CN110793618B - 用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，属于轴承主轴工况检测技术领域。它是将主轴连接件套设在待检测的主轴上，在主轴连接件设置三个高频单轴加速规组件，三个高频单轴加速规组件的检测面分别对应主轴的X、Y和Z轴方向。本发明可实现三轴高频检测。

Description

用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法
技术领域
本发明属于轴承主轴工况检测技术领域，涉及一种用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法。
背景技术
习知加速规是用于测量振动频率的电子元器件，加速规分为单轴、双轴和三轴加速规，在轴承主轴工况测试中，通常要检测X、Y和Z三坐标方向的振动，因此选用三轴加速规为首选。
市售的三轴加速规的检测频率通常在500-1600Hz之间，售价在70台币左右，主轴与轴承在工作过程中，轴承的线速度在遇到极限临界点时，会产生瞬间的高频，这个高频通常会高于5000Hz，甚至接近10000Hz，临界点也即轴承能承受的速度的上限，而这个上限用三轴加速规无法检测得到，这样就导致在工况检测中失去了重要的检测数据。
在市售的产品中，也有可以检测高频振动的加速规，即PCB压电式加速规，可以检测到10000Hz的三轴振动，售价在30000台币左右，是普通的三轴加速规价格的400倍，用于主轴振动检测显然偏贵，用户无法承受。
市售的单轴加速规，即半导体式晶片加速规，可以检测单轴向的10000Hz振动，售价为1700台币左右，单轴加速规的缺陷在于，只能检测一个方向的高频振动。而主轴的振动检测需要在Z、Y、Z三个方向进行，才能得到完整的数据，因此考虑到用三个单轴加速规分别检测Z、Y、Z轴，从而得到三轴向的检测数据，但这样检测，需要考虑到加速规的检测面与震源轴向垂直，也即加速规需要可靠的固定在检测部件上，还需要保持与震源的稳定方向。由于加速规需要连接电路板和数据线，单单将加速规通过螺丝等紧固件与检测部件固定，显然会导致固定位置发生松动，加速规的检测数据也会出现偏差。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，将主轴连接件套设在待检测的主轴上，在主轴连接件设置三个高频单轴加速规组件，三个高频单轴加速规组件的检测面分别对应主轴的X、Y和Z轴方向，高频单轴加速规组件的频率检测上限根据实际需要进行旋转，本方案中，高频单轴加速规组件的频率检测上限至少为10000Hz。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的高频单轴加速规组件包括固定在主轴连接件上的封装壳体和电路板，所述的电路板上固定连接有高频单轴加速规，电路板上还连接有一号接线柱，一号接线柱上连接有与一号接线柱相配适的二号接线柱，其中，电路板和高频单轴加速规整体位于封装壳体内部且与封装壳体固定连接，一号接线柱底部固定在封装壳体内部，一号接线柱的接线端延伸出封装壳体外并与二号接线柱电连接。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的封装壳体呈长方柱型，高频单轴加速规所处的平面分别与封装壳体的其中一个表面平行，且三个高频单轴加速规所处的平面相互垂直。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，封装壳体上设有一条排线槽，一号接线柱顶部与排线槽连通，二号接线柱位于排线槽内并与一号接线柱连接，在主轴连接件上设有一个布线槽，当封装壳体固定在主轴连接件上时，所述的布线槽与排线槽的位置相对应。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的排线槽所处的平面与高频单轴加速规所处的平面垂直。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的排线槽两端贯穿封装壳体相对置的两个表面，所述的布线槽呈环形，在布线槽上还设有一个出线口。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的主轴连接件上设有三个间隔均匀的连接件容置腔，每个连接件容置腔内固定连接有一个高频单轴加速规组件，在主轴连接件上还设有一个温度检测集成模块。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的温度检测集成模块包括与主轴连接件固定连接的红外温度计和接触式温度计。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的三个高频单轴加速规组件和一个温度检测集成模块在主轴连接件间隔均匀的分布。
在上述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法中，所述的封装壳体的材质为环氧树脂，且封装壳体呈实心转从而使封装壳体内部与电路板和高频单轴加速规表面紧密接触。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、可实现三轴高频检测。
