專利名稱：一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于滾動(dòng)軸承振動(dòng)測量的技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種對(duì)滾動(dòng)軸承的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測量和評(píng)價(jià)的方法，特別是一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定方法。
背景技術(shù)：
目前，滾動(dòng)軸承的振動(dòng)是軸承加工質(zhì)量的一種體現(xiàn)方式，軸承運(yùn)動(dòng)部位的各種制造缺陷，在軸承旋轉(zhuǎn)中都會(huì)產(chǎn)生不同的振動(dòng)，缺陷大小不同，缺陷位置不同，會(huì)產(chǎn)生不同方式的振動(dòng)，軸承的振動(dòng)是產(chǎn)生軸承噪聲的重要根源之一，如果拋開軸承安裝以及使用環(huán)境等其他因素的影響，對(duì)于軸承制造而言，軸承的振動(dòng)是產(chǎn)生軸承噪聲的主要根源，噪聲屬于聲環(huán)境污染，噪聲會(huì)對(duì)人類的工作和生活產(chǎn)生影響，因此減小軸承振動(dòng)，是減小軸承噪聲的主要方法。軸承制造過程中，受生產(chǎn)現(xiàn)場條件和環(huán)境的限制，無法對(duì)軸承噪聲進(jìn)行100%測量，而軸承的振動(dòng)測量不受環(huán)境的影響，可以實(shí)現(xiàn)在線測量，因此軸承制造企業(yè)普遍采用對(duì)軸承的振動(dòng)進(jìn)行測量，以控制軸承的噪聲；軸承振動(dòng)可采用許多方法中的任ー種來評(píng)定，不同的評(píng)定方法使用不同類型的傳感器和測試條件，例如可以使用位移、速度、加速度傳感器；軸承的振動(dòng)是不同頻率的各種幅值位移的復(fù)雜疊加，可能會(huì)有較大的單一幅值存在，幅值一般會(huì)隨著頻率的增高而減小，在幾千赫茲時(shí)，能減小到納米級(jí)，而即使在低頻和中頻范圍內(nèi)，軸承加工精度的提高，使得軸承的振動(dòng)位移都遠(yuǎn)小于微米級(jí)，這就使得位移測量系統(tǒng)在各種頻率范圍內(nèi)很難給出可靠的測量結(jié)果；另ー方面，ー個(gè)非常適于高頻測量的加速度型傳感器需要具有極高的動(dòng)態(tài)性能才能分辨出較低的頻譜，較好的處理方法是采用速度型傳感器，顯示的信號(hào)與速度成比例，因此軸承振動(dòng)狀態(tài)的測量一般還是使用速度和加速度。滾動(dòng)軸承的振動(dòng)測量有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法并有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軸承的振動(dòng)數(shù)值進(jìn)行控制，軸承的使用環(huán)境和使用要求不同，標(biāo)準(zhǔn)要求不同，其主要方法是測量不同頻率下軸承振動(dòng)的平均值，井根據(jù)軸承使用要求不同，對(duì)軸承振動(dòng)的平均數(shù)值加以限制。隨著軸承加工技術(shù)的進(jìn)步，軸承的振動(dòng)已經(jīng)大幅度的降低，滾動(dòng)軸承已經(jīng)開始向所謂的靜音軸承發(fā)展，例如在家電行業(yè)，對(duì)軸承的噪音提出了很高的要求，除了要求軸承的噪音非常低之外，還要求軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中不能隨機(jī)產(chǎn)生異常的聲音，即所謂的異音，軸承異音具有不穩(wěn)定性，因此有很強(qiáng)的隨機(jī)性，經(jīng)過多年的研究，有各種方法對(duì)噪聲進(jìn)行評(píng)定，其中也包括異常聲音的評(píng)定。軸承的振動(dòng)是產(chǎn)生軸承噪聲的主要根源，而軸承振動(dòng)的異常波動(dòng)是軸承異音產(chǎn)生的主要根源，對(duì)軸承振動(dòng)中的異常波動(dòng)，軸承行業(yè)進(jìn)行了多年的研究，有了一定的進(jìn)展，目前主要有感官評(píng)定和儀器評(píng)定兩種方法，感官評(píng)定是在軸承振動(dòng)測量過程中，儀器對(duì)振動(dòng)傳感器傳遞的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成軸承振動(dòng)數(shù)值，對(duì)數(shù)值進(jìn)行平均，平均后的數(shù)值為有效值，作為判定軸承振動(dòng)的根據(jù)，為了判斷振動(dòng)的異常波動(dòng)，儀器對(duì)振動(dòng)傳感器傳遞的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過示波器轉(zhuǎn)換為波形，對(duì)示波器顯示的波形進(jìn)行人工觀察，判斷波形是否合格，同時(shí)在儀器內(nèi)部將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)，由人工對(duì)轉(zhuǎn)換的聲音進(jìn)行判斷；儀器評(píng)定是在目前的振動(dòng)測量儀器的基礎(chǔ)上，増加了判斷軸承振動(dòng)數(shù)值的有效值和軸承振動(dòng)的峰值作為軸承振動(dòng)異常的判斷指標(biāo)；在儀器評(píng)定方法的基礎(chǔ)上，專利CN201110099055. 