一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法，该方法采用双超声传感器沿滚子长度方向并列安装的方式，同步采集两个超声传感器在滚动轴承外圈内表面与滚子的接触界面的反射信号，分别计算各个超声传感器超声信号的反射率，根据并列超声传感器所测反射率的最小值对应的时间差信息提取出来，再利用滚子的公转速度将其转换为左右歪斜摆动位移值，从而判断真实工况下滚子的左右歪斜摆动状态，从而判断滚子的运行状态以及实际运行过程中滚道与滚子的接触状态，进而判断轴承此时的工作运转状态，能够有效减少由于轴承滚子左右歪斜摆动而导致的重大事故发生，从而可以减少人员和财产损失。

A Method for Measuring Roller's Least and Right Inclined Swing State of Rolling Bearing

【技术实现步骤摘要】
一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法
本专利技术属于滚动轴承真实工况下运行状态检测
，具体涉及一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法。
技术介绍
滚动轴承由于具有径向承载能力大以及回转精度高等特点被广泛应用于航空航天、能源电力、化工、海洋船舶等现代化工业中。起着传递力与力矩的重要作用，是旋转机械中的关键零部件，其运行安全性与工作寿命与滚子在实际工况下左右歪斜摆动状态密切相关。轴承在实际工作过程中，由于轴的弯曲，引起轴承内圈相对于轴、外圈相对于轴承座的不同心，轴承会承受力矩，当套圈不同心时，轴向载荷引起滚子左右发生一定程度的歪斜。另外，由于轴承在加工、制造、装配中存在一定的误差以及热变形、几何变形等缺陷，也会造成滚动轴承在实际工况下滚子左右发生歪斜。除此之外，滚子左右歪斜还与滚子在套圈中的碰撞密切相关。滚动轴承在实际工作过程中，由于滚子的左右歪斜摆动，使得轴承寿命明显下降，安全性降低，严重时造成滚子打横，进而发生重大安全事故，因此对于真实工况下滚动轴承滚子左右歪斜摆动数据的获取是非常必要的。由于实际工况下滚子歪斜量很小并且难以测量，现有的测试方法不足以有效获得真实工况下的滚子歪斜数据，这已是制约我国轴承行业发展的重要因素之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法。本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法，该方法采用双超声传感器沿滚子长度方向并列安装的方式，同步采集两个超声传感器在滚动轴承外圈内表面与滚子的接触界面的反射信号，分别计算各个超声传感器超声信号的反射率，根据并列超声传感器所测反射率的最小值对应的时间差信息提取出来，再利用滚子的公转速度将其转换为左右歪斜摆动位移值，从而判断真实工况下滚子的左右歪斜摆动状态。本专利技术进一步的改进在于，该方法具体包括以下步骤：1)选择超声传感器选定超声传感器，根据所测滚动轴承的转速范围、滚动轴承的型号和试验工况，选择合适的超声传感器，若选用聚焦超声探头，聚焦直径越小，所测信号精度越高；若选用直探头，探头晶片直径越小，所测信号精度越高；2)安装及调节超声波传感器探头两个超声传感器在滚动轴承外圈沿着滚子长度方向并列安装，超声传感器固定在轴承座上，通过调节装置调节超声传感器的位置，同时保证超声传感器发射端面与滚动轴承外圈表面良好接触；3)采集超声反射回波信号通过超声脉冲发射-接收板卡，同步激励两个超声传感器发射超声波并且接收超声反射回波信号，在滚动轴承静止状态和正常工作状态，分别同步采集两个超声传感器反射回波信号，根据反射回波信号得到超声反射率信息；4)获取滚动轴承正常运行工况下滚子左右歪斜摆动状态两个超声传感器对应位置处的超声反射率信息由步骤3)计算得到，该超声反射率信息反映了滚子线接触方向上超声反射率的分布情况，根据两个超声传感器分别得到的最小反射率的时间差来确定滚子的左右歪斜摆动状态。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中，为了保证滚子经过超声传感器时，获得至少N个有效超声反射回波信号，超声传感器的脉冲发射频率f1大于N*f2，N大于10个，f2为滚子通过超声传感器的频率。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中，调节装置采用电动或手动多自由度调节平台。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中，超声波传感器探头与滚动轴承外圈之间通过耦合剂作为媒介，使得超声波从探头发射出来后能够减少衰减，能够最大限度的摄入轴承外圈。本专利技术进一步的改进在于，步骤3)中，滚动轴承静止状态下，记录两个超声传感器反射信号的幅值Ar1、Ar2，圆柱滚子轴承正常运行工况下，同步记录两个超声传感器反射信号的幅值A01、A02，通过公式R＝A0i/Ari，计算对应位置处的超声反射率，其中i＝1,2。本专利技术进一步的改进在于，步骤4)中，滚子的左右歪斜摆动状态通过两个超声传感器分别得到的最小反射率的时间差来确定，记录两个超声传感器分别得到的最小反射率位置相差的测量点数假设为n，滚子公转速度为ν，超声波发射脉冲重复频率为f，两个超声传感器的中心距为l，则滚子左右歪斜摆动角度为本专利技术进一步的改进在于，由于实际运转过程中，滚子左右歪斜摆动角度相对较小，实际测量过程中滚子的左右歪斜摆动状态能够采用歪斜位移来表示。本专利技术具有如下有益的技术效果：本专利技术为滚动轴承真实工况下滚子左右歪斜摆动状态检测提供了有效的检测方法，可以实时监测滚动轴承在实际工况下滚子的左右歪斜摆动状态。本专利技术具备了以下特点：第一：本专利技术测量中，不会对滚动轴承进行任何破坏，属于一种无损检测方法，不会影响滚动轴承的动态性能；第二：对所测量的滚动轴承所处的工作环境无特殊要求、对超声传感器的选择也没有严格的特别要求，只是对于不同的超声传感器，所测结果精度不同，但均能够实现滚子左右歪斜摆动状态的测量；第三：本专利技术能在线实时监测滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态，从而判断滚子的运行状态以及实际运行过程中滚道与滚子的接触状态，进而判断轴承此时的工作运转状态，可以有效地实时判断滚动轴承是否工作在许用的工作状态内，从而避免由于滚子左右歪斜摆动造成的灾害事故发生，本专利技术在实际工况中也具有效性。附图说明图1为本专利技术本例中双聚焦超声传感器并列安装示意图。图2为图1的剖视图。图3为本专利技术本例中滚子左右歪斜摆动状态测量原理示意图。图4为本专利技术本例中定转速不同载荷下滚子左右歪斜摆动状态测量结果。图5为本专利技术本例中定载荷不同转速下滚子左右歪斜摆动状态测量结果。附图标记说明：1为反光片，2为超声传感器，3为耦合剂，4为滚子。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术做出进一步的说明。本专利技术提供的一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法，包括以下步骤：(1)选择超声传感器选定超声传感器，根据所测滚动轴承的转速范围、滚动轴承的型号和试验工况，选择合适的超声传感器，若选用聚焦超声探头，聚焦直径越小，所测信号精度越高；若选用直探头，探头晶片直径越小，所测信号精度越高。(2)安装及调节超声波传感器两个超声传感器在滚动轴承外圈沿着滚子长度方向并列安装，超声传感器固定在轴承座上，通过调节装置(电动或手动多自由度调节平台等)调节超声传感器的位置，同时保证超声传感器发射端面与轴承外圈表面良好接触。(3)采集超声反射回波信号通过自制的超声脉冲发射-接收板卡，同步激励两个超声传感器发射超声波并且接收超声反射回波信号，在滚动轴承静止状态和正常工作状态，分别同步采集两个超声传感器反射回波信号，根据反射回波信号得到超声反射率信息。(4)获取轴承正常运行工况下滚子左右歪斜摆动状态通过步骤(3)得到两个超声传感器对应位置处的超声反射率，即滚子线接触方向上反射率的分布情况，根据两个超声传感器分别得到的最小反射率的时间差来确定滚子的左右歪斜摆动状态。假设滚子公转速度为ν，两个超声传感器分别得到的最小反射率位置相差的测量点数为n，超声波发射脉冲重复频率为f，两个探头的中心距为l，则滚子左右歪斜摆动角度为：由于滚动轴承滚子左右歪斜摆动角度很小，因此在实际测量过程中将歪斜角度转化为歪斜位移来反映滚子的左右歪斜摆动状态。实施例：参见图1和图2，为本专利技术本例中双聚焦超声传感器并列安装示意图，其中1为反光片，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法，其特征在于，该方法采用双超声传感器沿滚子长度方向并列安装的方式，同步采集两个超声传感器在滚动轴承外圈内表面与滚子的接触界面的反射信号，分别计算各个超声传感器超声信号的反射率，根据并列超声传感器所测反射率的最小值对应的时间差信息提取出来，再利用滚子的公转速度将其转换为左右歪斜摆动位移值，从而判断真实工况下滚子的左右歪斜摆动状态。

