微小型深沟球轴承振动检测及识别

微小型深沟球轴承振动检测及识别

周兴荣,王志坚

(无锡光洋轴承有限公司,江苏无锡214072)

摘要:介绍测振仪类型、性能、使用注意事项及检测项目,详细说明速度型测振仪对微型深沟球轴承振动的识别方法以及对轴承运转异常内容的推断。

关键词:深沟球轴承;振动;检测;识别;测振仪

中图分类号:TH133.33;TG806文献标识码:B文章编号:1000-3762(2003)06-0040-03

高精度低噪声深沟球轴承的生产中,异常声占不良率的60%以上,因此,降低异常声是低噪声轴承生产的重要课题。一般生产过程中异常声产生的主要原因为:加工异常、组装异常和洗净异常。测量人员由于对轴承振动机理和测量原理了解不足,不能充分利用测定数据、图像进行分析判断,及时查明异常发生原因而延误时机,带来经济损失。本文根据我们的使用经验就测振仪检测原理、识别方法作一介绍。

1测振仪类型和检测原理

目前,国内用于轴承振动检测的仪器主要有两类:加速度型(如S0910)和速度型(如B VT-1A)。

1.1加速度型测振仪

S0910加速度型测振仪的传感器由加速度计、测杆和弹簧组成,其系统谐振频率一般在4 kHz左右。该仪器检测的加速度信号转变为电信号,经过测量放大并经带通滤波器将250Hz~10 kHz频带内信号输出进行处理,由表头显示振动加速度分贝值。加速度型传感器谐振频率在轴承的振动工作频区内,易使拾取的测定信号失真。传感器测定力为5~10N,这相当于测试时在轴承外径上加了一个较大的径向力,测量微小型轴承时,使得轴承的结构响应发生变化,导致测值不准。

1.2速度型测振仪

BVT-1A速度型测振仪的速度传感器谐振频率一般在10kHz以上。该仪器检测信号

收稿日期:2002-03-18

作者简介:周兴荣(1965-),男,汉族,硕士,制造部部长,工程师。经过三个带通滤波将50~300Hz,300~1800Hz,1 800~10000Hz频带内的信号分别输出进行处理。

传感器谐振频率在工作频区外拾取的速度信号失真小,示值可靠。传感器测定力小于0.7N,适用于微小型轴承。

1.3速度型测振仪测定使用方法及注意事项

(1)轴承装夹时采用液压夹紧方式,端面定位,使轴承检测过程中受力均匀,但无法感知一些异常,如低频振动等。微小型轴承可采取内径锥度定位,手持轴向压紧的检测方式。但该方法对手势要求较高,为避免扭力,须经过一定培训方可操作。

(2)轴向夹持力与轴承使用受力状况相似,为最佳检测状态。因轴向力大小将决定钢球接触位置,一般状况下微小型轴承装配力较小,根据客户使用条件确定检测方法,使检测更为有效。

(3)轴承检测装卸时测量头从自由状态到检测压缩状态,噪声大,无法采用耳机监听,降低了监听的分辨能力。

(4)测振仪上主轴磨损和传感器测头磨耗产生异常,将导致视频出现异常图形,输出失真,无法区分合格品和不良品。因此,须作定期主轴清洗并更换测头。

(5)不同尺寸钢球混入无法测定。日前,许多安德鲁仪在低频段配置了不同尺寸检测功能,可有效检定不同尺寸钢球混入品。

(6)根据高频共振原理,示波器输入端接入电箱高频输出端。电箱背后有四个高、中、低和通频带输出端,示波器同其中高频输出相连。否则异常波形无法显示而导致判断失误。

2速度型测振仪检测项目

可检测项目:低、中、高频段振动速度均值

ISSN1000-3762 CN41-1148/TH

轴承

Beari ng

2003年第6期

2003,No.6

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(RMS)。

配示波器时可检测项目:异常波形峰值(PEAK )与均值(RMS)的比值。2.1 三波段值的识别

测振仪主轴转速为1800r/min,基频为30Hz 。

2.1.1 低频段R MS 值

低频段通过频率为50~300Hz ,可通过波数为1.67~10波,该波数主要由工件的圆度偏差和工件偏心引起。由于测振仪振动频率处于低频段,因此低频段RMS 值隐含了测振仪振动,故可借此对测振仪工作状况进行判断。2.1.2 中频段R MS 值

中频段通过频率为300~1800Hz ,每转可通过波数10~60波,该波数同外圈滚道粗糙度、内圈滚道波纹度以及滚道表面缺陷和外径变动量有关。

2.1.3 高频段R MS 值

高频段通过频率为1800Hz~10kHz ,每转可通过波数60~333.3波,该波数同内圈滚道粗糙度、钢球表面异常等相关。根据三波段R MS 值可初步确定滚道表面圆度和粗糙度。由于影响三波段值因素很多,任何在三波段频域内的振动均影响各波段值的变化,如:钢球表面的多个划伤将影响中频段值,大量划伤将影响高频段值。2.2 峰值因子(P/R )的识别

高频共振原理:轴承表面损伤脉冲作用将引起轴承系统的高频固有频率振动,外圈的一阶径向弯曲固有频率有数千赫兹,因此在高频段共振可用于表面损伤的识别,损伤程度大小可通过共振幅值比(峰值因子)来识别。原理如图1所示。1/T n 为固有频率,1/T c

为故障特征频率。

图1 产生表面损伤轴承的振动信号

各种损伤故障特征频率均有所差别,可采用频谱法以及共振解调法分析研究,查找损伤原因。但生产现场采用波形法进行判断更快捷方便。2.2.1 内圈损伤

异常峰值周期性出现,其大小不会因测量位

置变化而改变。

(1)单点损伤波形图2为单点损伤波形图。

图2 内圈沟道单点损伤波形

(2)多点损伤波形

图3为多点损伤波形图。

图3 内圈沟道多点损伤波形

2.2.2 外圈损伤

在检测区域内显示损伤波形,波形同内圈损伤,离开检测区域无异常,异常峰值因测量位置变化而改变。因此,检测时必须进行三点测量,避免疏漏。

2.2.3 球损伤

该损伤不定期出现,异常峰值周期性变化,图4为球损伤波形图。

图4 球损伤波形

2.2.4 沟道表面粗糙

表面粗糙可理解为很多伤的叠加,其高频段RMS 值较大,波形如图5所示。

图5 沟道表面粗糙波

2.2.5 灰尘异常

灰尘异常无规律出现,波形无规则,随机性大,波形如图6所示。

轴承振动是一综合复杂的过程,除以上提及的异常外,运动过程中其他任何脉冲力都将引起波形异常,如内圈偏心、保持架异常等,有时损伤重叠出现,波形较为复杂,须借助声音进行判别。2.3 声音识别

合格品轴承发出的声音是均匀的声响,不合格品因异常内容差异而有所差别,经常出现波形

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周兴荣等:微小型深沟球轴承振动检测及识别