CN104391046A - 基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法 - Google Patents

Abstract

基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法，先对正常状态下的滚动轴承进行加润滑脂处理后，通过轴承套安装到转轴上，将声发射传感器安装到轴承套上，进行声发射信号采集，然后对采集到的声发射信号进行带通滤波处理，提取时域参数，再卸下滚动轴承，改变润滑脂的加入量，获取不同脂量与所提取的声发射信号时域参数的对应关系；再改变转轴的转速，获取不同转速下，脂量与所提取的声发射信号时域参数之间的对应关系；最后对比不同转速下，脂量与所提取的声发射信号时域参数之间的对应关系，获取最优的滚动轴承润滑脂加脂区间，本发明为滚动轴承润滑过程中润滑脂量的确定提供了科学的依据，具有很好的工程应用价值。

Description

基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法

技术领域

本发明属于机械测试技术领域，具体涉及基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法。

背景技术

滚动轴承作为旋转机械的关键部件，在工程机械中起着十分关键的作用。而轴承损伤是旋转机械故障的主要诱因，因此，有效的检测轴承的状态是保证旋转机械正常运行的必要手段。而滚动轴承的运行状态的好坏与润滑状况密切相关，轴承能否正常运行主要因素之一取决于轴承的润滑是否适当。由于目前较常用的轴承检测方法主要基于振动检测，而无法有效检测轴承的润滑状态。此外，轴承的加脂润滑处理主要依据现场工人的经验进行，缺乏科学的加脂量标准区间。因此，合理的进行轴承前期润滑处理，有效的检测轴承的润滑状态，对保证滚动轴承的正常运行具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法，为滚动轴承润滑过程中润滑脂量的确定提供了科学的依据。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法，包括以下步骤：

第一步，对正常状态下的滚动轴承进行加润滑脂处理后，通过轴承套安装到转轴上，在转轴转动过程中滚动轴承的内圈旋转，外圈固定不动，对轴承套在轴向施加500N的载荷，将声发射传感器安装到轴承套上，声发射传感器探头紧固在轴承套表面，并在探头的凹陷中填充耦合剂；

第二步，利用高速数据采集卡并通过声发射数据采集系统以2MHz的采样率进行声发射信号采集；

第三步，对采集到的声发射信号进行通带为50-100KHz的带通滤波处理，并从声发射信号中提取时域参数，时域参数包括事件数、峰值、标准差、峭度、振铃计数、能量、有效值；

第四步，卸下滚动轴承，确认滚动轴承状态正常后，洗净，改变第一步中的润滑脂的加入量，在其他条件不改变的情况下，进行第二步数据采集以及第三步时域参数提取，获取不同脂量与所提取的声发射信号时域参数的对应关系；

第五步，改变转轴的转速，重复以上四步，获取不同转速下，脂量与所提取的声发射信号时域参数之间的对应关系；

第六步，对比不同转速下，脂量与所提取的声发射信号时域参数之间的对应关系，三种转速下声发射信号的有效值、振铃计数及能量在同一脂量区间均呈现出减小的区间，该区间即为最优的滚动轴承润滑脂加脂区间。

本发明的有益效果为：本方法通过基于声发射的滚动轴承润滑状态检测，为滚动轴承润滑过程中润滑脂量的确定提供了科学的依据，避免了依靠经验的粗略选取造成的轴承润滑不当的问题，具有很好的工程应用价值。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为实施例基于声发射的相关对应关系，其中(a)为不同转速下脂量与所提取的声发射信号事件数之间的对应关系；(b)为脂量与所提取的声发射信号峰值之间的对应关系；(c)为脂量与所提取的声发射信号标准差之间的对应关系；(d)为脂量与所提取的声发射信号峭度之间的对应关系；(e)为脂量与所提取的声发射信号振铃计数之间的对应关系；(f)为脂量与所提取的声发射信号能量之间的对应关系；(g)为脂量与所提取的声发射信号有效值之间的对应关系。

图3为实施例基于振动检测的相关对应关系，其中(a)为不同转速下脂量与所提取的振动信号有效值之间的对应关系；(b)为脂量与所提取的振动信号峰值之间的对应关系；(c)为脂量与所提取的振动信号标准差之间的对应关系；(d)为脂量与所提取的振动信号峭度之间的对应关系。

