响着轴承的寿命，为提高轴承的可靠性以保证机械设备安全地运行，就需要专门的设备来对轴承的使用情况进行监测。

通过查阅滚动轴承振动测试的行业标准JB/T5314-2013、JB/T10237-2014以及JB/T10236-2014，并对现有滚动轴承振动测量仪进行研究，发现传统的轴承振动测量仪需要分别使用振动加速度传感器和振动速度传感器等传感器分别建立通道来进行监测，成本较高，精度也不是很高，传感器安装定位也不便，而激光多普勒测振仪则可以很好的避免这些问题，可实现多通道实时测量监测，通过设计改进更好的配套机械结构，则可大大增加测试的实用性和适用性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种精度较高、测量灵活性强、实时可调加载方便的滚动轴承振动测试装置，且能够同时实现速度、位移、温度等多通道测量，操作简单，实用性强，运用范围广。

为达到以上优势，本滚动轴承振动测试装置的技术方案为：一种滚动轴承振动测试试验装置，包括动力***、轴系结构、加载***、实验台架基础、信号采集***。

所述实验台架提供支撑各组成***的基础，提供稳定平整的台面，在台架底部安装减振支腿，进而保证整个台架避免受到其他振动干扰的影响；

所述动力***，由安装有减振模块的高速电机作为动力源，并配备变频器，通过频率调整控制电机转速，以满足试验要求；

所述电机轴头作为输入端，通过非金属弹性元件挠性联轴器与传动轴进行连接，选用非金属弹性元件挠性联轴器可以补偿弹性损失，保证了轴间动力传递的连贯性；

所述实验台架上焊接有两个固定立板，立板上设计轴承孔结构，并保证加工表面高精度要求，安装两个支撑轴承，支撑轴承与加工孔系采用过盈配合，两个固定立板搭配支撑轴承可保证传动轴高速转动过程中的同轴度；

所述传动轴上的支撑轴承采用卡簧限位；

所述待测轴承一侧采用轴肩限位，轴肩另一侧安装组合套轴，套轴的不同直径可以满足不同内径被测轴承的安装，套轴表面精度满足设计要求，且要与被测轴承之间进行过盈配合；

所述被测轴承采用轴肩限位，通过加载装置对被测轴承外圈进行轴向加载，轴承加载装置选用机械弹簧加载，对不同压缩量对应加载压力值进行标定，通过丝杠位移来体现加载力；

所述信号采集***采用非接触式的激光多普勒测振仪，可同时实现速度和位移多通道测量，在被测轴承表面黏贴贴片式温度传感器，进行温度补偿测量，将三通道信号输入采集卡，再将模拟信号通过设定好的程序输出在计算机中，从而实现振动信号采集。

通过上述方案介绍，本发明搭建了一种滚动轴承振动测试试验装置，克服了现有装置结构复杂、加载调节难度大、测量形式单一、精度测量不高等缺点，具备以下优点：

(1)采用激光多普勒测振仪，振动测量精度相比于现有的大多数速度、位移传感器的5％，可以达到2％，测量精度大大提高，且实现了多通道同时测量，可进行自身对照及温度变化补偿对照，测量结果准确度大大提高；

(2)转动圈数转化可标记的机械加载结构，相比于液压和气缸式的大多数加载方式，结构更为简单，成本低而且节能，相比传统机械加载方式，在加载力的施加上也更为准确方便；

(3)设计的组合套轴，可搭配此装置实现多种内径的轴承振动测试，且能推广到多种回转体零件的测试，运用范围更为广泛。

附图说明

附图1为本发明装置的机械结构示意图。

附图2为本发明装置的信号采集***组成示意图。

以上所附图中各数字标号的名称如下：(1)实验台架基础、(2)驱动电机、(3)挠性联轴器、(4)支撑轴承、(5)待测轴承、(6)轴承加载装置、(7)传动主轴、(8)卡簧、(9)激光多普勒振动测试仪、(10)数据采集卡、(11)计算机、(12)贴片式温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

