高速電機(jī)軸承振動(dòng)檢測儀的研制

李 香，洪 楊

（1. 瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300；2.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036）

高速電機(jī)軸承振動(dòng)檢測儀的研制

李 香1，洪 楊2

（1. 瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300；2.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036）

針對3 000~6 000 r/min的深溝球軸承的檢測技術(shù)要求，研發(fā)了一種高轉(zhuǎn)速的軸承振動(dòng)檢測儀，填補(bǔ)了業(yè)內(nèi)高速電機(jī)軸承振動(dòng)檢測技術(shù)的空白，為高速電機(jī)軸承的成功生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)性能檢測保障。關(guān)鍵詞：深溝球軸承；電機(jī)；高速軸承振動(dòng)檢測儀；電主軸；加速度

1 前言

軸承振動(dòng)檢測儀在軸承行業(yè)應(yīng)用比較普遍，軸承制造廠一般根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小分別選用S0910和S0912兩種軸承振動(dòng)檢測儀器，對其所生產(chǎn)的軸承進(jìn)行振動(dòng)值及異音檢測，用以保證產(chǎn)品符合相關(guān)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

近年來，隨著電機(jī)行業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，用戶對為之配套的電機(jī)軸承標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高，軸承工況轉(zhuǎn)速由1 500r/min上升到3 000r/min，目前電機(jī)行業(yè)一些知名公司已經(jīng)將工況轉(zhuǎn)速提升到4 000~10 000r/min，常規(guī)的電機(jī)軸承產(chǎn)品已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的使用要求。軸承制造廠目前所使用的振動(dòng)檢測儀規(guī)定，S0910主軸轉(zhuǎn)速為1 800r/min，S0912的主軸轉(zhuǎn)速為1 000r/min，按照目前國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的軸承出廠前的振動(dòng)檢測速度已遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求，因此，制造廠商在根據(jù)用戶需求生產(chǎn)高轉(zhuǎn)速電機(jī)軸承的同時(shí)，也急需研制出一種滿足高轉(zhuǎn)速電機(jī)軸承振動(dòng)檢測的儀器。

2 高速軸承振動(dòng)檢測儀的組成

由示波器、變頻器、測振電箱、主軸、底座、測振傳感器及加壓裝置等組成，見圖 1。

圖1 高速振動(dòng)檢測儀的組成

3 總體方案設(shè)計(jì)及檢測技術(shù)

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）測量軸承尺寸范圍：內(nèi)徑φ30~φ80mm。

（2）測值范圍 ：0~100dB（三擋：0~40 dB、30~70 dB、60~100 dB）。

（3）主軸轉(zhuǎn)速：0~12 000r/min。

（4）軸向加載：80~200N。

（5）供電電源：

電主軸380V，三相，4.5kW。

冷卻水泵380V, 50Hz ,180W。

測量放大器220V,50Hz。

（6）功率消耗：約5kW。

（7）環(huán)境溫度：5~40℃。

3.2 部件說明

3.2.1 主軸

使用高速靜音電主軸（用于高速振動(dòng)檢測儀主軸結(jié)構(gòu)的構(gòu)成主體）取代軸瓦式結(jié)構(gòu)。在主軸的設(shè)計(jì)中，選用P4級低噪音陶瓷球DT結(jié)構(gòu)的角接觸球軸承，電主軸轉(zhuǎn)速為0~12 000r/min，通過變頻調(diào)速的方式，可以滿足在不同的轉(zhuǎn)速條件下檢測軸承性能的要求。

3.2.2 變頻調(diào)速器

電主軸采用變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，電主軸轉(zhuǎn)速直接在操作面板上顯示，這樣可以在操作面板通過調(diào)整，選擇到不同的轉(zhuǎn)速值，即數(shù)字顯示電主軸轉(zhuǎn)速界面。

3.2.3 軸向加載裝置

設(shè)定可調(diào)軸向載荷為80~200N。軸向加載裝置是借用S0910軸承振動(dòng)檢測儀的軸向加壓裝置，即通過軸向載荷推力器彈簧的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同尺寸段的軸向載荷的加載檢測。

3.2.4 傳感器

本儀器所用傳感器系壓電陶瓷傳感器，將拾取的軸承外圈徑向振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯漭敵龅碾娦盘柵c軸承外圈的徑向振動(dòng)大小成正比。3.2.5 測量放大器