具体实施方式

下面以Y6308滚动轴承为例，结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法，包括以下步骤：

第一步，对正常状态下的滚动轴承进行加润滑脂处理后，通过轴承套安装到转轴上，在转轴转动过程中滚动轴承的内圈旋转，外圈固定不动，对轴承套在轴向施加500N的载荷，以保证滚动轴承在运行过程中的稳定性，将KISTLER 8152B型声发射传感器安装到轴承套上，声发射传感器探头使用螺钉紧固在轴承套表面，并在探头的凹陷中填充耦合剂，以排除探头和轴承套之间的空气，防止高频声发射信号的快速衰减；

第二步，利用PCI-9812数据采集卡并通过采用LABVIEW编写的数据采集系统以2MHz的采样率对滚动轴承进行声发射信号采集；

第三步，对采集到的声发射信号进行通带为50-100KHz的带通滤波处理，并从声发射信号中提取时域参数，时域参数包括事件数、峰值、标准差、峭度、振铃计数、能量、有效值；

第四步，卸下滚动轴承，确认轴承状态正常后，洗净，改变第一步中润滑脂的使用量，在其他实验条件不改变的情况下，进行第二步数据采集以及第三步时域参数提取，获取不同脂量与时域参数之间的对应关系；

第五步，改变转轴的转速，重复以上四步，获取不同转速下，脂量与时域参数之间的对应关系，如图2所示；

第六步，对比不同转速下，脂量与声发射信号有效值、振铃计数以及能量时域参数之间的对应关系，三种转速下声发射信号的有效值、振铃计数及能量在同一脂量区间均呈现出减小的区间，该区间即为最优的滚动轴承润滑脂加脂区间，说明由于滚动轴承在这一区间的润滑状态良好使得轴承运行中释放出的声发射信号的能量降低，由以上各指标曲线图可看出脂润滑滚动轴承存在一个最佳的加脂量区间即6.71-10.7g，此区间与洛轴集团6308滚动轴承实际生产中采用的加脂量经验区间相吻合，从而证明了声发射技术用于滚动轴承最优润滑区间确定的可行性。

下面结合振动检测法进行润滑状态检测：在第一步工艺条件不改变的情况下，将PCB 608A11型振动加速度传感器通过磁效应吸附在轴承套上，采用PCI-9812数据采集卡，通过Labview编写的数据采集系统以10KHz的采样率对滚动轴承进行振动信号采集，从振动信号中提取的时域参数有效值、峰值、标准差以及峭度与润滑脂量及转速的对应关系，如图3所示，从图3可以看出，振动信号的以上各个时域指标在不同转速下均无明显规律，因此无法采用振动分析来实现滚动轴承润滑脂脂量的优化选取。

综合上述分析可得出：对滚动轴承加入不同量润滑脂的润滑状态检测实验中，振动加速度信号无明显规律，而声发射信号对滚动轴承不同润滑状态的检测具有很好的灵敏度，此外，基于声发射的特征参数分析的可实现最优加脂区间的确定。滚动轴承加脂量越靠近最优加脂区间，其润滑状态越好。对比表明，本方法为滚动轴承润滑过程中润滑脂量的确定提供了科学依据，避免了依靠经验的粗略选取，具有很好的工程应用价值。

Claims (1)

1.基于声发射的滚动轴承最优润滑脂量确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，对正常状态下的滚动轴承进行加润滑脂处理后，通过轴承套安装到转轴上，在转轴转动过程中滚动轴承的内圈旋转，外圈固定不动，对轴承套在轴向施加500N的载荷，将声发射传感器安装到轴承套上，声发射传感器探头紧固在轴承套表面，并在探头的凹陷中填充耦合剂；

第二步，利用高速数据采集卡并通过声发射数据采集系统以2MHz的采样率进行声发射信号采集；

第三步，对采集到的声发射信号进行通带为50-100KHz的带通滤波处理，并从声发射信号中提取时域参数，时域参数包括事件数、峰值、标准差、峭度、振铃计数、能量、有效值；

第四步，卸下滚动轴承，确认滚动轴承状态正常后，洗净，改变第一步中的润滑脂的加入量，在其他条件不改变的情况下，进行第二步数据采集以及第三步时域参数提取，获取不同脂量与所提取的声发射信号时域参数的对应关系；

第五步，改变转轴的转速，重复以上四步，获取不同转速下，脂量与所提取的声发射信号时域参数之间的对应关系；

第六步，对比不同转速下，脂量与所提取的声发射信号时域参数之间的对应关系，三种转速下声发射信号的有效值、振铃计数及能量在同一脂量区间均呈现出减小的区间，该区间即为最优的滚动轴承润滑脂加脂区间。