附图1是本发明装置的机械结构示意图。首先，通过变频器调节不同的频率，让配备有减振模块的高速电机(2)在设定的转速下稳定转动，电机轴头作为输入端与非金属弹性元件挠性联轴器(3)连接，实现动力传递和保证高速转动的稳定性；联轴器的另一端与传动主轴(7)进行连接，台架上固定有两个立板，安装有支撑轴承(4)，支撑轴承(4)外圈与立板孔间通过过盈配合，传动主轴(7)的轴系结构，连接前端通过两个支撑轴承(4)进行支撑，支撑轴承(4)采用卡簧限位，安装组合套轴，在套轴上安装待测轴承(5)，被测轴承内圈与轴之间进行过渡配合，在保证轴承正常安装的同时也能满足轴承测试过程中轴高速转动的动力传递性；卡簧(8)轴向限位的目的是为防止当轴承受到加载力后，使轴在加载力的方向产生轴偏移，两个支撑轴承配合，可保证传动主轴在轴向上的刚度和强度，也可保证轴在高速旋转过程中的同轴度，另一侧的轴肩限位决定了组合套轴的安装位置，进而保证待测轴承(5)的安装；待测轴承(5)的一侧内圈与组合套轴轴肩接触，另一侧轴承外圈则通过轴承加载装置(7)进行加载，轴承加载装置(7)选用机械加载方式，使用压缩弹簧施加加载力，不同压缩量对应加载压力值进行标定，通过丝杠转动圈数来体现加载力；轴承振动测试所需加载力为50-300N，该加载装置可采取旋转丝杠1圈为10N的方式进行加载，能够满足试验过程中对加载力进行控制变量的调控；

附图2为本发明装置的信号采集***组成示意图。在待测轴承(5)外圈黏贴贴片式温度传感器(12)，连接线路及相关通道；在规定距离范围内安装激光多普勒测振仪(9)，测振仪安装在可调高底座上调节高度，调节测振仪镜头以保证测振仪所发激光刚好集中最亮光点于待测轴承表面，待信号处理器信号强度也符合要求时，信号采集***调试完成；在测试开始前，首先选定起始加载力进行加载，然后调节变频器调控测试转速，启动装置，即可进行测试，在测试过程中，可以通过变频器改变电机转速和通过加载***改变加载力的方式来动态测量不同条件下的轴承振动情况，最终通过采集卡连接相关的计算机处理程序，即可输出测得的轴承振动信号，以上则为本发明装置的具体实施方式。

以上所述的实施例,只是本发明较优选的实施例，凡依在本发明专利范围内进行的通常变化和修饰都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.滚动轴承振动测试试验装置，其组成包括实验台架基础(1)、驱动电机(2)、变频器、挠性联轴器(3)、支撑轴承(4)、待测轴承(5)、轴承加载装置(6)、传动主轴(7)、卡簧(8)、激光多普勒振动测试仪(9)、数据采集卡(10)、计算机(11)、贴片式温度传感器(12)、减振支腿，所述实验台架基础(1)一端将驱动电机(2)固定在实验台上，另一端也将轴承加载装置(6)固定，驱动电机(2)的轴头通过挠性联轴器(3)与传动主轴(7)连接，并通过卡簧(8)限位，所述待测轴承(5)的内圈与组合套轴之间进行过渡配合，并通过轴承加载装置(6)在待测轴承(5)的外圈施加轴向力，所述激光多普勒振动测试仪(9)、贴片式温度传感器(12)与数据采集卡(10)与计算机(11)进行线路连接，构成信号采集***。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承振动测试试验装置，其特征在于，所述轴承驱动电机(2)通过变频器变频驱动，且配备有减振模块，挠性联轴器(3)可以补偿弹性损失，可以最大限度保证传动主轴(7)静压，保证动力输入稳定。

3.根据权利要求1所述的滚动轴承振动测试试验装置，其特征在于，所述待测轴承(5)的内圈与组合套轴之间进行过渡配合连接，台架基础上双支撑轴承(5)可保证同轴度，轴系结构的卡簧(8)和轴肩进行轴向定位。

4.根据权利要求1所述的滚动轴承振动测试试验装置，其特征在于，所述轴承加载装置(6)对被测轴承外圈进行轴向加载，压缩弹簧标定压缩量对应压力值为待测轴承(5)提供测试所需的轴向力，加载力大小精确可调，且可用圈数转化，使操作更为方便直观。

5.根据权利要求1所述的滚动轴承振动测试试验装置，其特征在于，所述激光多普勒测振仪(9)功能性强，可实现多通道振动测量，且精度极高，可同时测量速度和位移量，且使用贴片式温度传感器(12)对温度进行补偿对照。

6.根据权利要求1所述的滚动轴承振动测试试验装置，其特征在于，所述配套装置组合套轴，可搭配此装置实现多种内径的轴承测试，且能推广到多种回转体零件的测试，使运用范围更为广泛。

Images