基于振动信号的轴承游隙监测及应用.pdfVIP

北京石油化工学院学报 第 22卷 第 2期 Vo1．22 NO．2 JournalofBeijingInstituteof 2014年 6月 Jun．2014 Petro—chem icalTechnology 基于振动信号的轴承游隙监测及应用 李 进 ，李少华，董欣红，何 杉，杨在江 (中海油能源发展股份有限公司油 田建设工程分公司，天津 300452) 摘要：轴承游隙是保证轴承寿命，减小摩擦、振动、噪声，使负荷均匀分布的重要使用特性。轴承游 隙调节不当会造成使用寿命的缩短，引起振动和噪声 ，进而造成设备严重损坏等 。由于轴承运转过程 中 无法实现轴承游 隙的直接测量 ，而振动监测是对机械设备进行状态监测和故障诊断最常用 的监测方法。 笔者通过建立轴承振动模型，分析轴承游隙不当的振动机理 ，实现 了采用振动信号进行轴承游隙不当的 监测。通过实例验证表明，在不停机 的状态下采用振动监测可以有效地实现对轴承游隙的监测 。 关键词 ：滚动轴承 ；游隙；阻尼系统 ；振动监测 ；故 障诊断 中图分类号 ：TH825 文献标志码 ：A 滚动轴承是机械设备 中应用最为广泛的旋 转部件 ，也是旋转机械中的易损部件之一，在有 滚动轴承的旋转机械中，大约有 3O 的机械故 障是由滚动轴承引起 的[1]。 目前 ，利用振动信号对机械设备进行状态 监测和故障诊断是最常用 、最有效的方法，振动 信号分析 已成为故障诊断领域最活跃的一个分 图 1 轴承 四阶弹簧—— 阻尼系统简化模型 支l5 。因此 ，笔者采用建立 的滚动轴承振动 模型，通过提取 、分析振动信号来实现监测轴承 根据 Lagrange方程可得滚动轴承外圈的 运转过程中是否存在轴承游隙不当的问题。 动力学微分方程组 ]： fm，Yl—Cp(Ye～Y1)+ p(2一 1)-47F 1 滚动轴承振动模型 mh 2一cp( l— Y2)一 c^Y2-47 综合考虑轴承游隙、系统本底噪声波纹度 、 l走p(1一 2)一khyz 表面特征等因素，为了与实际系统更接近，将其 (1) 等效为 四阶高阶系统 ，建立轴承四阶弹簧—— 对式 (1)进行 Laplace等变换后得 系统传递 阻尼系统简化模型 ，如图1所示 。 函数 ： ． H (s)一 (2) s+ (a -47 ∈z)s。-47 ( -47 。-47 一 )s -47 ( 。-47 1— 2 )-47 叫 ∞ 一 其 中： c——线性阻尼； 091一是p／ ，；C02一 (志p+是^)m^；a—Cp／m，； m ——轴承座和外圈的质量 ； 2一 (c+f^)／ ^；a=== m^； 忌——轴承座和外圈的刚度 ； Ⅲ 一 转子和内圈的质量 ； C——轴承座阻尼 。 足——从轴承到球 、外圈的刚度 ； 从理论分析角度对传递 函数建模非常