CN105067106B - 一种中介轴承振动信号采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种中介轴承振动信号采集方法属于检测技术领域，涉及一种中介轴承振动信号采集方法。该方法采用加速度传感器采集中介轴承振动信号和特制的传感器安装扣环，传感器安装扣环由结构完全对称的两个左、右半扣环构成；将加速度传感器安装在传感器安装扣环上，以减小传感器安装对转子轴带来的不平衡的影响。采集方法是先确定传感器安装扣环结构尺寸，然后安装加速度传感器，最后，采集中介轴承振动信号。本发明完善了加速度传感器的安装方式，该方法可准确采集中介轴承振动信号，提高了信号的信噪比，为中介轴承的故障诊断和状态监测提供数据，为后续监测和诊断工作带来极大便利。

Description

一种中介轴承振动信号采集方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种中介轴承振动信号采集方法。

背景技术

中介轴承被广泛应用于各种机械设备中，如航空发动机的双转子试验台就是采用中介轴承的支承方式。中介轴承的性能好坏直接影响整台设备的工作状态，很有必要对其进行状态监测，及时诊断出存在的故障，这依赖于准确的信号采集。廖明夫等人于2013年11月在航空动力学报，期刊号11-2297/V，发表“航空发动机中介轴承的故障特征与诊断方法”中指出：目前中介轴承振动信号的采集采用加速度传感器测量承力机匣的振动，从所测的振动信号中分析中介轴承的故障特征信息以此来诊断中介轴承的故障，但所测信号中包含大量的背景振动，而且中介轴承故障所产生的激振力传递路线很长，所产生的振动与背景振动相比非常弱，可能被淹没。

航空发动机双转子试验台采用中介轴承的支承方式，中介轴承用于连接高、低压转子轴，其外圈、内圈分别与高、低压转子轴同步旋转，若在远离中介轴承的位置检测振动信号，中介轴承的故障信号信噪比极低，且不易直接在中介轴承外圈直接安装传感器，这给后续的诊断工作带来很大困难，因此亟需提出一种能直接采集中介轴承振动信号的方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，发明了一种中介轴承振动信号采集方法，为保证数据采集的准确性，克服由于轴承内外圈同时旋转带来的传感器不易布置的难点，针对轴承座采集振动信号信噪比低的特点，发明了一种可直接采集中介轴承振动信号的方法。

本发明采用的技术方案是一种中介轴承振动信号采集方法，其特征在于，该方法采用加速度传感器采集中介轴承振动信号和特制的传感器安装扣环，传感器安装扣环由结构完全对称的两个左、右半扣环构成；将加速度传感器安装在传感器安装扣环上，以减小传感器安装对转子轴带来的不平衡的影响；采集方法的具体步骤如下：

1)确定传感器安装扣环结构尺寸

根据被测的中介轴承的结构尺寸确定传感器安装扣环结构尺寸，中介轴承由中介轴承滚动体20、中介轴承外环21和中介轴承内环22组成；传感器安装扣环的左、右半扣环6、4的内径与中介轴承外环21的直径相同，左、右半扣环6、4的宽度与中介轴承宽度相同；在左、右半扣环6、4上、下部位各有一个矩形凸台，矩形凸台中心加工有通孔；在左、右半扣环6、4的外径水平中心处对称铣出两个平面，在两个平面的水平中心处分别加工出1号、2号螺纹孔14、18；

2)安装加速度传感器

先将中介轴承安装固定到低压转子轴3的右端部，中介轴承外环21装在高压转子盘7的左部内腔中，高压转子盘7固定在高压转子轴5上与高压转子轴5一起转动；传感器安装扣环的左、右半扣环6、4扣装在高压转子轴5上，并用上、下螺栓16、17分别穿过左、右半扣环6、4矩形凸台上的通孔，将左、右半扣环6、4紧固在高压转子轴5上；1号加速度传感器15通过螺纹连接被固定在半扣环6的1号螺纹孔14中；2号加速度传感器19通过螺纹连接被固定在半扣环4的2号螺纹孔18中；

3)采集中介轴承振动信号

将1号、2号加速度传感器15、19的引线紧贴着高压转子盘7连接到电刷8外圈引线上，电刷8的外圈通过螺栓固定于试验台基座2上，电刷8外圈引线连接到数据采集板卡11上，电刷8内圈与高压转子轴5通过螺钉紧固在一起，两者同步旋转；采集得到的振动信号通过数据采集板卡箱12上传到PC机13中；检测时，打开PC机13，启动高、低压转子轴驱动电机1、10旋转低、高压转子轴，使中介轴承的内、外环以不同的速度旋转，运行数据采集程序采集旋转产生的振动，振动信号数据被上传至PC机13进行分析处理。

本发明的有益效果是完善了加速度传感器的安装方式，发明了一种中介轴承振动信号直接采集的方式，该方法可准确采集中介轴承振动信号，提高了信号的信噪比，为后续监测和诊断工作带来极大便利。

