BVT-8型多功能轴承振动测量仪

2016-07-26曹茂来魏剑波王进汉张卫明平晓明

轴承 2016年9期

曹茂来，魏剑波，王进汉，张卫明，平晓明

(杭州轴承试验研究中心有限公司，杭州 310022)

滚动轴承作为各类机械中广泛应用的基础件，其各项技术性能直接影响整机的性能，其中振动性能是轴承重要的性能指标之一。随着我国轴承振动测量新国标和行业标准的发布，对轴承振动测量的转速、载荷等测量技术条件有了新的要求。然而，现有的BVT-1A，BVT-5，SO910-Ⅲ型等速度(加速度)振动测量仪基于原国家标准进行设计，无法达到新的国家标准GB/T 24610—2009所要求的测试技术条件。为此，依据新国家标准对轴承振动测量技术方法的要求，研发了BVT-8型多功能轴承振动测量仪，以满足不同轴承用户对于振动速度和振动加速度的测试需求。

1 振动测量原理

振动测量原理如图1所示，被测轴承安装在芯轴上，内圈旋转，径向和轴向加载装置对外圈施加测量载荷，通过速度或加速度传感器采集轴承振动信号并转化为电信号，经放大、滤波、检波和示值等电路处理后由表头示值。

图1 测量原理图

2 测量仪的结构和主要技术参数

BVT-8型多功能轴承振动测量仪可用于深沟球轴承、角接触球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的振动测量。

测量仪的结构如图2所示。主要由液体静压主轴及其驱动系统、加载系统、测量系统组成，主要技术参数见表1。

表1 主要技术参数

1─机架；2─径向加载装置；3─传感器；4─加速度测量放大器；5─速度新标准测量放大器；6─速度老标准测量放大器；7─液体静压主轴；8─传感器调整装置；9─轴向加载装置;10─主轴电动机；11─供油系统

3 主要部件

3.1 液体静压主轴

主轴的径向和轴向均采用液体静压轴承支承，具有刚性好、旋转精度高、运转平稳、发热量小、抗振性强和使用寿命长等特点。主轴由1.1kW的三相异步电动机通过多楔带传动，变频器无极调速，可满足不同型号轴承的测试要求，最高转速可达到1 800 r/min。泵站提供5#主轴油润滑，供油压力为1.5～2.0 MPa。液体静压主轴原理如图3所示，主轴和油泵电动机的电气原理如图4所示。

1—电动机；2—粗过滤器；3—油泵；4—溢流阀；5—压力表；6—精过滤器；7—压力继电器；8—多楔带轮；9—主轴；10—静压轴承

图4 主轴和油泵电动机电气原理图

3.2 加载装置

轴向、径向加载装置均为气缸-弹簧加载形式，加载与卸载动作由二位四通手动换向阀的换向实现，进气压力约0.4 MPa，气动原理如图5和图6所示。轴向载荷在0～2 500 N范围内可调，通过3个加载柱将载荷均匀施加到被测轴承的外圈端面上；径向载荷在0～1 000 N范围内可调，通过加载块将载荷施加于被测轴承的外圈表面。

1─空气过滤器；2─减压阀；3─油雾器；4─换向阀；5─滑体支座；6─V形块；7─加载柱；8─加载盘；9─活塞杆；10─气缸；11─滑体；12─手轮

1─空气过滤器；2─减压阀；3─油雾器；4─换向阀；5─加载块；6─活塞杆；7─缸体；8─手轮；9─滑块；10─滑体；11─锁紧螺钉；12─支架

3.3 测量系统

测量放大器分为速度测量放大器(图7)和加速度测量放大器(图8)，采用数字式数据处理方法及噪声判断，解决轴承振动检测问题。传感器采集的振动信号输入到前置放大器，经过变压器与传感器输出阻抗匹配，并通过放大器电路将传感器拾取到的电信号放大到一定电平。

图7 速度测量放大器原理

图8 加速度测量放大器原理

速度传感器采用永磁电动式传感器，具有测力小、谐振频率高、频响特性好的优点。传感器测头与轴承外圈接触，将轴承径向振动速度量转换为与之成正比的电信号。速度测量放大器设有谐波电路，以滤除主轴旋转和轴承安装偏心产生的低频干扰信号，面板上的3块表头可同步显示低、中、高3个频带内的轴承振动速度均方根值。

加速度传感器选用YD-1型，轴承振动加速度级为

(1)

式中:L为振动加速度级，dB；ax为某一频率范围内振动加速度均方根值或轴承振动加速度峰值，m/s2；a0为参考加速度值，取9.81×10-3m/s2。

放大器中设置有定值电路，可供快速测量使用；校对电路用于校对测量放大器；监听装置扬声器可供操作者对轴承振动的异常噪声进行监控。另外，输出接口可与其他分析仪器对接，以进一步分析测试数据。

4 测量试验

选取国产轴承6208-2RS和30211各5套，分别采用目前技术比较成熟的BVT-1A和BVT-6与BVT-8进行对比测量分析，结果见表2和表3。分析测量数据可知：在相同试验条件下，由于仪器基础振动的影响，BVT-8轴承测振仪的测值会略大于BVT-1A和BVT-6测振仪的测值，但不影响轴承的振动评判，6028-2RS仍属于V4级，30211仍属于V1级，表明BVT-8振动测量仪的测量结果符合轴承的实际振动水平。