高速电机轴承振动检测仪的研制

李 香，洪 杨

（1. 瓦房店轴承集团有限责任公司，辽宁 瓦房店 116300；2.哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨150036）

高速电机轴承振动检测仪的研制

李 香1，洪 杨2

（1. 瓦房店轴承集团有限责任公司，辽宁 瓦房店 116300；2.哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨150036）

针对3 000~6 000 r/min的深沟球轴承的检测技术要求，研发了一种高转速的轴承振动检测仪，填补了业内高速电机轴承振动检测技术的空白，为高速电机轴承的成功生产提供了强有力的动态性能检测保障。关键词：深沟球轴承；电机；高速轴承振动检测仪；电主轴；加速度

1 前言

轴承振动检测仪在轴承行业应用比较普遍，轴承制造厂一般根据产品尺寸大小分别选用S0910和S0912两种轴承振动检测仪器，对其所生产的轴承进行振动值及异音检测，用以保证产品符合相关振动标准要求。

近年来，随着电机行业突飞猛进的发展，用户对为之配套的电机轴承标准要求越来越高，轴承工况转速由1 500r/min上升到3 000r/min，目前电机行业一些知名公司已经将工况转速提升到4 000~10 000r/min，常规的电机轴承产品已经远远不能满足用户的使用要求。轴承制造厂目前所使用的振动检测仪规定，S0910主轴转速为1 800r/min，S0912的主轴转速为1 000r/min，按照目前国家、行业标准规定的轴承出厂前的振动检测速度已远不能满足用户的需求，因此，制造厂商在根据用户需求生产高转速电机轴承的同时，也急需研制出一种满足高转速电机轴承振动检测的仪器。

2 高速轴承振动检测仪的组成

由示波器、变频器、测振电箱、主轴、底座、测振传感器及加压装置等组成，见图 1。

图1 高速振动检测仪的组成

3 总体方案设计及检测技术

3.1 主要技术指标

（1）测量轴承尺寸范围：内径φ30~φ80mm。

（2）测值范围 ：0~100dB（三挡：0~40 dB、30~70 dB、60~100 dB）。

（3）主轴转速：0~12 000r/min。

（4）轴向加载：80~200N。

（5）供电电源：

电主轴380V，三相，4.5kW。

冷却水泵380V, 50Hz ,180W。

测量放大器220V,50Hz。

（6）功率消耗：约5kW。

（7）环境温度：5~40℃。

3.2 部件说明

3.2.1 主轴

使用高速静音电主轴（用于高速振动检测仪主轴结构的构成主体）取代轴瓦式结构。在主轴的设计中，选用P4级低噪音陶瓷球DT结构的角接触球轴承，电主轴转速为0~12 000r/min，通过变频调速的方式，可以满足在不同的转速条件下检测轴承性能的要求。

3.2.2 变频调速器

电主轴采用变频器进行转速调整，电主轴转速直接在操作面板上显示，这样可以在操作面板通过调整，选择到不同的转速值，即数字显示电主轴转速界面。

3.2.3 轴向加载装置

设定可调轴向载荷为80~200N。轴向加载装置是借用S0910轴承振动检测仪的轴向加压装置，即通过轴向载荷推力器弹簧的调整，实现不同尺寸段的轴向载荷的加载检测。

3.2.4 传感器

本仪器所用传感器系压电陶瓷传感器，将拾取的轴承外圈径向振动转变为电信号输出，其输出的电信号与轴承外圈的径向振动大小成正比。3.2.5 测量放大器

其功能是将传感器输入的电信号经过放大、滤波、检波和示值等电路，然后送入表头示值，扬声器监听和示波器显示。

3.2.6 冷却水箱

通过冷却泵将冷却水进行循环，对电主轴进行冷却，防止电主轴产生温升，影响测量精度和电主轴的使用寿命。

3.3 工作原理

将被测轴承放在测量主轴的心轴上，释放轴向加载装置对被测轴承进行轴向加载，调整测量传感器的测量位置和加载力，待调整到位后启动主轴进行振动检测。在此状态下，传感器所测量的电信号经过电箱的前置放大器和主放大器后，输送给带通滤波器，带通滤波器将传感器测得的电信号中50Hz~10kHz频率范围的信号分别送至有效值电路和峰值电路、示波器电路和监听电路。监听电路将信号放大后，推动扬声器发出被测轴承实时的振动噪音，示波电路将信号放大后，在示波器上显示被测轴承的实时振动波形。在有效值电路中，信号经处理后得到与被测轴承加速度相应的有效值电压，该电压经对数电路处理后与有效值（dB）对应，并指示出被测轴承实时振动加速度分贝值（dB）。

3.4 检测技术

3.4.1 动态分析

通过转速的变化，检测到被测量轴承的振动值和轴承振动频率波形及峰值的变化情况，可以进行轴承产品在不同转速条件下的振动值的动态分析，为研发高速低噪音球轴承产品提供优化设计、工艺参数调整等方面的分析数据，为技术人员提供设计依据。

3.4.2 温升检测

该高速轴承振动检测仪可以准确掌握轴承产品在不同转速条件下的温升变化,并配置了手持式红外线测温仪，便于掌握轴承在不同时间、转速、油脂等不定参数下运转时温升的变化情况，这样可以模拟用户的不同工况进行噪声——温升的跟踪和监控。

4 应用效果

该高速轴承振动检测仪的成功研制，与原检测仪S0912的测量结果几乎相同（见表 1），并提高了轴承转速的检测范围（见表 2）。

表1 6312轴承在S0912和高速振动仪检测时的对比值/dB

5 结束语

该高速振动检测仪在不同转速状态下测值稳定，同等条件下与S0912仪器对比，测值误差为0.1dB，同时可以模拟用户工况转速对轴承进行振动实测及分析，以按照用户不同的电机极速进行专用配货，满足用户的使用要求。该仪器自投入使用以来，已连续检测20余种规格、6 000余套产品，为满足用户的使用要求及连接制造厂商和用户之间的标准提供了强有力的保障。

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，高级工程师.