9公開了ー種新的方法，其方法是(I)確定異常聲檢測參數(shù)F=f(PKi，RMSi)，并設(shè)定不同程度異常聲對(duì)應(yīng)的F標(biāo)準(zhǔn)值；(2)實(shí)測軸承的當(dāng)前振動(dòng)，從中獲得當(dāng)前軸承振動(dòng)特征參量峰值PK和當(dāng)前軸承振動(dòng)特征有效值RMS ； (3)根據(jù)當(dāng)前軸承振動(dòng)特征參量峰值PK和當(dāng)前軸承振動(dòng)特征有效值RMS，計(jì)算出當(dāng)前異常聲檢測參數(shù)F ; (4)通過當(dāng)前異常聲檢測參數(shù)F與F標(biāo)準(zhǔn)值的比對(duì)，確認(rèn)當(dāng)前軸承是否處于異常狀態(tài)或聲音異常程度。核心內(nèi)容是除了檢測軸承振動(dòng)的有效值RMSi和峰值PK i之外，增加異常聲檢測參數(shù)F，其中F為軸承振動(dòng)特征參量波峰因數(shù)CFi，CFi=PKi/RMSi ;感官判定方法使軸承異常振動(dòng)的判定缺少標(biāo)準(zhǔn)，判定不能數(shù)值量化，受操作人員經(jīng)驗(yàn)的限制，判定結(jié)果爭議較大；采用儀器對(duì)軸承振動(dòng)異常波動(dòng)進(jìn)行判定，在軸承振動(dòng)的有效值之外，增加對(duì)振動(dòng)的峰值進(jìn)行檢測，專利CN201110099055. 9增加了波峰因數(shù)CFi，其中CFi=PKi/RMSi，能夠部分檢測軸承振動(dòng)的異常波動(dòng)，但是由于異常波動(dòng)的形態(tài)變化多祥，上述測量方法存在較大的缺陷。在軸承振動(dòng)的異常波動(dòng)的檢查中，由于振動(dòng)峰值的存在比較單一，而且出現(xiàn)具有一定的偶然性，因此無論是使用峰值，還是増加了波峰因數(shù)，其測量結(jié)果都存在很大的偶然性和不確定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種軸承振動(dòng)及異常波動(dòng)狀態(tài)的檢驗(yàn)測定與評(píng)價(jià)方法，以解決現(xiàn)行軸承振動(dòng)測量儀器控制軸承振動(dòng)異常波動(dòng)存在錯(cuò)判和漏判的技術(shù)問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體エ藝步驟如下(I)、選取市售的軸承振動(dòng)測量儀先根據(jù)對(duì)軸承靜音要求的不同，將軸承振動(dòng)的有效值VL^1設(shè)定為ZV1級(jí)、ZV2級(jí)、ZV3級(jí)和ZV4級(jí)四個(gè)振動(dòng)級(jí)別；(2)、再根據(jù)對(duì)軸承靜音要求的不同，對(duì)不同的振動(dòng)級(jí)別進(jìn)行軸承的N累計(jì)百分振級(jí)VLn的設(shè)定，作為軸承振動(dòng)異常波動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；

(3)、在軸承不同振級(jí)的設(shè)定中，引入振動(dòng)指數(shù)VL1-行計(jì)算，對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)，為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供分析數(shù)據(jù)；(4)、用軸承振動(dòng)測量儀對(duì)軸承的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測量，并對(duì)測量過程中的所有振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，計(jì)算每ー類占總測量數(shù)據(jù)的比例；(5)、對(duì)測量的振動(dòng)平均有效值VLeq進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，同時(shí)計(jì)算出各種VLn所占的比例，與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的VLn級(jí)別進(jìn)行對(duì)比；(6)、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差SD進(jìn)行計(jì)算，確定軸承振動(dòng)偏離標(biāo)準(zhǔn)偏差的程度，完成滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定。本發(fā)明涉及的等效連續(xù)振級(jí)的有效值VLeq定義為在某ー測點(diǎn)上，用某一段時(shí)間能量平均方法，將變化的振級(jí)以ー個(gè)恒定的振級(jí)來表示該段時(shí)間內(nèi)的振級(jí)大小，稱這個(gè)振級(jí)為此段時(shí)間的等效連續(xù)振級(jí)，若振動(dòng)分布符合正態(tài)分布，則VLrai=VL5tl+ (d2/60) ;N累計(jì)百分振級(jí)VLn表示某ー振級(jí)，且大于此振級(jí)的出現(xiàn)概率為腸；峰值振級(jí)VLmax為振動(dòng)的最大值；標(biāo)