附图说明

图1为本发明中介轴承振动信号采集装置图，图2为传感器安装扣环截面图。其中，1-低压转子轴驱动电机,2-试验台基座,3-低压转子轴,4-右半扣环，5-高压转子轴,6-左半扣环,7-高压转子盘,8-电刷,9-右轴承座,10-高压转子轴驱动电机,11-左轴承座,12-数据采集板卡机箱,13-PC机，14-1号螺纹孔，15-1号加速度传感器，16-上螺栓，17-下螺栓，18-2号螺纹孔，19-2号加速度传感器，20-中介轴承滚动体,21-中介轴承外环，22-中介轴承内环。

具体实施方式

下面结合说明书附图和技术方案对本发明做进一步阐述。

本发明一种中介轴承振动信号采集方法，其工作原理是：传感器安装扣环随高压转子轴同步旋转，加速度传感器通过螺纹孔固定于传感器安装扣环上，加速度传感器的引线连接到电刷外圈接线处，电刷内圈通过螺钉固定于高压转子轴，同高压转子轴同步旋转。电刷外圈通过螺栓固定于试验台基座2上，电刷外圈引线连接到数据采集板卡箱12，采集得到的振动信号通过数据板卡机箱12中的数据采集板卡上传到PC机13，进行分析处理。

如图1、图2所示：低、高压转子轴驱动电机1,10安装在试验台基座2上,装有低压转子轴3的左轴承座11安装在试验台基座2的左部，低压转子轴3的一端与低压转子轴驱动电机1的输出轴连接；装有高压转子轴5的右轴承座9安装在试验台基座2右部，高压转子轴5右端与高压转子轴驱动电机10的输出轴连接。实例中的中介轴承型号为NU1013,中介轴承的内环22安装固定在低压转子轴3的右端与低压转子轴3同速旋转。中介轴承外环21装在高压转子盘7的左部内腔中，高压转子盘7固定在高压转子轴5上与高压转子轴5一起转动；传感器安装扣环的左、右半扣环6、4扣装在高压转子轴5上，并用上、下螺栓16、17将左、右半扣环6、4紧固在高压转子轴5上，使其一起转动。1号加速度传感器15、2号加速度传感器19通过螺纹对称安装在在传感器左、右半扣环6、4上的1号、2号螺纹孔14、18中。1、2号加速度传感器15、19的引线沿着高压转子盘7连接至电刷8外圈引线上，电刷8的外圈通过螺栓固定于试验台基座2上，再将电刷8外圈引线连接到数据采集板卡机箱12上，数据采集板卡箱与PC机13连接。

检测时，打开PC机13，启动高、低压转子轴驱动电机1、10旋转低、高压转子轴，使中介轴承的内、外环以不同的速度旋转，运行数据采集程序采集旋转产生的振动，振动信号数据被上传至PC机13进行分析处理。

本发明采集航发动机中介轴承试验台中介轴承的振动信号，为中介轴承的故障诊断和状态监测提供数据。

Claims (1)

1.一种中介轴承振动信号采集方法，其特征是，该方法采用加速度传感器采集中介轴承振动信号和特制的传感器安装扣环，传感器安装扣环由结构完全对称的两个左、右半扣环构成；将加速度传感器安装在传感器安装扣环上，以减小传感器安装对转子轴带来的不平衡的影响；采集方法的具体步骤如下：

1）确定传感器安装扣环结构尺寸

根据被测的中介轴承的结构尺寸确定传感器安装扣环结构尺寸，中介轴承由中介轴承滚动体（20）、中介轴承外环（21）和中介轴承内环（22）组成；传感器安装扣环的左、右半扣环（6、4）的内径与中介轴承外环（21）的直径相同，左、右半扣环（6、4）的宽度与中介轴承宽度相同；在左、右半扣环（6、4）上、下部位各有一个矩形凸台，矩形凸台中心加工有通孔；在左、右半扣环（6、4）的外径水平中心处对称铣出两个平面，在两个平面的水平中心处分别加工出1号、2号螺纹孔（14、18）；

2）安装加速度传感器

先将中介轴承安装固定到低压转子轴（3）的右端部，中介轴承外环(21)装在高压转子盘(7)的左部内腔中，高压转子盘（7）固定在高压转子轴（5）上与高压转子轴（5）一起转动；传感器安装扣环的左、右半扣环（6、4）扣装在高压转子轴（5）上，并用上、下螺栓（16、17）分别穿过左、右半扣环（6、4）矩形凸台上的通孔，将左、右半扣环（6、4）紧固在高压转子轴（5）上；1号加速度传感器（15）通过螺纹连接被固定在半扣环（6）的1号螺纹孔（14）中；2号加速度传感器（19）通过螺纹连接被固定在半扣环（4）的2号螺纹孔（18）中；

3）采集中介轴承振动信号

将1号、2号加速度传感器（15、19）的引线紧贴着高压转子盘（7）连接到电刷（8）外圈引线上，电刷（8）的外圈通过螺栓固定于试验台基座（2）上，电刷（8）外圈引线连接到数据采集板卡机箱（12）上，电刷（8）内圈与高压转子轴（5）通过螺钉紧固在一起，两者同步旋转；采集得到的振动信号通过数据采集板卡机箱（12）中的数据采集板卡上传到PC机（13）中；

检测时，打开PC机（13），启动高、低压转子驱动电机（1、10）旋转低、高压转子轴，使中介轴承的内、外环以不同的速度旋转产生振动，运行数据采集程序，采集得到的振动信号数据被上传至PC机（13）进行分析处理。