其功能是將傳感器輸入的電信號經(jīng)過放大、濾波、檢波和示值等電路，然后送入表頭示值，揚(yáng)聲器監(jiān)聽和示波器顯示。

3.2.6 冷卻水箱

通過冷卻泵將冷卻水進(jìn)行循環(huán)，對電主軸進(jìn)行冷卻，防止電主軸產(chǎn)生溫升，影響測量精度和電主軸的使用壽命。

3.3 工作原理

將被測軸承放在測量主軸的心軸上，釋放軸向加載裝置對被測軸承進(jìn)行軸向加載，調(diào)整測量傳感器的測量位置和加載力，待調(diào)整到位后啟動(dòng)主軸進(jìn)行振動(dòng)檢測。在此狀態(tài)下，傳感器所測量的電信號經(jīng)過電箱的前置放大器和主放大器后，輸送給帶通濾波器，帶通濾波器將傳感器測得的電信號中50Hz~10kHz頻率范圍的信號分別送至有效值電路和峰值電路、示波器電路和監(jiān)聽電路。監(jiān)聽電路將信號放大后，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出被測軸承實(shí)時(shí)的振動(dòng)噪音，示波電路將信號放大后，在示波器上顯示被測軸承的實(shí)時(shí)振動(dòng)波形。在有效值電路中，信號經(jīng)處理后得到與被測軸承加速度相應(yīng)的有效值電壓，該電壓經(jīng)對數(shù)電路處理后與有效值（dB）對應(yīng)，并指示出被測軸承實(shí)時(shí)振動(dòng)加速度分貝值（dB）。

3.4 檢測技術(shù)

3.4.1 動(dòng)態(tài)分析

通過轉(zhuǎn)速的變化，檢測到被測量軸承的振動(dòng)值和軸承振動(dòng)頻率波形及峰值的變化情況，可以進(jìn)行軸承產(chǎn)品在不同轉(zhuǎn)速條件下的振動(dòng)值的動(dòng)態(tài)分析，為研發(fā)高速低噪音球軸承產(chǎn)品提供優(yōu)化設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)調(diào)整等方面的分析數(shù)據(jù)，為技術(shù)人員提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.4.2 溫升檢測

該高速軸承振動(dòng)檢測儀可以準(zhǔn)確掌握軸承產(chǎn)品在不同轉(zhuǎn)速條件下的溫升變化,并配置了手持式紅外線測溫儀，便于掌握軸承在不同時(shí)間、轉(zhuǎn)速、油脂等不定參數(shù)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫升的變化情況，這樣可以模擬用戶的不同工況進(jìn)行噪聲——溫升的跟蹤和監(jiān)控。

4 應(yīng)用效果

該高速軸承振動(dòng)檢測儀的成功研制，與原檢測儀S0912的測量結(jié)果幾乎相同（見表 1），并提高了軸承轉(zhuǎn)速的檢測范圍（見表 2）。

表1 6312軸承在S0912和高速振動(dòng)儀檢測時(shí)的對比值/dB

5 結(jié)束語

該高速振動(dòng)檢測儀在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下測值穩(wěn)定，同等條件下與S0912儀器對比，測值誤差為0.1dB，同時(shí)可以模擬用戶工況轉(zhuǎn)速對軸承進(jìn)行振動(dòng)實(shí)測及分析，以按照用戶不同的電機(jī)極速進(jìn)行專用配貨，滿足用戶的使用要求。該儀器自投入使用以來，已連續(xù)檢測20余種規(guī)格、6 000余套產(chǎn)品，為滿足用戶的使用要求及連接制造廠商和用戶之間的標(biāo)準(zhǔn)提供了強(qiáng)有力的保障。

Development of high-speed motor bearing vibration measuring instrument

Li Xiang1, Hong Yang2

( 1. Wafangdian Bearing Group Co., Ltd.,Wafangdian116300, China; 2. Harbin Hazhou Precision Bearing Manufacturing Co., Ltd., Harbin 150036, China)

For the tests technical requirements of deep groove ball bearing with 3 000 ～6 000 r/min, a high speed bearing vibration tester was developed to fill the blank of high-speed motor bearing vibration measurement technology in the industry,and support a strong dynamic performance testing guarantee for the successful production of high-speed motor bearing.

deep groove ball bearing; motor; high-speed bearing vibration measuring instrument; electric spindle; acceleration

TH133.33+1

B

1672-4852（2016）04-0036-02

2016-12-12.

李 香（1962-），女，高級工程師.