軸承振動測量原理

1、滾動軸承振動、噪聲和異音測試系統(tǒng)技術(shù)研究杭州軸承試驗研究中心（浙江，杭州，310022）李興林陳芳華沈云同張燕遼張永恩摘要：本文論述了滾動軸承（以下簡稱軸承）振動、噪聲和異音測試系統(tǒng)技術(shù) （BVT+BANT），介紹了我中心根據(jù)此技術(shù)研制的BVT系列軸承振動（速度）測量儀和BANT系列軸承異音測量儀。該測試系統(tǒng)1985年經(jīng)原機械工業(yè)部鑒定， 其主要性能指標達到國外同類儀器的先進水平。該測試系統(tǒng)自問世以來，經(jīng)過近 二十年的推廣，已有近二千臺套被一千余家國內(nèi)外用戶采用，深受用戶好評。廣 泛適用于軸承生產(chǎn)企業(yè)對軸承振動的檢測以及家電、電機、機床、冶金、紡織、 石化等軸承用戶對軸承產(chǎn)品的驗收，也適合大專

2、院校和科研單位對軸承振動的分 析與研究。本文同時介紹了由我中心制定的相關(guān)技術(shù)標準。引言隨著家電等行業(yè)對軸承振動、噪聲和異音要求的不斷提高，對軸承振動、噪 聲和異音的控制、檢測以及評定已成為各軸承及軸承用戶企業(yè)越來越關(guān)注的問題。 本文結(jié)合BVT系列軸承振動（速度）測量儀和BANT系列軸承異音測量儀來著 重討論軸承振動、噪聲和異音測試的有關(guān)技術(shù)問題。軸承振動與噪聲測試2.1軸承振動與噪聲的概念軸承在運轉(zhuǎn)過程中，除軸承零件間的一些固有的、由功能所要求的運動以外 的其他一切偏離理想位置的運動均稱為軸承振動。當滾動軸承的振動傳播到輻射表面，振動能量轉(zhuǎn)換成壓力波，經(jīng)空氣介質(zhì)再 傳播出去即為聲輻射。其中20

3、20000Hz部分為人耳可接收到的聲輻射，即為 滾動軸承噪聲。滾動軸承噪聲測量應在特殊的消音室內(nèi)進行，消音室的背景噪聲較低，可以 把軸承噪聲和環(huán)境噪聲區(qū)分開來，但其建造成本高，且不能在現(xiàn)場測試。滾動軸 承的振動是產(chǎn)生噪聲的主要根源，與噪聲表現(xiàn)為強相關(guān)特征，因此一般用振動測 量代替噪聲測量。BVT系列軸承振動（速度）測量儀測試原理被測軸承的內(nèi)圈端面緊靠芯軸軸肩，并以某一恒定的規(guī)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，外圈不 轉(zhuǎn)并承受一定的徑向或軸向載荷，用傳感器測頭攝取滾道中心截面與外圈外圓柱 面相交線上的軸承外圈振動（速度）分量，將該徑向振動（速度）分量轉(zhuǎn)變成電 信號并將該電信號輸入到測量放大系統(tǒng)，對其進行信號處理并同步

4、顯示軸承低、 中、高三個頻段的徑向振動速度均方根值（um/s）oBVT系列軸承振動（速度）測量儀主要技術(shù)參數(shù)及性能特點BVT系列軸承振動（速度）測量儀主要技術(shù)參數(shù)見表1，它與國內(nèi)原先使用 的軸承振動測量儀相比具有以下特點： 速度型傳感器諧振頻率大于13kHz，能滿足50Hz10000Hz頻段測試的要求。 液體動靜壓主軸旋轉(zhuǎn)精度高，啟動溫度低，隔振效果好，能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場使 用。測量電箱采用模塊化設計生產(chǎn)，維修方便。設有預置定值電路，可對軸承進行快速篩選。帶有揚聲器，可對軸承噪聲進行監(jiān)聽，同時可外接示波器，對振動異音波形 進行監(jiān)視。自帶校準電路，對測量放大器進行校準。氣動軸向加載，快速、輕便。 三

