轴承寿命加载试验的目的
时间:2022-05-02 阅读:574
轴承试验的目的:
1. 观察深沟球轴承的滚子和滚道接触所产生的非线性现象:
(1)分析正常轴承状态下,赫兹-间隙径向接触非线性力对转子-轴承系统所产生的影响。
(2)观察轴承的稳态响应是否会出现超谐、次谐、轴承VC(Varying-Clearance)共振等耦合非线性共振现象
(3)观察轴承的稳态响应是否会产生跳跃等强非线性产生的分叉特征
2. 观察深沟球轴承在故障情况下所产生的非线性现象:
VALENINA轴承试验台
(1)分析在传统的局部和分布故障的情况下,如外圈裂纹、剥落、磨损,轴承的滚子越过故障所产生的接触刚度的改变。
(2)分析轴承滚子越过故障时轴承接触力的变化,如越过故障初滚子和滚道失去接触所产生的下降、滚子接触故障的双边时产生的冲击以及滚子驶出故障所产生的。
(3)分析轴承转子在故障状态下,其主要非线性特征的变化。
试验器类型
为达成上述目标,可采用以下两种测试轴承试验器进行相关的试验
1. 柔性转子轴承试验器
柔性轴承试验器类型示意图如下:
或
或
试验器需要:
(1)电机通过柔性联轴器连接至轴承-转子系统,以去除由电机传到导致轴的振动
(2)靠近电机的一端为驱动轴承,远离电机的一端为测试轴承。
(3)转子系统为单盘转子即可,以尽可能减少轮盘偏摆对系统的影响。
(4)需要测试的响应为轴承附近的轴响应,而非轴承传递至轴承座的响应,因此需要非接触的电涡流传感器,并设计相关的传感器安装方式,可通过设计专用的传感器插座或者贴在轴承外圈上的方式开展。传感器可用的加载方式如下:
(5)系统中需要有径向力加载装置,其目的是通过径向力向轴承系统提供一个向下的恒力,使测试轴承受压产生向下的位移:
从而使测试轴承尽可能与外圈接触,并实际上在测试轴承处产生一个x方向的附加刚度:
进而产生较强的非线性力,并在测试中出现明显的转子响应跳跃现象:
径向力可通过(1)液压加载至轮盘或者轴本身,或者(2)在轮盘附近通过轴承加载至转子系统。同时,也可(3)通过轴承加载器,采用重力加载至轴承系统中,进而加载至轴承上。论文中可供参考的试验系统如下:
类型1
类型2
类型3
试验器工作要求
(1) 电机需要有相关的调速装置
(2) 转子需要工作转速在10000rpm以内
(3) 转子系统的临界转速需要在5000rpm以内
(4) 转子系统需要进行动平衡,但轮盘需保留螺栓孔以通过螺栓加载不平衡质量,以量化分析系统所受的不平衡力。
(5) 轴承润滑可采用油润滑也可采用脂润滑
(6) 轴承需要为深沟球轴承
(7) 测试和驱动轴承的类型需要一致,以尽可能保证系统不会因多种类型轴承的自激振动而产生混沌现象。
(8) 测试需要包含正常和故障轴承,故需要在测试完正常类型的轴承后更换轴承,因此,需要有相应的轴承拆卸工具。
(9) 测试轴承需要包含正常、外圈局部故障等类型(如在外圈滚道开不同程度的方形孔)(或者切削滚道):
试验器参数
在完成试验器的设计后,需要提供相关的参数:
(1) 轮盘质量 [kg]
(2) 转子系统的刚度 [N/m] 和阻尼 [N/(m/s)]
(3) 轴承滚子-滚道之间的接触刚度 [N/m1.5]
(4) 轴承滚子-滚道之间的径向间隙 [m]
(5) 轴承内外圈以及深沟球直径 [m]
(6) 轴承转子的个数
(7) 轴承局部故障的故障宽度和深度以及在滚道中所处的位置
2. 刚性转子试验器
刚性转子的示意图如下:
试验器需要:
(1)电机通过柔性联轴器连接至轴承-转子系统,以去除由电机传到导致轴的振动
(2)转子系统为刚性轴,不带盘,以尽可能避免主轴系统产生振动
(3)第三个伸出来的轴承为测试轴承,可采用加速度计或者电涡流传感器测试系统的响应
(4)测试轴承需要设有轴承座,该轴承座不与地面相连接,为自由状态,但应保持重心靠下。
(5)测试轴承轴承座底部需要设有挂架,来对轴承进行相关的加载。
可参考的试验器类型如下:
试验器工作要求
(1) 电机需要有相关的调速装置
(2) 转子需要工作转速在10000rpm以内
(3) 可在工作转速范围内观察到测试轴承的接触共振现象
(5) 轴承润滑可采用油润滑也可采用脂润滑
(6) 轴承需要为深沟球轴承
(7) 测试和驱动轴承的类型需要一致,以尽可能保证系统不会因多种类型轴承的自激振动而产生混沌现象。
(8) 测试需要包含正常和故障轴承,故需要在测试完正常类型的轴承后更换轴承,因此,需要有相应的轴承拆卸工具。
(9) 测试轴承需要包含正常、外圈局部故障等类型(如在外圈滚道开不同程度的方形孔)(或者切削滚道):
试验器参数
在完成试验器的设计后,需要提供相关的参数:
(1) 测试轴承滚子-滚道之间的接触刚度 [N/m1.5]
(2) 测试轴承滚子-滚道之间的径向间隙 [m]
(3) 测试轴承内外圈以及深沟球直径 [m]
(4) 测试轴承转子的个数
(5) 测试轴承局部故障的故障宽度和深度以及在滚道中所处的位置