高速電機軸承振動檢測儀的研制

李 香，洪 楊

（1. 瓦房店軸承集團有限責任公司，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）

高速電機軸承振動檢測儀的研制

李 香1，洪 楊2

（1. 瓦房店軸承集團有限責任公司，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要求，研發了一種高轉速的軸承振動檢測儀，填補了業內高速電機軸承振動檢測技術的空白，為高速電機軸承的成功生產提供了強有力的動態性能檢測保障。關鍵詞：深溝球軸承；電機；高速軸承振動檢測儀；電主軸；加速度

1 前言

軸承振動檢測儀在軸承行業應用比較普遍，軸承制造廠一般根據產品尺寸大小分別選用S0910和S0912兩種軸承振動檢測儀器，對其所生產的軸承進行振動值及異音檢測，用以保證產品符合相關振動標準要求。

近年來，隨著電機行業突飛猛進的發展，用戶對為之配套的電機軸承標準要求越來越高，軸承工況轉速由1 500r/min上升到3 000r/min，目前電機行業一些知名公司已經將工況轉速提升到4 000~10 000r/min，常規的電機軸承產品已經遠遠不能滿足用戶的使用要求。軸承制造廠目前所使用的振動檢測儀規定，S0910主軸轉速為1 800r/min，S0912的主軸轉速為1 000r/min，按照目前國家、行業標準規定的軸承出廠前的振動檢測速度已遠不能滿足用戶的需求，因此，制造廠商在根據用戶需求生產高轉速電機軸承的同時，也急需研制出一種滿足高轉速電機軸承振動檢測的儀器。

2 高速軸承振動檢測儀的組成

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 高速振動檢測儀的組成

3 總體方案設計及檢測技術

3.1 主要技術指標

（1）測量軸承尺寸范圍：內徑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（用于高速振動檢測儀主軸結構的構成主體）取代軸瓦式結構。在主軸的設計中，選用P4級低噪音陶瓷球DT結構的角接觸球軸承，電主軸轉速為0~12 000r/min，通過變頻調速的方式，可以滿足在不同的轉速條件下檢測軸承性能的要求。

3.2.2 變頻調速器

電主軸采用變頻器進行轉速調整，電主軸轉速直接在操作面板上顯示，這樣可以在操作面板通過調整，選擇到不同的轉速值，即數字顯示電主軸轉速界面。

3.2.3 軸向加載裝置

設定可調軸向載荷為80~200N。軸向加載裝置是借用S0910軸承振動檢測儀的軸向加壓裝置，即通過軸向載荷推力器彈簧的調整，實現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轉變為電信號輸出，其輸出的電信號與軸承外圈的徑向振動大小成正比。3.2.5 測量放大器

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

3.2.6 冷卻水箱

通過冷卻泵將冷卻水進行循環，對電主軸進行冷卻，防止電主軸產生溫升，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行軸向加載，調整測量傳感器的測量位置和加載力，待調整到位后啟動主軸進行振動檢測。在此狀態下，傳感器所測量的電信號經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、示波器電路和監聽電路。監聽電路將信號放大后，推動揚聲器發出被測軸承實時的振動噪音，示波電路將信號放大后，在示波器上顯示被測軸承的實時振動波形。在有效值電路中，信號經處理后得到與被測軸承加速度相應的有效值電壓，該電壓經對數電路處理后與有效值（dB）對應，并指示出被測軸承實時振動加速度分貝值（dB）。

3.4 檢測技術

3.4.1 動態分析

通過轉速的變化，檢測到被測量軸承的振動值和軸承振動頻率波形及峰值的變化情況，可以進行軸承產品在不同轉速條件下的振動值的動態分析，為研發高速低噪音球軸承產品提供優化設計、工藝參數調整等方面的分析數據，為技術人員提供設計依據。

3.4.2 溫升檢測

該高速軸承振動檢測儀可以準確掌握軸承產品在不同轉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間、轉速、油脂等不定參數下運轉時溫升的變化情況，這樣可以模擬用戶的不同工況進行噪聲——溫升的跟蹤和監控。

4 應用效果

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

表1 6312軸承在S0912和高速振動儀檢測時的對比值/dB

5 結束語

該高速振動檢測儀在不同轉速狀態下測值穩定，同等條件下與S0912儀器對比，測值誤差為0.1dB，同時可以模擬用戶工況轉速對軸承進行振動實測及分析，以按照用戶不同的電機極速進行專用配貨，滿足用戶的使用要求。該儀器自投入使用以來，已連續檢測20余種規格、6 000余套產品，為滿足用戶的使用要求及連接制造廠商和用戶之間的標準提供了強有力的保障。

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.