[發明專利]一種測量滾動軸承徑向動柔度的方法

有效

• 申請號: 201310464803.8
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN103592125A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 李健;李成剛;王德友;劉聰;宛春博
• 申請（專利權）人: 東北大學;中國航空工業集團公司沈陽發動機設計研究所
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 北京市中聞律師事務所 11388
• 代理人: 王新發;常亞春

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技術領域

本發明涉及機械工程領域中軸承徑向動柔度的測試方法，具體的說，涉及的是采用直接加載的方法來完成滾動軸承徑向動柔度的測試。

背景技術

滾動軸承廣泛應用于機械工程領域，它是旋轉機械中最為普遍采用的零件之一，其徑向支承動柔度是轉子/轉軸動力學特性的重要參數。然而，目前工程應用中對滾動軸承徑向動柔度還缺乏成熟的測試方法，實踐中依然采用工程構件動柔度測試的通用方法，這些方法并不完全適用滾動軸承徑向動柔度的高精度測試，測試結果誤差較大。通過現場測試獲得滾動軸承動柔度的兩個關鍵因素為：如何實時獲取加載于軸承處的真實動載荷以及對應載荷作用面處的真實位移。這兩個方面必須有機結合，缺一不可。目前工程中采用的軸承動柔度測試加載方法包括：激振器簡諧激勵、力錘瞬態激勵及質量偏心轉子激勵等。激振器簡諧激勵的激振力形式與滾動軸承實際工況下受載情況接近，但存在激振器加載時對軸承的不利約束并通常無法保證恒幅激振；力錘瞬態激勵方法簡單，操作方便，但其瞬態激勵形式與軸承實際工況下受簡諧激勵的情況相差較大，故所得結果的精度較差；質量偏心轉子激勵模擬滾動軸承實際工況下的受載狀態，其激勵形式與軸承實際情況非常接近，但要求其測試設備的復雜程度與原設備的轉子系統相近，這在大型復雜旋轉機械的軸承動柔度測試中很難實現。同時，試驗的頻率范圍受到轉子臨界轉速的限制和影響，試驗設備中的模擬偏心轉子系統的諸多特征（不對中等）會給試驗結果帶來誤差。試驗中，滾動軸承所受徑向動態載荷及對應位移也無法直接測量，需要通過近似公式進行計算，所有這些累積誤差會大大降低試驗結果的精度。另一方面，在軸承徑向動柔度測試的位移獲取方法上，工程中普遍采用的加速度二次積分求位移的方法會進一步擴大試驗結果的誤差。

目前工程技術領域需要發展一種專門針對滾動軸承徑向動柔度的測試方法，該方法應該普遍適用于工程應用中最為廣泛的滾動軸承，方法易于實現，不受被測軸承實際工況的限制，可以直接測量獲得軸承徑向動柔度所需的兩個參數：時變動載荷及對應位移，同時考慮試驗設備裝配參數及試件動態慣性力的影響，從而實現滾動軸承徑向動柔度的高精度測試。

發明內容

目前軸承動柔度測試中依然采用工程構件動柔度測試的通用方法，這些方法對滾動軸承同步動載荷和位移往往無法同時直接測量，測試結果精度較差。本發明的目的是為了填補工程應用中缺乏滾動軸承徑向動柔度測試方法的空白，提出了一種采用直接加載方式測量滾動軸承徑向動柔度的方法。

滾動軸承徑向動柔度可以定義為軸承單位動態載荷下的徑向位移，即動柔度的獲得需要測量動態載荷和徑向位移兩個參數。要想通過試驗得到軸承動柔度的高精度測量值，最好能夠動態激勵直接加載，并同時實現軸承所受動態載荷和產生位移的同步、直接測量。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種測量滾動軸承徑向動柔度的方法，其特征在于，振動臺通過轉接段將動載荷直接施加在軸承內圈，振動臺和轉接段之間連接力傳感器和加速度傳感器，振動臺施加簡諧激勵，記錄加速度傳感器采集的數據、力傳感器采集的數據，將加速度傳感器采集到的加速度值和轉接段的質量相乘得到轉接段的慣性力，力傳感器采集的力值中去掉該慣性力就得到加載在軸承內圈的真實荷載；

在軸承的多個位置安裝渦流位移傳感器，用渦流位移傳感器測量軸承加載部位的多個截面的位移，將多個位移求平均值即可得到真實的位移；

最后根據直接加載下獲得的同步真實載荷和真實位移，繪制“力－位移滯回曲線”，最終得到滾動軸承在不同激頻、力幅等參數下的徑向動柔度。

采用多通道數據采集系統對加速度傳感器、力傳感器和渦流位移傳感器進行同步采集，保證所有傳感器信號的時間一致性。

所述轉接段包括：萬向鉸、連桿、加載龍門架和假軸，連桿一端通過萬向鉸連接振動臺另一端連接加載龍門架，連桿上同時布置加速度傳感器和力傳感器，加載龍門架下端連接假軸，它將連桿的激勵傳遞給假軸，假軸與軸承內圈緊密接觸。