5、塊表頭同時顯示三個頻帶振動均方根值。低、中、高及通頻帶均有輸出接口，可與其它儀器對接，對軸承振動作進 步分析研究。表1 BVT系列軸承振動（速度）測量儀主要技術(shù)參數(shù)儀器型號BVT-1ABVT-2ABVT-3ABVT-4ABVT-5BVT-6被測軸承類型深溝球軸承角接觸球軸承圓錐滾子軸承圓柱滾子軸承 滾針軸承圓柱滾子軸承 滾針軸承深溝球軸承角接觸球軸 承圓錐滾子軸 承深溝球軸承角接觸球軸 承圓錐滾子軸 承圓柱滾子軸承滾針軸承汽車水泵軸承深溝球軸承角接觸球軸 承圓錐滾子軸 承圓柱滾子軸 承被測軸承尺寸范圍（mm）內(nèi)徑03060外徑W0170內(nèi)徑015060外徑W0170內(nèi)徑 065 0120外徑W

6、0280內(nèi)徑 065 0120外徑W0280內(nèi)徑05060外徑W0170內(nèi)徑0650120外徑W0280動態(tài)量程（gm/s）0 10000頻率范圍（Hz）低頻帶與:50300中頻帶：3001800高頻帶：180010000主軸轉(zhuǎn)速（r/min）180018009009001800900徑向加載 （N）/150 、 300600/150 、 300600軸向加載 （N）0250/1505000250150500電主軸電機380V，50Hz，三相，370W油泵電機380V，50Hz，三相，180W源測量放大器220V10%，50Hz功率消耗（W）約600環(huán)境溫度（C）5 40總 質(zhì) 量（kg）約4

7、00約600約620約620約450約620整機尺寸（mm）660 x1030 x1530660 x650 x1530700 x650 x1560700 x1200 x1560660 x1030 x1530700 x1200 x1560BVT系列軸承振動（速度）測量儀系統(tǒng)簡介BVT系列軸承振動（速度）測量儀主要由傳感器、測量放大器、驅(qū)動主軸、 加載器等系統(tǒng)部件組成。本文著重介紹傳感器和驅(qū)動主軸兩個系統(tǒng)（均獲國家專 利）。傳感器系統(tǒng)傳感器系統(tǒng)由電動式傳感器和傳感器位置調(diào)整裝置兩部分構(gòu)成。傳感器將拾 取到的軸承外圈徑向振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯漭敵龅碾娦盘柵c振動速度成正比。該傳感器具有靈敏度高、頻響

8、寬等特點。傳感器位置調(diào)整裝置可調(diào)整傳感器在水 平和垂直方向上的位置。驅(qū)動主軸采用新型液體動靜壓主軸，由370w電機通過多楔帶傳動，具有旋轉(zhuǎn)精度高， 隔振效果好，壽命長等特點。軸承異音測試軸承異聲是軸承噪聲的一部分，它是指疊加在軸承基礎噪聲中的各種不悅耳 的聲音。其種類很多，產(chǎn)生的原因也較多，如滾動表面磕碰傷、雜質(zhì)進入滾動表 面、引導表面配合不良以及保持架的振動、保持架與鋼球碰撞等等。目前還沒有 標準的軸承異聲檢測方法和規(guī)程。但從軸承振動波形來看，無異音和低噪聲軸承 其波形都沒有起伏很大的尖峰脈沖，凡出現(xiàn)較大的尖峰脈沖時便就能聽到不悅耳 的聲音，即常說的異音。BANT系列軸承異音測量儀就是根據(jù)這

9、一原理來定量地 測出軸承的異聲等級。BANT系列軸承異音測量儀測試原理BANT系列軸承異音測量儀與BVT系列軸承振動（速度）測量儀配套使用。 它的輸入信號分別來自BVT系列軸承振動（速度）測量儀電箱的通頻帶和低、 中、高頻帶輸出口。接近開關(guān)安裝在測振儀加載器后端，測試時，當加載器向前 接觸軸承瞬間，發(fā)出一個啟動脈沖，經(jīng)延時躲避加載時產(chǎn)生的沖擊脈沖，然后開 始實時測量。采樣時間到，測試結(jié)果保持不變直到下一次啟動脈沖到來。對因軸 承零件缺陷或油脂中的雜質(zhì)顆粒而引起的異音大小進行判斷，也可用于評判低噪 聲潤滑脂。BANT系列軸承異音測量儀主要技術(shù)參數(shù)及性能特點BANT系列軸承異音測量儀主要技術(shù)參數(shù)見

