CN106248380A - 一种轴承寿命预测试验方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承寿命预测试验方法及其系统，属于轴承寿命试验技术领域，方法步骤包括：步骤一、试验前检查，保证试验前条件一致性，选择符合试验要求的数据采集设备，检查试验台的数据采集设备安装，各个试验轴承相同无破裂损坏；步骤二、试验数据采集，开启油泵进行润滑，启动试验台，加满载荷后开启数据采集设备,采集数据发送到控制器；步骤三、试验数据的处理，由控制器进行数据预处理、数据分类、数据计算和图标绘制，控制器的输出结论发送到人机交互模块进行显示。本发明通过在试验一致性条件的前提下进行试验，解决了轴承寿命预测中规范不完善、细节不遵循的问题，具有试验条件完善，试验数据正确、整齐，分析结果准确率高的优点。

Description

一种轴承寿命预测试验方法及其系统

技术领域

本发明属于轴承寿命试验技术领域，涉及轴承寿命预测方向，具体涉及一种轴承寿命预测试验方法及其系统。

背景技术

滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架等组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈的作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体在内圈和外圈之间滚动，承受和传递载荷；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落与相互碰撞，引导滚动体旋转和改善轴承内部润滑。

滚动轴承是各类机械传动系统中最重要的部件之一，而且也是较易损坏的部件。实践表明，大量机械设备中传动系统的失效在很大比例上是由于滚动轴承首先疲劳损坏而引起的。所以，正确预测滚动轴承寿命是确保机械传动系统正常工作的关键。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种轴承寿命预测试验方法及其系统，通过在试验台上安装数据采集传感器，在试验一致性条件的前提下进行试验，解决了轴承寿命预测中规范不完善、细节不遵循的问题，具有试验条件完善，试验数据正确、整齐，分析结果准确率更高的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种轴承寿命预测试验方法，所述方法步骤包括：步骤一、试验前检查，保证试验前条件一致性，选择符合试验要求的数据采集设备，检查试验台的数据采集设备安装，各个试验轴承相同无破裂损坏，确定各个试验轴承的条件一致性；步骤二、如果试验前条件一致，试验数据采集，开启油泵进行润滑，启动试验台，加满载荷后开启数据采集设备,采集振动信号、温度信号、噪声信号相关数据，检测转速和环境温度数据，采集数据发送到控制器；步骤三、试验数据的处理，试验数据发送到控制器，由控制器进行数据预处理、数据分类、数据计算和图标绘制，控制器的输出结论发送到人机交互模块进行显示。

上述试验方法中，所述方法步骤一中的试验前条件一致性包括数据采集设备的选择及安装位置相同、润滑剂种类及使用方式相同和试验轴承的质量相同。所述方法步骤二中的试验数据包括轴承的温度数据、试验环境温度数据、轴承的转速数据、加速度数据和噪声数据，记录轴承转动时间。所述方法步骤二中的试验数据采集包括停机检查，试验台达到停机阈值条件停机进行停机检查，记录停机时间和检查类别。所述方法步骤二中设有试验停止条件，试验停止条件和停机阈值是相关联的，达到试验停止条件，试验台停止工作，停止数据采集，进行数据结论分析。所述方法步骤三的分析结论包括试验轴承的寿命、轴承的相关因素数据关系图标、轴承的正常工作时间和故障出现时间、轴承的建议使用时间。

一种轴承寿命预测试验系统，所述轴承寿命预测试验系统包括试验台、数据采集模块、控制器和人机交互模块，试验轴承放置在试验台进行试验，数据采集安装在试验台和轴承上用来检测轴承运转时的数据信息，数据采集模块连接到控制器，控制器对数据采集模块发送的信息进行分析处理显示在人机交互模块。所述数据采集模块设有连接控制器的温度传感器、转速传感器、加速度传感器和噪声传感器，试验轴承上根据润滑剂的种类选择安装位置用来检测轴承运转时的温度，试验台上安装温度传感器用来检测环境温度。所述控制器中设有数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元，控制器接收信号数据后依次经过数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元。所述人机交互模块包括输入键盘、显示屏和存储器，输入键盘连接控制器的输入端，显示屏连接控制器，存储器连接控制器用来存储试验数据和所需录入数据。

