[发明专利]高速主轴轴承动态监测方法

说明书

一种高速主轴轴承动态监测方法，属于轴承状态监测领域。本发明针对现有通过监控整机转子系统的转速和振动指标实现轴承状态监测的方法，不能直接反映轴承状态的问题。包括：采集主机工作时的转子转速信号和转子转频信号，进行频谱分析，分离出轴承内圈实时转速、轴承外圈实时转速和保持架实时转速；对角接触球轴承，由轴承内圈实时转速和保持架实时转速计算获得轴承实时接触角，进而确定角接触球轴承动态；对于角接触球轴承和圆柱滚子轴承，由轴承内圈实时转速、轴承外圈实时转速和保持架实时转速计算获得滚动体实时公转速度和滚动体无滑动公转速度，进而确定轴承动态。本发明用于轴承动态监测。

技术领域

本发明涉及高速主轴轴承动态监测方法，属于轴承状态监测领域。

背景技术

当前，在各类动力机械以及涡轮机械中，大量使用了高速乃至超高速工作的主轴轴承作为转子支承，这些轴承工作转速极高，装配于机械核心支撑部位，其稳定运转对主机性能及寿命极其重要。因为这类轴承的特殊应用方式，在使用中均处于主轴间或轮盘内部，无法进行直接监控和维护，不能有效获知其工作状态。

针对这一问题，现有主轴轴承的状态检测方法主要采用三种方式：第一种是通过整机润滑系统的金属屑末量讲行监控；第二种是根据整机转子系统的转速和振动指标进行监控；第三种是定期停机大修分解进行轴承检查。以上方法中，第一种需要在油路末端安装金属报警装置或定期抽取油样，在应用中存在滞后性，且会受到各种相似成分磨屑的干扰，不能实时反映轴承状态；第二种受到传感器的安装检测点位限制，使用中只能间接采集转子的数据，不能直接反映轴承状态；第三种方法虽然可以直观地进行轴承检查，但其成本高、工序多、耗时长，不可能在服役周期内频繁进行。

发明内容

针对现有通过监控整机转子系统的转速和振动指标实现轴承状态监测的方法，不能直接反映轴承状态的问题，本发明提供一种高速主轴轴承动态监测方法。

本发明的一种高速主轴轴承动态监测方法，包括，

采集主机工作时的转子转速信号和转子转频信号，并进行频谱分析，分离出轴承内圈实时转速、轴承外圈实时转速和保持架实时转速；

对于角接触球轴承，根据轴承内圈实时转速和保持架实时转速计算获得轴承实时接触角，由轴承实时接触角确定角接触球轴承动态；

对于角接触球轴承和圆柱滚子轴承，根据轴承内圈实时转速、轴承外圈实时转速和保持架实时转速计算获得滚动体实时公转速度和滚动体无滑动公转速度，由滚动体实时公转速度和滚动体无滑动公转速度确定相应轴承动态。

根据本发明的高速主轴轴承动态监测方法，所述轴承实时接触角的计算方法包括：

式中α_R为轴承实时接触角，N_i为轴承内圈实时转速，N_c为保持架实时转速，D为轴承外径，d为轴承内径，D_w为球直径。

根据本发明的高速主轴轴承动态监测方法，由轴承实时接触角确定角接触球轴承动态的方法包括：

若α_R＞α，则角接触球轴承为过载或爬坡状态；

若α_R＜α，则角接触球轴承为空载或打滑情况；

若α_R＝α，则角接触球轴承正常运行；

其中α为轴承正常接触角。

根据本发明的高速主轴轴承动态监测方法，所述滚动体实时公转速度和滚动体无滑动公转速度的计算方法包括：

N_r＝_c，