深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)的設(shè)計(jì)方案張林森

詹時(shí)明

摘 要：利用深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)對(duì)軸承振動(dòng)和噪聲進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承振動(dòng)、噪聲質(zhì)量等級(jí)的自動(dòng)判定和分選。主要介紹了深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)方案和工作流程。

關(guān)鍵詞：深溝球軸承；軸向加載裝置；傳感器；上料裝置

中圖分類號(hào)：TH133.33；TB533+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.123

軸承的振動(dòng)和噪聲質(zhì)量是評(píng)判滾動(dòng)軸承產(chǎn)品質(zhì)量的重要性能指標(biāo)之一。我國(guó)軸承生產(chǎn)企業(yè)通過近幾十年的技術(shù)工藝改進(jìn)，在軸承生產(chǎn)質(zhì)量方面已取得了較大進(jìn)步，軸承精度、噪聲質(zhì)量均有了顯著的提高。可見，國(guó)產(chǎn)軸承與國(guó)外同類產(chǎn)品間的差距在進(jìn)一步縮短。

針對(duì)軸承振動(dòng)和噪聲，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO第4委員會(huì)ISO/TC4發(fā)布了ISO 15242-1：2004《滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法（第1部分）：基礎(chǔ)》。該標(biāo)準(zhǔn)提及的測(cè)量物理量有振動(dòng)位移、速度和加速度等，但該標(biāo)準(zhǔn)主要推薦的測(cè)量物理量仍為振動(dòng)速度，其頻率范圍有50～300 Hz、300～1 800 Hz和1 800～10 000 Hz三個(gè)頻段。深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)音檢機(jī)就是按照上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)深溝球軸承振動(dòng)和噪聲進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承振動(dòng)、噪聲質(zhì)量等級(jí)的自動(dòng)判定和分選。下面就深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)方案和工作流程作簡(jiǎn)單的介紹。

1 主要部件的設(shè)計(jì)

深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)的主要部件有自動(dòng)上料裝置、軸向加載裝置、主軸和驅(qū)動(dòng)裝置、速度型傳感器、軸承翻面裝置、測(cè)量電箱和分析系統(tǒng)、下料分選裝置等。

1.1 自動(dòng)上料裝置

當(dāng)被測(cè)軸承從裝配自動(dòng)線進(jìn)入本機(jī)上料料道時(shí)，先將水平放置的被測(cè)軸承通過翻轉(zhuǎn)裝置調(diào)整為豎起狀態(tài)，再由上料機(jī)械手送到檢測(cè)工位。

1.2 軸向加載裝置

軸向加載裝置可對(duì)被測(cè)軸承外圈施加載荷，同時(shí)，還可作為軸承與機(jī)械裝置間的隔離系統(tǒng)，以使軸承外圈基本處于自由振動(dòng)狀態(tài)。旋動(dòng)限位螺母可調(diào)節(jié)氣缸活塞行程和軸向載荷的大小。軸向加載裝置通過伺服電機(jī)加載氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)和被測(cè)軸承外圈的旋轉(zhuǎn)（通常旋轉(zhuǎn)角度為120°），完成對(duì)被測(cè)軸承的“三點(diǎn)”測(cè)量。

1.3 主軸和驅(qū)動(dòng)裝置

本機(jī)主軸的徑向和軸向均采用液體動(dòng)、靜壓軸承支承，旋轉(zhuǎn)精度高、壽命長(zhǎng)、隔振效果好。芯軸與驅(qū)動(dòng)主軸組合后（芯軸的精度公差控制在g5公差的上半部分公差帶），芯軸與軸承內(nèi)圈配合處的徑向跳動(dòng)小于5 μm，芯軸軸肩端面園跳動(dòng)小于10 μm，主軸由2號(hào)主軸油潤(rùn)滑。主軸啟動(dòng)前具有靜壓效應(yīng)，啟動(dòng)后具有動(dòng)壓效應(yīng)。

1.4 速度型傳感器

目前，我國(guó)軸承振動(dòng)和噪聲的檢測(cè)主要采用振動(dòng)加速度傳感器和振動(dòng)速度傳感器。振動(dòng)加速度傳感器主要檢測(cè)軸承較高頻率的振動(dòng)，而軸承振動(dòng)速度值與軸承的振動(dòng)頻率成正比，因而，速度型傳感器可檢測(cè)軸承各頻帶頻率的振動(dòng)。在實(shí)際中，我們通常用振動(dòng)速度來(lái)評(píng)定軸承的振動(dòng)質(zhì)量。

1.5 軸承翻面裝置

當(dāng)被測(cè)軸承完成第一面測(cè)量且軸向加載裝置退回時(shí)，翻面裝置也隨之退出。在齒輪和齒條的帶動(dòng)下，翻面系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)軸承的翻面動(dòng)作，隨即開始第二面的測(cè)量。

1.6 測(cè)量電箱和分析系統(tǒng)

測(cè)量電箱和分析系統(tǒng)將速度型傳感器輸入的電信號(hào)分別經(jīng)過前置放大器放大，再由低、中、高三個(gè)頻帶通濾波將電信號(hào)在頻率域上劃分為3個(gè)頻帶，頻帶范圍分別為50～300 Hz、300～1 800 Hz、1 800～10 000 Hz；接著將3個(gè)頻帶的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到分析系統(tǒng)中，計(jì)算出低、中、高頻段測(cè)試數(shù)據(jù)的均方根值和峰值，然后分別與《滾動(dòng)軸承深溝球軸承振動(dòng)（速度）技術(shù)條件》（JB/T 10187—2011）中的規(guī)定技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)被測(cè)軸承振動(dòng)和噪聲質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，最后向理料分選器發(fā)出被測(cè)軸承退出通道指令。

1.7 理料分選裝置

理料分選系統(tǒng)先將被測(cè)軸承從驅(qū)動(dòng)芯軸上推到理料分選器，再根據(jù)測(cè)量電箱和分析系統(tǒng)的被測(cè)軸承振動(dòng)等級(jí)命令，通過伺服電機(jī)將被測(cè)軸承送到相應(yīng)理料的對(duì)應(yīng)通道上，然后進(jìn)行測(cè)量。

2 自動(dòng)檢測(cè)分選機(jī)的工作流程

深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)的工作流程為：自動(dòng)上料裝置運(yùn)轉(zhuǎn)→主軸和驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)→軸向加載裝置運(yùn)轉(zhuǎn)→拾取“三點(diǎn)”信號(hào)→軸承翻面裝置運(yùn)轉(zhuǎn)→再拾取“三點(diǎn)”信號(hào)→測(cè)量電箱和分析系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)→下料分選裝置完成檢測(cè)。圖1所示為深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)。

3 結(jié)束語(yǔ)

深溝球軸承振動(dòng)（速度）自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)具有靈敏度高、頻響寬、自動(dòng)化程度高、檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)，能顯著提高生產(chǎn)效率、降低制造成本，且與軸承裝配自動(dòng)線連接后可實(shí)現(xiàn)軸承振動(dòng)和噪聲的自動(dòng)化檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1]張根源，陳芳華，王蘭英.軸承振動(dòng)質(zhì)量在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].軸承，2009（01）.

[2]楊曉蔚，李紅濤.滾動(dòng)軸承振動(dòng)與噪聲的相關(guān)性解析[J].軸承，2011（07）.

[3]徐漫洋.軸承振動(dòng)信號(hào)采集與故障診斷方法研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)大學(xué)，2014.