【技术特征摘要】
1.一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法，其特征在于，该方法采用双超声传感器沿滚子长度方向并列安装的方式，同步采集两个超声传感器在滚动轴承外圈内表面与滚子的接触界面的反射信号，分别计算各个超声传感器超声信号的反射率，根据并列超声传感器所测反射率的最小值对应的时间差信息提取出来，再利用滚子的公转速度将其转换为左右歪斜摆动位移值，从而判断真实工况下滚子的左右歪斜摆动状态。2.根据权利要求1所述的一种用于滚动轴承滚子左右歪斜摆动状态的测量方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：1)选择超声传感器选定超声传感器，根据所测滚动轴承的转速范围、滚动轴承的型号和试验工况，选择合适的超声传感器，若选用聚焦超声探头，聚焦直径越小，所测信号精度越高；若选用直探头，探头晶片直径越小，所测信号精度越高；2)安装及调节超声波传感器探头两个超声传感器在滚动轴承外圈沿着滚子长度方向并列安装，超声传感器固定在轴承座上，通过调节装置调节超声传感器的位置，同时保证超声传感器发射端面与滚动轴承外圈表面良好接触；3)采集超声反射回波信号通过超声脉冲发射-接收板卡，同步激励两个超声传感器发射超声波并且接收超声反射回波信号，在滚动轴承静止状态和正常工作状态，分别同步采集两个超声传感器反射回波信号，根据反射回波信号得到超声反射率信息；4)获取滚动轴承正常运行工况下滚子左右歪斜摆动状态两个超声传感器对应位置处的超声反射率信息由步骤3)计算得到，该超声反射率信息反映了滚子线接触方向上超声反射率的分布情况，根据两个超声传感器分别得到的最小反射率的时间差来确定滚子的左右歪斜摆动状态。3.根据权利要求2所述的一种用于滚动轴承滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，刘恒，王风涛，田桂斌，刘意，李丁成，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61