2、通过封装壳体对加速规进行封装固定，便于加速规安装，与震源保持稳定的方向，从而保证检测数据不发生偏差。
3、排线槽的设计，使加速规方便与外部设备进行连接，且不影响封装壳体的安装位置，进一步使加速规的位置稳定。
4、封装壳体呈长方体，且加速规的平面与封装壳体其一表面平行，方便调整加速规与震源之间的方向，也方便进行三坐标安装，从而实现用单轴加速规实现三轴振动检测的效果。
5、相比于现有的PCB压电式加速规，本申请的成本显著降低，且可用于高频检测。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是高频单轴加速规组件的结构示意图。
图2是图1另一个方向的示意图。
图3是高频单轴加速规组件去除封装壳体后的示意图。
图4是图3另一个方向的示意图。
图5是高频单轴加速规组件的内部结构示意图。
图6是本发明的结构示意图。
图7是本发明的内部结构示意图。
图中：主轴连接件1、高频单轴加速规组件2、封装壳体3、电路板4、高频单轴加速规5、一号接线柱6、二号接线柱7、排线槽8、布线槽9、出线口10、温度检测集成模块11、红外温度计12、接触式温度计13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图6-7所示，一种用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，将主轴连接件1套设在待检测的主轴上，在主轴连接件1设置三个高频单轴加速规组件2，三个高频单轴加速规组件2的检测面分别对应主轴的X、Y和Z轴方向，高频单轴加速规组件2的频率检测上限至少为10000Hz。
这里的主轴连接件1，可以是前端盖、后端盖或者轴套等，此处不做限定。高频单轴加速规组件2用数据线连接，用于传导振动检测的数据。
这里的X、Y和Z轴方向，是指三个高频单轴加速规组件2相对于主轴X、Y和Z轴方向的震源是对应的，能够检测到三轴振动。本领域技术人员应当知晓，在选型时，高频单轴加速规组件2选择频幅较高的产品，即能检测到高频的加速规，在本实施例中，高频单轴加速规组件2的振动频率检测上限至少为10000Hz，故而可以达到三轴的高频检测。相比现有的三轴向加速规只能检测500-1600Hz的振动，有了大幅提升。
高频单轴加速规组件2可以是单独的高频单轴加速规，直接固定安装在主轴连接件1上，三个高频单轴加速规相互垂直，即可实现三轴高频检测，但这样安装时要调整三个面垂直相对不易，调试时间较长，且直接安装会导致高频单轴加速规与主轴连接件1之间产生松动，高频单轴加速规暴露在外部，也容易发生电气元器件损坏。
在本实施例中，作为一种优选的方案，如图1-5所示，高频单轴加速规组件2包括固定在主轴连接件1上的封装壳体3和电路板4，所述的电路板4上固定连接有高频单轴加速规5，电路板4上还连接有一号接线柱6，一号接线柱6上连接有与一号接线柱6相配适的二号接线柱7，其中，电路板4和高频单轴加速规5整体位于封装壳体3内部且与封装壳体3固定连接，一号接线柱6底部固定在封装壳体3内部，一号接线柱6的接线端延伸出封装壳体3外并与二号接线柱7电连接。
一号接线柱6可以是插座或插头，二号接线柱7可以是插头或插座，优选的，一号接线柱6为插座，二号接线柱7为插头。
封装壳体3呈长方柱型，高频单轴加速规5所处的平面分别与封装壳体3的其中一个表面平行，且三个高频单轴加速规5所处的平面相互垂直。优选，封装壳体3呈立方柱型。
封装壳体3可以采用塑料或金属等材料，电路板4、高频单轴加速规5和一号接线柱6封装在封装壳体3内并与封装壳体3固定连接，从而使其位置保持固定。但由于塑料或金属壳体与电路板4、高频单轴加速规5和一号接线柱6之间会存在间隙，在轴承主轴使用过程中，导致电路板4、高频高频单轴加速规5和一号接线柱6发生晃动，检测结果会出现偏差。为了克服这个技术问题，在本实施例中，如图5所示，封装壳体3的材质为环氧树脂，封装壳体3包覆在高频单轴加速规5、电路板4以及一号接线柱6外并与其紧密贴合，从而使高频单轴加速规5、电路板4以及一号接线柱6底部与封装壳体3固定连接，且其在封装壳体内的位置不会发生改变。
如上所述，封装壳体3的材质为环氧树脂，且封装壳体呈实心转从而使封装壳体内部与电路板4和高频单轴加速规5表面紧密接触。具体封装时，先制作封装壳体3的外壳模具，将电路板4、高频单轴加速规5和一号接线柱6连接后放入到外壳模具中，注入环氧树脂，冷却后脱模，及得到封装壳体3。
本实施例还要解决一个外部接线的问题，如图1所示，封装壳体3上设有一条排线槽8，一号接线柱6顶部与排线槽8连通，二号接线柱7位于排线槽8内并与一号接线柱6连接，在主轴连接件1上设有一个布线槽9，当封装壳体3固定在主轴连接件1上时，所述的布线槽9与排线槽8的位置相对应。
在使用时，数据线连接二号接线柱7，并沿排线槽8走线，嵌入到排线槽8中，走线完全在排线槽8中，便于布线。
排线槽8所处的平面与高频单轴加速规5所处的平面垂直。由于一号接线柱6和高频单轴加速规5与电路板4均为电连接，高频单轴加速规5所处的平面与电路板4所处的平面平行，一号接线柱6与电路板4垂直设置时，更方便安装连接，此时排线槽8与电路板垂直，则方便一号接线柱6与排线槽8连接。
