BVT-8型多功能軸承振動測量儀

曹茂來，魏劍波，王進漢，張衛明，平曉明

(杭州軸承試驗研究中心有限公司，杭州 310022)

滾動軸承作為各類機械中廣泛應用的基礎件，其各項技術性能直接影響整機的性能，其中振動性能是軸承重要的性能指標之一。隨著我國軸承振動測量新國標和行業標準的發布，對軸承振動測量的轉速、載荷等測量技術條件有了新的要求。然而，現有的BVT-1A，BVT-5，SO910-Ⅲ型等速度(加速度)振動測量儀基于原國家標準進行設計，無法達到新的國家標準GB/T 24610—2009所要求的測試技術條件。為此，依據新國家標準對軸承振動測量技術方法的要求，研發了BVT-8型多功能軸承振動測量儀，以滿足不同軸承用戶對于振動速度和振動加速度的測試需求。

1 振動測量原理

振動測量原理如圖1所示，被測軸承安裝在芯軸上，內圈旋轉，徑向和軸向加載裝置對外圈施加測量載荷，通過速度或加速度傳感器采集軸承振動信號并轉化為電信號，經放大、濾波、檢波和示值等電路處理后由表頭示值。

圖1 測量原理圖

2 測量儀的結構和主要技術參數

BVT-8型多功能軸承振動測量儀可用于深溝球軸承、角接觸球軸承、調心滾子軸承、圓錐滾子軸承和圓柱滾子軸承的振動測量。

測量儀的結構如圖2所示。主要由液體靜壓主軸及其驅動系統、加載系統、測量系統組成，主要技術參數見表1。

表1 主要技術參數

1─機架；2─徑向加載裝置；3─傳感器；4─加速度測量放大器；5─速度新標準測量放大器；6─速度老標準測量放大器；7─液體靜壓主軸；8─傳感器調整裝置；9─軸向加載裝置;10─主軸電動機；11─供油系統

3 主要部件

3.1 液體靜壓主軸

主軸的徑向和軸向均采用液體靜壓軸承支承，具有剛性好、旋轉精度高、運轉平穩、發熱量小、抗振性強和使用壽命長等特點。主軸由1.1kW的三相異步電動機通過多楔帶傳動，變頻器無極調速，可滿足不同型號軸承的測試要求，最高轉速可達到1 800 r/min。泵站提供5#主軸油潤滑，供油壓力為1.5～2.0 MPa。液體靜壓主軸原理如圖3所示，主軸和油泵電動機的電氣原理如圖4所示。

1—電動機；2—粗過濾器；3—油泵；4—溢流閥；5—壓力表；6—精過濾器；7—壓力繼電器；8—多楔帶輪；9—主軸；10—靜壓軸承

圖4 主軸和油泵電動機電氣原理圖

3.2 加載裝置

軸向、徑向加載裝置均為氣缸-彈簧加載形式，加載與卸載動作由二位四通手動換向閥的換向實現，進氣壓力約0.4 MPa，氣動原理如圖5和圖6所示。軸向載荷在0～2 500 N范圍內可調，通過3個加載柱將載荷均勻施加到被測軸承的外圈端面上；徑向載荷在0～1 000 N范圍內可調，通過加載塊將載荷施加于被測軸承的外圈表面。

1─空氣過濾器；2─減壓閥；3─油霧器；4─換向閥；5─滑體支座；6─V形塊；7─加載柱；8─加載盤；9─活塞桿；10─氣缸；11─滑體；12─手輪

1─空氣過濾器；2─減壓閥；3─油霧器；4─換向閥；5─加載塊；6─活塞桿；7─缸體；8─手輪；9─滑塊；10─滑體；11─鎖緊螺釘；12─支架

3.3 測量系統

測量放大器分為速度測量放大器(圖7)和加速度測量放大器(圖8)，采用數字式數據處理方法及噪聲判斷，解決軸承振動檢測問題。傳感器采集的振動信號輸入到前置放大器，經過變壓器與傳感器輸出阻抗匹配，并通過放大器電路將傳感器拾取到的電信號放大到一定電平。

圖7 速度測量放大器原理

圖8 加速度測量放大器原理

速度傳感器采用永磁電動式傳感器，具有測力小、諧振頻率高、頻響特性好的優點。傳感器測頭與軸承外圈接觸，將軸承徑向振動速度量轉換為與之成正比的電信號。速度測量放大器設有諧波電路，以濾除主軸旋轉和軸承安裝偏心產生的低頻干擾信號，面板上的3塊表頭可同步顯示低、中、高3個頻帶內的軸承振動速度均方根值。

加速度傳感器選用YD-1型，軸承振動加速度級為

(1)

式中:L為振動加速度級，dB；ax為某一頻率范圍內振動加速度均方根值或軸承振動加速度峰值，m/s2；a0為參考加速度值，取9.81×10-3m/s2。

放大器中設置有定值電路，可供快速測量使用；校對電路用于校對測量放大器；監聽裝置揚聲器可供操作者對軸承振動的異常噪聲進行監控。另外，輸出接口可與其他分析儀器對接，以進一步分析測試數據。

4 測量試驗

選取國產軸承6208-2RS和30211各5套，分別采用目前技術比較成熟的BVT-1A和BVT-6與BVT-8進行對比測量分析，結果見表2和表3。分析測量數據可知：在相同試驗條件下，由于儀器基礎振動的影響，BVT-8軸承測振儀的測值會略大于BVT-1A和BVT-6測振儀的測值，但不影響軸承的振動評判，6028-2RS仍屬于V4級，30211仍屬于V1級，表明BVT-8振動測量儀的測量結果符合軸承的實際振動水平。

表2 6208振動測量結果(軸向加載150 N，轉速1 500 r/min)

表3 30211振動測量結果(軸向加載400 N，轉速900 r/min)

5 結束語

BVT-8型多功能軸承振動測量儀結構緊湊，操作簡便。可分別進行軸承速度振動測量和加速度振動測量，測值直觀準確，測量數據與實際的軸承水平相吻合，可供軸承生產廠家自檢或軸承用戶挑選軸承使用，目前已經推廣應用到30余家軸承生產和使用單位，反饋效果良好。