[发明专利]一种转轴和轴承的振动与磨损状态联合监测实验平台

说明书

本发明涉及轴与轴承运行监测实验技术领域，具体指一种转轴和轴承的振动与磨损状态联合监测实验平台；包括底板、实验轴和轴承，所述底板的两端分别设有驱动电机和基座，基座上设有承轴器，驱动电机和基座之间设有转速转矩传感器，驱动电机、转速转矩传感器和实验轴之间分别通过联轴器依次连接；所述基座上设有加载模块，加载模块上设有数据采集模块，数据采集模块包括数据采集卡、电涡流传感器、加速度传感器、压力传感器和润滑在线采样模块；本发明结构合理，可模拟转轴在各种工况下的运行状态，通过各传感器监测转轴和轴承的振动和磨损情况，并通过数据分析轴系轴承工作过程中振动和磨损之间的联系，为轴系设备运行监测体系的建立提供理论和数据基础，从而获得最佳的设备保障效果。

技术领域

本发明涉及转轴与轴承运行监测实验技术领域，具体指一种转轴和轴承的振动与磨损状态联合监测实验平台。

背景技术

交流异步电机通过转子旋转向外输出扭矩带动负载工作，对电机转子起到支撑作用的轴和轴承(包含轴瓦)的工作状态变化及其可靠性问题，对整个电机的性能起到至关重要的影响。电机的转轴在高速重载的工况下不可避免地存在振动，过度的振动可能会产生灾难性的事故，因此需要对设备进行振动监测，实时掌握设备的振动情况。同时，振动是把双刃剑，虽然对设备的运行不利，但是可以通过监测到的振动信息对设备进行故障诊断和预测，可以对潜在的故障进行预防。机组运行过程中转轴不平衡、不对中、动静摩擦等故障出现率较高，这些故障会在振动信号中展现出各自的特征；机组转轴振动信号能在一定程度上反应机组的运行状况。

转子系统在机械设备中应用广泛，为实现对转子设备故障诊断，国内外学者对转子裂纹识别做了大量研究，目前裂纹的识别方法主要包含基于信号的方法和基于模型的方法。基于信号的裂纹识别方法使用振动监测设备，并利用稳态和瞬态振动的数据进行分析得到裂纹信息，从而实现裂纹的识别。由于工程中转子裂纹模型较为复杂，得到转子裂纹动力学模型较为困难，并在建立动力学模型中会忽略一些结构特征影响因素，使得裂纹识别精度不高并且识别方法通用性较低。

轴心轨迹是指轴心相对于轴承座在与轴中心线相垂直平面内的运动轨迹，其常用在回转机械的状态监测与故障诊断中。轴心轨迹可用实验法和计算法获得。目前，轴心轨迹通常用电涡流传感器来测量，利用金属表面处于高频磁场时的涡流效应，将位移信号转换为电压信号。进行轴心轨迹的测量实验时，一般需要两个电涡流传感器来测量轴心在某一截面内的位移轨迹。

油液监测技术是实现设备润滑状态监测与磨损故障诊断的重要技术手段, 其原理主要是通过对设备在用润滑油理化性能指标和油中金属和非金属磨损颗粒及污染产物的分析来获取设备摩擦副润滑和磨损状态的信息,从而对设备的润滑状态及磨损故障进行诊断。在电机运转过程中，摩擦副中的磨损颗粒会进入到润滑油中，在实验室条件下对润滑油中的磨损颗粒进行原子光谱分析和铁谱分析能够确定不同类型磨损颗粒所占比例，并能测出各元素的颗粒浓度随电机工作时间变化而变化的趋势，从而试图预测未来一定时间内电机工作特性的稳定性和可靠性，对电机的正常运行起到指导和保障的作用。

润滑油的常规理化分析是指采用油品的物理化学化验方法对润滑油的各种理化指标进行测定。在针对机械诊断这一特定目标时，需要分析的项目一般为粘度、水分、闪点、酸度(值)和机械杂质等。各类润滑油在这些项目上都有各自的正常值控制标准。通过这些指标的测定，一方面可以监测润滑系统，另一方面可以预测甚至预防机器设备因润滑不良而可能出现的故障。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、可模拟不同转速和载荷工况、通过转轴轴心轨迹分析和轴承润滑油理化、光谱分析实现实时监测的转轴振动状态和轴承磨损状态联合监测实验台。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：