一种智能主轴的轴承故障检测方法以及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能主轴的轴承故障检测方法及系统，能够检测轴承在振动过程中的偏转。该系统包括：两第一微型激光测振传感器、一信号处理单元以及一偏转判断单元。智能主轴的轴承座上侧设有两沿智能主轴轴向设置的测点，每一测点正上方设置第一折射单元，两第一微型激光测振传感器发出的激光被第一折射单元折射到被测轴承的外圈表面，再被反射回第一微型激光测振传感器。该方法包括：通过两第一微型激光测振传感器根据各自接收的反射光输出相应的振动信号，然后由信号处理单元根据振动信号计算两第一微型激光测振传感器对应测点的振动速度和振动位移，最后由偏转判断单元根据两第一微型激光测振传感器的振动位移，判断被测轴承是否偏转。测轴承是否偏转。测轴承是否偏转。

【技术实现步骤摘要】
一种智能主轴的轴承故障检测方法以及系统


[0001]本专利技术涉及主轴振动检测诊断的
，尤其涉及一种智能主轴的轴承故障检测方法以及系统。

技术介绍

[0002]智能主轴的加工状态检测一直是智能主轴的研究重点，通过在主轴单元上布置传感器以获取振动、温度、转矩、切削力等运行状态信息，以此实现对主轴单元的状态监测、故障诊断以及性能评估。
[0003]主轴故障的主要部件及原因包括轴承损伤、换刀机构失效和旋转接头泄露等。经德国GMN公司对200多个主轴系统故障案例的调查研究发现，40%以上的主轴故障都与滚动轴承失效有关，是引起主轴故障的主要因素，因此，对主轴轴承的检测诊断是极为重要的。主轴轴承损伤会引起主轴的的强迫振动，影响主轴的运行精度和寿命。目前，对主轴轴承监测诊断研究主要振动信号、声音信号等，再结合现代信号处理方法，提取特征，决策诊断。
[0004]现有基于振动信号对主轴轴承的监测诊断方法通常是通过在轴承座上设置加速度传感器，加速度传感器感测端与轴承外圈接触以感知轴承的振动。这种测振方法只能用于监测轴承的在轴承径向平面内的振动，若轴承在振动过程中发生偏转，会导致轴承测点的位置发生改变，给测振带来误差。而目前还没有针对轴承偏转的故障检测方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提供一种智能主轴的轴承故障检测方法及系统，以检测轴承在振动过程中的偏转。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出的智能主轴的轴承故障检测系统，包括：两第一微型激光测振传感器，智能主轴的轴承座上侧设有两沿智能主轴轴向设置的测点，每一测点正上方设置第一折射单元，两第一微型激光测振传感器发出的激光被各自对应的第一折射单元折射到被测轴承的外圈表面，再被被测轴承的外圈表面激光反射回第一微型激光测振传感器，两第一微型激光测振传感器根据各自接收的反射光输出相应的振动信号；信号处理单元，用于根据振动信号计算两所述第一微型激光测振传感器对应测点的振动速度和振动位移；偏转判断单元，用于根据两所述第一微型激光测振传感器的振动位移，判断被测轴承是否偏转。
[0007]可选地，还包括：报警单元，当两所述第一微型激光测振传感器的振动位移偏差过大时，发出故障报警。
[0008]可选地，两所述第一微型激光测振传感器沿智能主轴的轴向或径向设置。
[0009]可选地，所述第一微型激光测振传感器通过第一二维微动台安装固定。
[0010]可选地，所述第一微型激光测振传感器采用的是舜宇的微型激光测振传感器LV
‑
M100。
[0011]可选地，还包括：两第二微型激光测振传感器，智能主轴的轴承座左侧或右侧设有两沿智能主轴轴向设置的测点，每一测点正上方设置第二折射单元，两第二微型激光测振传感器发出的激光被各自对应的第二折射单元折射到被测轴承的外圈表面，再被被测轴承的外圈表面激光反射回第二微型激光测振传感器，两第二微型激光测振传感器根据各自接收的反射光输出相应的振动信号。
[0012]基于上述系统，本专利技术还提出一种智能主轴的轴承故障检测方法，包括如下步骤：通过两第一微型激光测振传感器向两测点上方的第一折射单元投射激光，激光被第一折射单元折射到被测轴承的外圈表面，再由两第一微型激光测振传感器接收被测轴承的外圈表面反射回来的反射光，两第一微型激光测振传感器再根据各自接收的反射光输出相应的振动信号；根据两第一微型激光测振传感器输出的振动信号，计算两第一微型激光测振传感器对应测点的振动速度和振动位移；根据两第一微型激光测振传感器对应的振动位移，判断被测轴承是否偏转。
[0013]可选地，根据两第一微型激光测振传感器对应的振动位移，判断被测轴承是否偏转，包括：计算两第一微型激光测振传感器对应的振动位移的偏差
△
s，比较偏差
△
s与预设的第一阈值的大小，若偏差
△
s大于预设的第一阈值，则认为被测轴承已偏转倾斜，否则，认为被测轴承未偏转倾斜。
[0014]可选地，比较偏差
△