排线槽8两端贯穿封装壳体3相对置的两个表面，排线时可以从两端进行过线，方便若干个不同的加速规组件之间的相互连接。布线槽9呈环形，数据线可设于布线槽内，便于连接不同的二号接线柱，在布线槽9上还设有一个出线口10，该出线口10为数据线与外部连接进出口。
主轴连接件1上设有三个间隔均匀的连接件容置腔，每个连接件容置腔内固定连接有一个高频单轴加速规组件2，在主轴连接件1上还设有一个温度检测集成模块11。由于封装壳体3为长方柱形，连接件容置腔优选也为长方柱形，这样就方便了封装壳体3的安装，便于调整三个高频单轴加速规5之间相互垂直。
温度检测集成模块11包括与主轴连接件1固定连接的红外温度计12和接触式温度计13。红外温度计12和接触式温度计13均可选用市售产品，此处不再赘述。
三个高频单轴加速规组件2和一个温度检测集成模块11在主轴连接件1间隔均匀的分布。也即，开设4个容置腔，分别安装三个高频单轴加速规组件2和一个温度检测集成模块11，4个容置腔之间相互间隔均匀的沿主轴连接件1的周向分别，每两个相邻的容置腔之间的夹角为90°。
本发明的工作原理是：将封装壳体3固定安装在主轴连接件1上，调整封装壳体3的方向，使高频单轴加速规5所处平面与需要检测的主轴的振动源的轴向垂直即可，三个高频单轴加速规5分别对应主轴的X、Y和Z轴方向，从而实现三轴高频检测。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了主轴连接件1、高频单轴加速规组件2、封装壳体3、电路板4、高频单轴加速规5、一号接线柱6、二号接线柱7、排线槽8、布线槽9、出线口10、温度检测集成模块11、红外温度计12、接触式温度计13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，将主轴连接件(1)套设在待检测的主轴上，在主轴连接件(1)设置三个高频单轴加速规组件(2)，三个高频单轴加速规组件(2)的检测面分别对应主轴的X、Y和Z轴方向，
所述的高频单轴加速规组件(2)包括固定在主轴连接件(1)上的封装壳体(3)和电路板(4)，封装壳体(3)上设有一条排线槽(8)，在主轴连接件(1)上设有一个布线槽(9)，所述的排线槽(8)两端贯穿封装壳体(3)相对置的两个表面，所述的布线槽(9)呈环形，在布线槽(9)上还设有一个出线口(10)；
所述的电路板(4)上固定连接有高频单轴加速规(5)，当封装壳体(3)固定在主轴连接件(1)上时，所述的布线槽(9)与排线槽(8)的位置相对应。
2.根据权利要求1所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，电路板(4)上还连接有一号接线柱(6)，一号接线柱(6)上连接有与一号接线柱(6)相配适的二号接线柱(7)，其中，电路板(4)和高频单轴加速规(5)整体位于封装壳体(3)内部且与封装壳体(3)固定连接，一号接线柱(6)底部固定在封装壳体(3)内部，一号接线柱(6)的接线端延伸出封装壳体(3)外并与二号接线柱(7)电连接。
3.根据权利要求2所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，所述的封装壳体(3)呈长方柱型，高频单轴加速规(5)所处的平面分别与封装壳体(3)的其中一个表面平行，且三个高频单轴加速规(5)所处的平面相互垂直。
4.根据权利要求2所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，一号接线柱(6)顶部与排线槽(8)连通，二号接线柱(7)位于排线槽(8)内并与一号接线柱(6)连接，当封装壳体(3)固定在主轴连接件(1)上时，所述的布线槽(9)与排线槽(8)的位置相对应。
5.根据权利要求4所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，所述的排线槽(8)所处的平面与高频单轴加速规(5)所处的平面垂直。
6.根据权利要求1所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，所述的主轴连接件(1)上设有三个间隔均匀的连接件容置腔，每个连接件容置腔内固定连接有一个高频单轴加速规组件(2)，在主轴连接件(1)上还设有一个温度检测集成模块(11)。
7.根据权利要求6所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，所述的温度检测集成模块(11)包括与主轴连接件(1)固定连接的红外温度计(12)和接触式温度计(13)。
8.根据权利要求6所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，所述的三个高频单轴加速规组件(2)和一个温度检测集成模块(11)在主轴连接件(1)间隔均匀的分布。
9.根据权利要求2所述用高频单轴加速规检测主轴轴承三轴振动的方法，其特征在于，所述的封装壳体(3)的材质为环氧树脂，且封装壳体呈实心转从而使封装壳体内部与电路板(4)和高频单轴加速规(5)表面紧密接触。
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