本发明有益效果是:本发明提供的一种轴承寿命预测试验方法，本方法中主要针对现有寿命预测试验中，试验条件不统一，试验要求不完备，提出了试验条件一致性，试验前，试验中都要进行试验条件的检查、记录和确认，统计试验数据进行寿命分析。通过在试验台上安装数据采集传感器，在试验一致性条件的前提下进行试验，解决了轴承寿命预测中规范不完善、细节不遵循的问题，具有试验条件完善，试验数据正确、整齐，分析结果准确率更高的优点。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的轴承寿命预测试验方法的流程示意图。

图2是本发明的具体实施方式的轴承寿命预测试验系统的工作原理框图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明提供的一种轴承寿命预测试验方法，本方法中主要针对现有寿命预测试验中，试验条件不统一，试验要求不完备，提出了试验条件一致性，试验前，试验中都要进行试验条件的检查、记录和确认，统计试验数据进行寿命分析。

一种轴承寿命预测试验方法，所述方法步骤包括：步骤一、试验前检查，保证试验前条件一致性，选择符合试验要求的数据采集设备，检查试验台的数据采集设备安装，各个试验轴承相同无破裂损坏，确定各个试验轴承的条件一致性；步骤二、试验数据采集，开启油泵进行润滑，启动试验台，加满载荷后开启数据采集设备,采集振动信号、温度信号、噪声信号相关数据，检测转速和环境温度数据，采集数据发送到控制器；步骤三、试验数据的处理，试验数据发送到控制器，由控制器进行数据预处理、数据分类、数据计算和图标绘制，控制器的输出结论发送到人机交互模块进行显示。

方法步骤一中的试验前条件一致性包括数据采集设备的选择及安装位置相同、润滑剂种类及使用方式相同和试验轴承的质量相同。所述方法步骤二中的试验数据包括轴承的温度数据、试验环境温度数据、轴承的转速数据、加速度数据和噪声数据，记录轴承转动时间。所述方法步骤二中的试验数据采集包括停机检查，试验台达到停机阈值条件停机进行停机检查，记录停机时间和检查类别。所述方法步骤二中设有试验停止条件，试验停止条件和停机阈值是相关联的，达到试验停止条件，试验台停止工作，停止数据采集，进行数据结论分析。所述方法步骤三的分析结论包括试验轴承的寿命、轴承的相关因素数据关系图标、轴承的正常工作时间和故障出现时间、轴承的建议使用时间。

一种轴承寿命预测试验系统，所述轴承寿命预测试验系统包括试验台、数据采集模块、控制器和人机交互模块，试验轴承放置在试验台进行试验，数据采集安装在试验台和轴承上用来检测轴承运转时的数据信息，数据采集模块连接到控制器，控制器对数据采集模块发送的信息进行分析处理显示在人机交互模块。所述数据采集模块设有连接控制器的温度传感器、转速传感器、加速度传感器和噪声传感器，试验轴承上根据润滑剂的种类选择安装位置用来检测轴承运转时的温度，试验台上安装温度传感器用来检测环境温度。所述控制器中设有数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元，控制器接收信号数据后依次经过数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元。所述人机交互模块包括输入键盘、显示屏和存储器，输入键盘连接控制器的输入端，显示屏连接控制器，存储器连接控制器用来存储试验数据和所需录入数据。

