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轴承状态检测装置的设计

发布时间：2013-02-01 浏览次数：972

　　1　轴承状态检测流程图
　　2　传感器
　　2.1传感器的选择
　　滚动轴承因其固有特性、制造条件、使用情况的不同，其振动可能是低频或高频振动，但更多的情况下是同时包含了低频和高频两种振动成分。因此，检测的振动速度和加速度分别覆盖两个频带，必要时可用滤波器取出所需的频率成分。如果是较宽的频带上检测振动级，则低频振动的轴承检测振动速度，高频振动的轴承检测振动加速【3】 。
　　在轴承状态检测是首先要选用合适的传感器，由于振动信号在故障初期就可以发现异常，并且目的是实现轴承在线检测，而且振动信号发自轴承本身，所以不需要特别的信号源，信号的检测和处理也相对简单，因此主要选用采用了压电式加速度传感器YD-12【2】来测量振动信号，将传感器安装在合适的测点位置，由于传感器测得的振动信号觉微弱，因此，传感器的测得的信号要接入电荷放大器进行放大。
　　压电式加速度传感器YD-12的工作参数：灵敏度8~10pC/（m·s\{-2\}），频率1~10000Hz，极限加速度2000m/s2，工作温度-20~100℃，侧向引出，中心压缩。
　　2.2传感器的安装
　　要实现不解体诊断；振动信号只能在机壳表面拾取。传感器的布局尽可能靠近待测部位，使测取信号的传递路径短而直接，尽量避免信号的减弱、畸变或传递受阻，使所测的信号能Z大限度地反映检测部位的工况。一般，若轴承外露，测点位置可直接选在轴承座上；反之，测点应选在轴承座钢性较好的部位或基础上。
　　3　电荷放大器
　　压电式传感器在振动测试领域是应用Z广的传感器之一，它具有工作频带宽，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，不易损坏等优点。这种传感器在设计与生产上已经趋于标准化，所以在电荷放大器，电压跟随器等配套使用产品的选择上很方便。
　　电荷放大器是输出电压正比于输入电荷的一种放大器，它是利用电容反馈的，并具有高增益的一种运算放大器。　电荷放大器的主要特点是测量灵敏度与电缆长度无关，这对远距离测量是非常方便的。根据实验要求可选用下面介绍的电荷放大器：
　　DHF-7型电荷放大器：
　　DHF-7型电荷放大器是一种高性能的小型，简易，低价格的电荷电压转换器。
　　主要性能参数：
　　电荷灵敏度：10mV～100mV/pC(也可根据用户的要求确定)
　　工作频率：0.3Hz～50Hz(≤3%，也可根据用户的要求扩展频带)
　　精度：≤2%（160Hz）
　　Z大输入电荷：1000pC(电荷灵敏度为10mV/pC、使用±15V电源)
　　Z大输出电压：±10V(p-p值)
　　Z大输出电流：±5mA
　　交流噪声：≤2mV
　　直流零漂：≤5mV
　　工作电源：≤外接±直流电压（±5V～±15V）
　　外形尺寸：80×60×30mm
　　4　数据采集卡
　　研华pci-1711是一款功能强大的低成本多功能PCI总线数据采集卡。
　　5　模式识别
　　在滚动轴承实验台上采集正常工况下轴承的振动信号，然后在相同型号的轴承上人为制造各种故障再次进行振动信号的采集，将正常工况下的信号作为标准信号，然后将各种故障工况下的信号与之作相应的对比。通过不同的数据处理手段来判定故障程度及故障类型，验证与已知的情况是否匹配，判断处理方法的有效性和可信度。
　　参考文献：
　　【1】基于概率神经网络的轴承状态监测与故障诊断Rolling Bearing Condition Monitoring and Fault Diagnosis Based on Probabilistic Neural Network　周媛婧　李威霖（西南交通大学机械工程学院，四川成都　610031)
　　【2】振动用加速度传感器性能的测试与分析　姚志昌　徐茂峰　杨志伊（中国矿业大学摩擦研究室 2005.05）
　　【3】滚动轴承故障诊断中振动信号的采集　戴静君1　刘丽华2　薛庆齐2　孟波1　(1.北京石油化工学院，北京102617；2.北京化工大学，2008.06)
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