s与预设的第二阈值的大小，若偏差
△
s大于预设的第二阈值，则认为被测轴承倾斜过度，并进行故障报警，否则，进行故障报警。
[0015]可选地，当被测轴承偏转时，计算两第一微型激光测振传感器对应的振动位移的平均位移S
ave
和对应的平均速度V
ave
，并以平均位移S
ave
和对应的平均速度V
ave
作为被测轴承振动情况的监测评判指标；其中：S
ave
=（S1+S2）/2，S1、S2分别为两第一微型激光测振传感器对应测量的振动位移；Va
ve
=（V1+V2）/2，V1、V2分别为两第一微型激光测振传感器对应测量的振动速度。
[0016]本专利技术通过沿智能主轴的轴向设置两个测点，在这两个测点的正上方设置分别设置折射单元，并设置与折射单元对应的微型激光测振传感器，检测时，通过微型激光测振传感器向其对应的折射单元投射激光并折射在智能主轴的被测轴承的外圈表面，以检测这两个测点的振动信号，再将这两个测点的振动信号输出到一信号处理单元，由信号处理单元根据振动信号计算这两个测点的振动位移和振动速度，再将两个测点同一时刻的振动位移输出到一偏转判断单元，偏转判断单元根据从两测点采集的振动位移来判断被测轴承的偏转，同时还能够获取偏转量，以便后续的轴承振动评估中来校正偏转带来的误差。
附图说明
[0017]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实
施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术智能主轴的轴承故障检测系统的功能框图；图2为本专利技术中第一折射单元和第二折射单元的位置示意图；图3为图2中A
‑
A处的剖视图；图4为图2中B
‑
B处的剖视图；图5为被测轴承未发生偏转的振动示意图；图6为被测轴承发生偏转后的振动示意图；图7为本专利技术智能主轴的轴承故障检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]参照图1，本专利技术提供的智能主轴的轴承故障检测系统，该系统包括两第一微型激光测振传感器6、一信号处理单元8以及偏转判断单元9。第一微型激光测振传感器6用于向智能主轴1的被测轴承2的外圈表面投射激光并接收被测轴承2的外圈表面反射回来的反射光，根据接收的反射光输出相应的振动信号。信号处理单元8与第一微型激光测振传感器6连接，其能够根据振动信号计算第一微型激光测振传感器6对应测点的振动速度和振动位移。偏转判断单元9与信号处理单元8连接，其能够根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能主轴的轴承故障检测系统，其特征在于，包括：两第一微型激光测振传感器，智能主轴的轴承座上侧设有两沿智能主轴轴向设置的测点，每一测点正上方设置第一折射单元，两第一微型激光测振传感器发出的激光被各自对应的第一折射单元折射到被测轴承的外圈表面，再被被测轴承的外圈表面激光反射回第一微型激光测振传感器，两第一微型激光测振传感器根据各自接收的反射光输出相应的振动信号；信号处理单元，用于根据振动信号计算两所述第一微型激光测振传感器对应测点的振动速度和振动位移；偏转判断单元，用于根据两所述第一微型激光测振传感器的振动位移，判断被测轴承是否偏转。2.如权利要求1所述的智能主轴的轴承故障检测系统，其特征在于，还包括：报警单元，当两所述第一微型激光测振传感器的振动位移偏差过大时，发出故障报警。3.如权利要求1所述的智能主轴的轴承故障检测系统，其特征在于，两所述第一微型激光测振传感器沿智能主轴的轴向或径向设置。4.如权利要求3所述的智能主轴的轴承故障检测方法，其特征在于，所述第一微型激光测振传感器通过第一二维微动台安装固定。5.如权利要求3所述的智能主轴的轴承故障检测系统，其特征在于，所述第一微型激光测振传感器采用的是舜宇的微型激光测振传感器LV
‑
M100。6.如权利要求1
‑
5任意一项所述的智能主轴的轴承故障检测系统，其特征在于，还包括：两第二微型激光测振传感器，智能主轴的轴承座左侧或右侧设有两沿智能主轴轴向设置的测点，每一测点正上方设置第二折射单元，两第二微型激光测振传感器发出的激光被各自对应的第二折射单元折射到被测轴承的外圈表面，再被被测轴承的外圈表面激光反射回第二微型激光测振传感器，两第二微型激光测振传感器根据各自接收的反射光输出相应的振动信号。7.一种智能主轴的轴承故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：通过两第一微型激光测振传感器向两测点上方的第一折射单元投射激光，激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿峰，贾昌武，
申请(专利权)人：深圳市玄羽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：