準(zhǔn)偏差SD為衡量振級(jí)起伏狀況VLy,)'";振動(dòng)指數(shù)VL1是考慮到振動(dòng)
起伏的影響，加以計(jì)權(quán)而得到的，數(shù)學(xué)表達(dá)式為=VL1=VL9Jr^d-A,式中d=VL1Q-VL9Q。
本發(fā)明使用的軸承振動(dòng)測量儀為市售的數(shù)字化的軸承振動(dòng)測量儀，其主體結(jié)構(gòu)包括加速度傳感器、傳振桿、被測軸承、芯軸、軸承驅(qū)動(dòng)裝置、前置信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)信號(hào)處理模塊；加速度傳感器依次通過傳振桿和芯軸分別與被測軸承和軸承驅(qū)動(dòng)裝置連接后構(gòu)成測量平臺(tái)與傳感器系統(tǒng)，用于檢測軸承的當(dāng)前振動(dòng)；前置信號(hào)調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，包括前置信號(hào)調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集卡；計(jì)算機(jī)信號(hào)處理系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)的采樣、計(jì)算、分析、顯示和存儲(chǔ)；軸承經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，由加速度傳感器I拾取轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)并經(jīng)電路放大、濾波后送入數(shù)據(jù)采集卡，再經(jīng)計(jì)算機(jī)信號(hào)處理模塊通過內(nèi)置軟件進(jìn)行分析、顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，克服了現(xiàn)行軸承振動(dòng)測量儀采用峰值檢測控制軸承振動(dòng)異常波動(dòng)存在錯(cuò)判和漏判的缺點(diǎn)，其エ藝過程簡單，科學(xué)合理，測量結(jié)果準(zhǔn)確，可廣泛應(yīng)用于各種軸承振動(dòng)的測量和判定。


圖1為本發(fā)明的エ藝流程結(jié)構(gòu)原理示意框圖。圖2為本發(fā)明涉及的軸承的四種振動(dòng)圖譜，其中，圖a為穩(wěn)定振動(dòng)，振動(dòng)的強(qiáng)度隨時(shí)間變化不顯著；圖13為周期性變化振動(dòng)，振動(dòng)的強(qiáng)度隨時(shí)間有規(guī)律地起伏，周期性地時(shí)大時(shí)小的出現(xiàn)；圖c為無規(guī)振動(dòng)，振動(dòng)隨時(shí)間起伏變化無一定的規(guī)律；圖d為脈沖振動(dòng)，振動(dòng)突然爆發(fā)又很快消失，持續(xù)時(shí)間不超過10ms，并且兩個(gè)連續(xù)爆發(fā)振動(dòng)之間間隔大于50ms。圖3為本發(fā)明使用的軸承振動(dòng)測量儀的主體結(jié)構(gòu)原理示意框圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。實(shí)施例本實(shí)施例的具體エ藝步驟如下(I)、選取市售的軸承振動(dòng)測量儀先根據(jù)對(duì)軸承靜音要求的不同，將軸承振動(dòng)的有效值VL^1進(jìn)設(shè)定為ZVl級(jí)、ZV2級(jí)、ZV3級(jí)和ZV4級(jí)不同的振動(dòng)級(jí)別；根據(jù)人對(duì)噪聲的感官程度，確定出軸承的噪聲級(jí)別，然后根據(jù)軸承的噪聲要求，最終確定軸承振動(dòng)的允許水平；對(duì)于振動(dòng)測量而言，判斷ー個(gè)時(shí)期內(nèi)振動(dòng)的大小，VLeq是最常用而且有效的數(shù)值，因此在軸承振動(dòng)測量中，按照振動(dòng)測量領(lǐng)域現(xiàn)行的測量和評(píng)定方法，引入VL^1作為軸承振動(dòng)評(píng)價(jià)的基本參數(shù)；VLe(1數(shù)值的設(shè)定或參考現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)定的數(shù)值；(2)、根據(jù)對(duì)軸承靜音要求的不同，對(duì)不同的振動(dòng)級(jí)別，進(jìn)行軸承的N累計(jì)百分振級(jí)VLn的設(shè)定，作為軸承振動(dòng)異常波動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；表I對(duì)典型的軸承和振動(dòng)級(jí)別進(jìn)行了介紹；表1:
權(quán)利要求