具体方法步骤内容：步骤一、试验前检查，检查试验机的相关传感器安装、各个试验轴承选择方式相同，确定各个待试验轴承的条件一致性。试验前，确定试验数据采集模块的安装情况，数据采集模块采集轴承转动是的振动信号、温度信号及噪声信号，数据采集模块中设置了加速度传感器、温度传感器和噪声传感器进行轴承转动试验数据的检测(本发明中主要试验对象是滚动轴承)。加速度传感器可以有效地感知故障产生的冲击，所测量的信号的包络频谱可以直观地反映冲击的规律，比较准确的检测滚动轴承的振动信号。温度传感器根据安装在不同试验对象滚动轴承的相同地方，用来准确检测轴承的工作温度变化，温度传感器可以根据润滑剂的种类变化确定安装位置。如油浴润滑的滚动轴承，温度传感器可浸入轴承附近的润滑油中；对于脂润滑或油雾润滑的滚动轴承，温度传感器一般接触轴承外圈放置(外圈固定、内圈旋转时)。噪声传感器用来检测滚动轴承运转时的噪声数据，数据采集模块连接在控制器上，数据采集模块的数据统一发送到控制器中，由控制器进行数据分析。

试验前对相关数据进行确定，对试验需要的设备进行确认，包括确认传感器的选择及安装位置、选择合适的停机阈值和确定润滑方式及润滑剂类别。试验数据的准确性需要试验前的设备一致性、合理性，选择适合的阈值，从而提高判断准确性。滚动轴承运转过程中需要测量的物理量有温度、振动、噪声等，而且根据滚动轴承的润滑剂种类确定传感器的安装位置，并且保证传感器的安装位置相同。试验前的检查中需要确定各个待试验轴承的条件一致性，达到试验标准的时候还要检测待试验轴承的质量相同，不同试验轴承的质量产生的试验数据是没有对比性的，试验轴承的质量相同可以由试验前的光学检查进行确认。

步骤二、在试验前一致性检查合格后，进行试验数据采集。安装数据采集模块，确认相关传感器的位置，开启试验设备。开启油泵进行润滑，启动试验台，对于新安装的试验轴承在2小时内分次加至满载荷，对试验过的轴承进行加载时可在1小时内分次加至满载荷，记录相应载荷大小。加满载荷后开启数据采集设备,采集振动信号、温度信号、噪声等相关数据，并对如转速、环境温度等没有用于轴承加速寿命试验的应力数据进行全程监控。数据采集模块中设有转速传感器进行转速数据的采集，数据采集模块另设了环境温度传感器，用来检测环境温度值，分析环境温度值对试验轴承温度变化产生的影响。温度传感器包括安装在轴承上的轴承传感器和安装在试验环境内的环境传感器。

在试验过程中，进行停机检查,停机检查时记录相应的停机时间，有条件的情况下可以进行无损探伤检查，记录相应的检查数据和检查结果,继续进行试验，记录继续试验时间，必须记录在停机检查时间间隔内对滚动轴承进行了何种检测和相应的检测结果。控制器中设有计时单元和停机检查开关，停机检查开关闭合，试验台停止，或者达到控制器内设定的停机阈值，试验台停止进入停机检查状态，计时单元记录下试验台的运转时间、停机检测时间和重新运转时间。控制器上设有人机交互模块，用来录入数据，显示信息，显示屏上显示有各种检查品类，直接点击确认检查品类就可，不需要一个个的录入检查类别，只需要选择就可。人机交互模块内也是设有输入键盘的，可供信息的输入、阈值的设定更改工作。

控制器中还设有停机条件，试验中在达到停机阈值的时候停机进行停机检查，但是停机检查的次数可以设置，不是每次停机都需要检查的，而且为了试验时间考虑，还可以设置停机条件，即彻底的停机不再重新运转。停机条件的设置可以通过人机交互模块完成，停机条件设置超过停机阈值多少次时停止，超过停机阈值多次后，达到实际停机值，试验台停止，记录试验台的工作时间，数据采集模块停止数据采集。控制器会计算出试验台的总工作时间、总停机时间和停机期间的各类检查。

试验过程中还需要关注试验条件的一致性，包括随时查看环境温度是否相同，润滑剂的情况，试验中抽取润滑剂进行检测，保证试验过程中，条件的一致性，减小对试验结果的影响。

步骤三、试验数据的处理，试验数据全部发送到控制器，由控制器进行数据分析处理。控制器中设有数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元、图标绘制单元，数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元依次连接，信号进入控制器，从数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元依次通过。

