[發明專利]滾動軸承的異常診斷方法以及異常診斷裝置

有效

• 申請號: 201910249141.X
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110320038B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 杉浦拓;小池一成
• 申請（專利權）人: 大隈株式會社
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黃志堅;崔成哲

提供滾動軸承的異常診斷方法以及異常診斷裝置，在不受旋轉速度、傳遞函數的影響的情況下計算可與其它機器進行比較的絕對的評價指標，高精度地判斷有無異常。作為滾動軸承的異常診斷方法，執行如下步驟:振動測定步驟，測定主軸的振動；頻率分析步驟，對振動進行頻率分析，算出每個頻率的振動的大小；特征頻率計算步驟，根據軸承的規格和測定振動時的主軸的旋轉速度算出作為振動的頻率的特征頻率；振動值計算步驟，將特征頻率下的振動的大小除以以測定振動時的主軸的角速度為底、以正數為冪指數的值，算出去除了旋轉速度的影響的振動值；評價指標計算步驟，根據振動值計算評價指標；判斷步驟，根據評價指標來判斷有無異常。

技術領域

本發明涉及用于機床等的、診斷支承主軸等旋轉體的滾動軸承的異常的方法以及裝置。

背景技術

當在支承旋轉體的滾動軸承發生內圈的損傷等異常時，會產生振動。由于軸承的異常而產生的力不是單純的正弦波狀，因此可以同時觀測到高次諧波的頻率成分的振動。這時產生的振動的頻率(特征頻率)與旋轉速度成比例，可以根據旋轉體的旋轉速度和軸承規格算出。

在相隔基本頻率的兩個特征頻率的振動的大小都較大的情況下，當觀察所測定的振動的波形時，也可以解釋為振幅正在以基本頻率變動。由此，已知有如下方法：通過對所測定的振動的波形進行包絡處理之后進行頻率分析，從而將振幅的變動程度定量化而進行診斷。

例如在專利文獻1中示出一種方法，在該方法中，對振動或聲響進行測定并進行包絡處理及頻率分析，根據將基本頻率成分的振動的大小除以作為全部頻譜成分的積分值的全值而得到的計算值的大小來進行有無異常的判定。

在專利文獻2中示出一種方法，在該方法中，對振動進行測定并進行包絡處理和頻率分析，通過將特征頻率成分的值與針對每個特征頻率分別設定的閾值進行比較來進行診斷，其中，所述每個特征頻率考慮了通過打擊試驗預先測定的振動響應的水平差或旋轉速度。

在專利文獻3中示出一種方法，在該方法中，以提高振動測定精度為目的，在振動被測定得較大的諧振頻帶中進行測定，為了降低被放大的信號強度而將其與傳遞函數的反函數相乘。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第4120099號公報

專利文獻2：日本特許第5146008號公報

專利文獻3：日本特開2017-37052號公報

即使由于相同的異常而產生相同大小的勵振力，也會受到機械的振動模式(傳遞函數)的影響，因此振動的大小也不能測定為相同。此外，包絡處理是不考慮傳遞函數的大小在各個頻率下不同的情況而將多個頻率的振動一并理解的處理，是多個頻率的信息不可逆地混合的處理方法。

在對機床主軸那樣的具有復雜的振動模式的旋轉體實施診斷的情況下，有時，即使僅使旋轉體的旋轉速度改變10％從而特征頻率改變10％，包絡處理后的特征頻率的振動的大小也會變化數倍。相對于旋轉速度的變化，該增減是不規則的，若考慮到測定偏差，則也存在不能區別正常時和異常時的旋轉速度。

由于包絡處理后的特征頻率的振動的大小除以全值的處理不是去除傳遞函數或旋轉速度的影響的方法，因此，即使通過專利文獻1的方法算出的計算值能夠用于損傷的有無的判別程度，也存在無法進行定量的比較的問題。

此外，在進行包絡處理時，多個頻率的信息不可逆地混合而成為不是本來的振動頻率的其它頻率的振動，因此，在專利文獻2中提出的、考慮到傳遞函數或旋轉速度對包絡處理后的特征頻率的振動的大小產生的影響的閾值存在無法根據傳遞函數或旋轉速度來合理地確定的問題。因此，在一般市售的軸承診斷裝置中，存在如下問題：即使判斷為異常的閾值的設定由使用者決定、或者預先具有判斷為異常的閾值，判定結果也會根據實施測定的旋轉速度而變化，從而無法判斷是否真的異常。