1.一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定方法，其特征在于具體工藝步驟如下(1)、選取市售的軸承振動(dòng)測量儀先根據(jù)對(duì)軸承靜音要求的不同，將軸承振動(dòng)的有效值 VLeq設(shè)定為ZVl級(jí)、ZV2級(jí)、ZV3級(jí)和ZV4級(jí)四個(gè)振動(dòng)級(jí)別；(2)、再根據(jù)對(duì)軸承靜音要求的不同，對(duì)不同的振動(dòng)級(jí)別進(jìn)行軸承的N累計(jì)百分振級(jí)VLn 的設(shè)定，作為軸承振動(dòng)異常波動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；(3)、在軸承不同振級(jí)的設(shè)定中，引入振動(dòng)指數(shù)VL1進(jìn)行計(jì)算，對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)，為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供分析數(shù)據(jù)；(4)、用軸承振動(dòng)測量儀對(duì)軸承的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測量，并對(duì)測量過程中的所有振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，計(jì)算每一類占總測量數(shù)據(jù)的比例；(5)、對(duì)測量的振動(dòng)平均有效值VLeq進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，同時(shí)計(jì)算出各種VLn所占的比例，與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的VLn級(jí)別進(jìn)行對(duì)比；(6)、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差SD進(jìn)行計(jì)算,確定軸承振動(dòng)偏離標(biāo)準(zhǔn)偏差的程度，完成滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定方法，其特征在于使用的軸承振動(dòng)測量儀為市售的數(shù)字化的軸承振動(dòng)測量儀，其主體結(jié)構(gòu)包括加速度傳感器、傳振桿、被測軸承、芯軸、軸承驅(qū)動(dòng)裝置、前置信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)信號(hào)處理模塊；加速度傳感器依次通過傳振桿和芯軸分別與被測軸承和軸承驅(qū)動(dòng)裝置連接后構(gòu)成測量平臺(tái)與傳感器系統(tǒng)，用于檢測軸承的當(dāng)前振動(dòng)；前置信號(hào)調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，包括前置信號(hào)調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集卡；計(jì)算機(jī)信號(hào)處理系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)的采樣、計(jì)算、分析、顯示和存儲(chǔ)；軸承經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，由加速度傳感器I拾取轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)并經(jīng)電路放大、濾波后送入數(shù)據(jù)采集卡，再經(jīng)計(jì)算機(jī)信號(hào)處理模塊通過內(nèi)置軟件進(jìn)行分析、顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明屬于滾動(dòng)軸承振動(dòng)測量的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定方法，先將軸承振動(dòng)的有效值VLeq設(shè)定為四個(gè)振動(dòng)級(jí)別；再對(duì)不同的振動(dòng)級(jí)別進(jìn)行軸承的N累計(jì)百分振級(jí)VLN的設(shè)定，在軸承振級(jí)的設(shè)定中，引入振動(dòng)指數(shù)VLI，對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)；然后用軸承振動(dòng)測量儀對(duì)軸承的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測量，并對(duì)測量過程中的所有振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分類，計(jì)算每一類占總測量數(shù)據(jù)的比例；計(jì)算振動(dòng)平均有效值VLeq和各種VLN所占的比例，與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的VLN級(jí)別進(jìn)行對(duì)比；最后計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差SD并確定軸承振動(dòng)偏離標(biāo)準(zhǔn)偏差的程度，完成滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)的測定；其工藝過程簡單，科學(xué)合理，測量結(jié)果準(zhǔn)確，可廣泛應(yīng)用于各種軸承振動(dòng)的測量和判定。
文檔編號(hào)G01H11/06GK103033257SQ20121053951
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者朱兆杰, 陳升儒, 隋崇光, 馬靜 申請(qǐng)人:青島泰德汽車軸承有限責(zé)任公司