数据采集模块中包括多种类别的数据采集信号，所以控制器中的数据统计单元先进行数据的整体统计，初步数据处理完成数据预处理工作。预处理后的数据发送到数据分类单元进行数据分类，温度、转速、加速度、噪声等不同的数据设有不同的阈值和不同的比较方式，所以数据需要数据分类，根据数据的来源进行分类完毕后输送到数据计算单元，数据计算单元对各类数据进行数据分析，分析轴承寿命的影响因素，分析各个检测因素和轴承寿命之间的关系，数据计算单元输出各个数据到图标绘制单元，通过图标的格式表示出轴承的寿命和各检测因素之间的线性或非线性关系。控制器连接了人机交互模块，人机交互可以输入信息，也可以接收显示信息。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种轴承寿命预测试验方法，其特征在于，所述方法步骤包括：

步骤一、试验前检查，保证试验前条件一致性，选择符合试验要求的数据采集设备，检查试验台的数据采集设备安装，各个试验轴承相同无破裂损坏，确定各个试验轴承的条件一致性；

步骤二、如果试验前条件一致，试验数据采集，开启油泵进行润滑，启动试验台，加满载荷后开启数据采集设备,采集振动信号、温度信号、噪声信号相关数据，检测转速和环境温度数据，采集数据发送到控制器；

步骤三、试验数据的处理，试验数据发送到控制器，由控制器进行数据预处理、数据分类、数据计算和图标绘制，控制器的输出结论发送到人机交互模块进行显示。

2.根据权利要求1所述的轴承寿命预测试验方法，其特征在于，所述方法步骤一中的试验前条件一致性包括数据采集设备的选择及安装位置相同、润滑剂种类及使用方式相同和试验轴承的质量相同。

3.根据权利要求1所述的轴承寿命预测试验方法，其特征在于，所述方法步骤二中的试验数据包括轴承的温度数据、试验环境温度数据、轴承的转速数据、加速度数据和噪声数据，记录轴承转动时间。

4.根据权利要求1所述的轴承寿命预测试验方法，其特征在于，所述方法步骤二中的试验数据采集包括停机检查，试验台达到停机阈值条件停机进行停机检查，记录停机时间和检查类别。

5.根据权利要求1所述的轴承寿命预测试验方法，其特征在于，所述方法步骤二中设有试验停止条件，试验停止条件和停机阈值是相关联的，达到试验停止条件，试验台停止工作，停止数据采集，进行数据结论分析。

6.根据权利要求1所述的轴承寿命预测试验方法，其特征在于，所述方法步骤三的分析结论包括试验轴承的寿命、轴承的相关因素数据关系图标、轴承的正常工作时间和故障出现时间、轴承的建议使用时间。

7.一种轴承寿命预测试验系统，其特征在于，所述轴承寿命预测试验系统包括试验台、数据采集模块、控制器和人机交互模块，试验轴承放置在试验台进行试验，数据采集安装在试验台和轴承上用来检测轴承运转时的数据信息，数据采集模块连接到控制器，控制器对数据采集模块发送的信息进行分析处理显示在人机交互模块。

8.根据权利要求7所述的轴承寿命预测试验系统，其特征在于，所述数据采集模块设有连接控制器的温度传感器、转速传感器、加速度传感器和噪声传感器，试验轴承上根据润滑剂的种类选择安装位置用来检测轴承运转时的温度，试验台上安装温度传感器用来检测环境温度。

9.根据权利要求7所述的轴承寿命预测试验系统，其特征在于，所述控制器中设有数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元，控制器接收信号数据后依次经过数据统计单元、数据分类单元、数据计算单元和图标绘制单元。

10.根据权利要求7所述的轴承寿命预测试验系统，其特征在于，所述人机交互模块包括输入键盘、显示屏和存储器，输入键盘连接控制器的输入端，显示屏连接控制器，存储器连接控制器用来存储试验数据和所需录入数据。