10、表2，其性能特點如下： 能測量通頻帶（50Hz10kHz）的最大峰值（Peak value），有預置功能。能記錄產(chǎn)生的異聲，幅值超過設定“閥值”的脈沖數(shù)（Pulse），有預置功能。有兩種設置脈沖閥值方式，可用于評選低異常聲潤滑脂。 能測量低、中、高頻帶的波峰因數(shù)（Crest factor），有預置功能。測量值超過預置值時自動發(fā)出聲光報警，便于生產(chǎn)線快速測量。配置嵌入式示波器，能分頻段實時監(jiān)視異聲狀態(tài)。表2 BANT系列軸承異音測量儀主要技術(shù)參數(shù)儀器型號BANT1BANT2峰值（um/s）通頻 帶03000/低頻 帶/02000中頻 帶/02000高頻 帶/02000脈沖數(shù)099999/波峰因

11、數(shù)低頻 帶115115中頻 帶115115高頻帶115115波形顯示通頻/低頻沖頻/高頻/空檔/預置和報警功 能有有用途1.軸承異音測量2.異音分析3,分選低異音潤滑脂生產(chǎn)車間分選異音軸承相關(guān)標準制定在本領(lǐng)域，由全國滾動軸承標準化技術(shù)委員會提出由我中心制定并已被批準 的標準如下：JB/T 53132001 滾動軸承 振動（速度）測量方法JB/T 101872000滾動軸承深溝球軸承振動（速度）技術(shù)條件JB/T 89221999 滾動軸承圓柱滾子軸承振動（速度）技術(shù)條件JB/T 102362001滾動軸承圓錐滾子軸承振動（速度）技術(shù)條件相關(guān)測試技術(shù)我中心根據(jù)實際需求以及發(fā)展趨勢，不斷完善和拓展新

12、的關(guān)于滾動軸承振動、 噪聲及異音的研究，目前已成功開發(fā)出與BVT系列軸承振動（速度）測量儀和 BANT系列軸承異音測量儀配套使用的計算機測量分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)特點如下： 記錄并保存測試點各頻段的振動數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可在以后的分析中隨時調(diào)用。 振動數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，可顯示并可打印振動有效值、振動峰值、波峰因數(shù)和脈 沖數(shù)等參數(shù)以及振動的三頻段時域和頻域波形。另外，由我中心根據(jù)相關(guān)測試技術(shù)研制開發(fā)的儀器有：BWT2A型三波段波紋度測量儀，用于測量內(nèi)圈（內(nèi)徑5100mm）、外圈 （外徑22200 mm）和滾動體（直徑350mm）的波紋振動速度有效值。其 測量值與成品軸承振動值密切相關(guān)。SBV1型鋼球振動（速度）

13、測量儀，示波器顯示鋼球振動時域波形。其測 量值與成品軸承振動值密切相關(guān)。測試范圍：鋼球直徑：03O31mmoGFD1，2型潤滑脂過濾器，用于過濾潤滑脂中的機械雜質(zhì)，可有效降低軸 承的振動和異音。過濾精度5umo結(jié)束語目前，國內(nèi)軸承生產(chǎn)廠對滾動軸承振動的控制已取得了一定的成效，這主要 得益于BVT系列滾動軸承振動（速度）測量儀和我中心制定的滾動軸承振動（速 度）測量方法及技術(shù)條件等行業(yè)標準的廣泛應用。但大批量生產(chǎn)的軸承振動穩(wěn)定 性以及軸承噪聲控制方面與國外先進的軸承生產(chǎn)企業(yè)的差距仍需引起我們的高 度重視。參考文獻：李興林.滾動軸承振動噪聲及評價技術(shù)J.軸承，1995，（9）： 42-46方正全.深溝球軸承異常聲的識別與監(jiān)控M.滾動軸承減振降噪技術(shù)專集.P9294.洛陽軸承研究所，2002. 12.宋如英.對滾動軸承振動及噪聲測量的商榷M.滾動軸承減振降噪技術(shù)專集.P7278.洛陽軸承研究所，2002.殷福成.BANT1型軸承異音