[发明专利]一种基于超声的滚动轴承保持架瞬时速度的测量方法

摘要

本发明公开了一种在线监测滚动轴承保持架瞬时速度的测量方法，实现了在高速运行过程中滚动轴承保持架瞬时速度的实时监测，进而能够判断轴承是否打滑和打滑程度。该方法无需对轴承做任何处理，对油雾等环境因素不敏感，使得该方法能应用于实际高速轻载工况下的滚动轴承保持架瞬时速度的在线监测。本发明针对滚动轴承保持架瞬时速度的测量，在轴承外圈沿圆周方向并排安置两个超声波传感器探头，通过同步采集两个超声波传感器探头在滚子与轴承外圈内侧接触界面之间的反射回波信号，得到同一滚子滚过两个超声波传感器探头聚焦区域的时间差,根据该时间差与两个超声波传感器探头的中心距可以得到保持架的瞬时速度。

主权项

1.一种基于超声的滚动轴承保持瞬时速度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)超声波传感器探头的选择超声波传感器探头的选择主要考虑元件直径和焦距，其中元件直径小于等于两个滚子之间的距离，焦距大于轴承外圈厚度；(2)超声波传感器探头工作参数的确定超声波传感器探头的工作参数为超声波传感器的脉冲发射频率f1，记滚子通过超声传感器探头聚焦区域的频率为f2，为了保证至少获得N个有效超声反射回波信号，超声脉冲发射频率f1大于N*f2，N一般大于3个；(3)超声波传感器的安装与调节在滚动轴承外圈正上方位置，沿圆周方向左右并排安装超声波传感器探头，同时保证超声传感器探头与轴承外圈之间良好的耦合条件，调节超声传感器探头的空间角度，使其尽量垂直于轴承外圈，通过超声信号脉冲发射‑接收装置，同步激励两个超声波传感器发射超声信号，并同步接收超声回波反射信号，在轴承静止状态下，通过示波器观察，当超声波在轴承外圈内侧界面的反射回波信号幅值调至最大时，即为最佳角度位置；(4)超声反射回波信号的采集滚动轴承加载后，稳定运行工况下，同步采集两个超声波传感器探头在轴承外圈内侧的超声回波反射信号，记滚子经过的第一个超声波传感器探头为P1，第二个为P2，记录轴承在运行工况下两个超声波传感器探头P1、P2在轴承外圈内侧界面反射回波信号对应的幅值信息A1、A2；(5)圆柱滚子轴承保持架瞬时速度的计算根据超声波在不同接触界面间的反射原理，得到滚子经过超声波传感器探头聚焦区域时，超声反射回波的幅值A1、A2先减小后增大，当滚子与外圈完全接触时，超声反射回波幅值最小，利用公式(1)可以得到同一滚子先后经过超声波传感器探头P1、P2时，反射回波幅值最小的两帧信号之间的时间间隔Δt，利用公式(2)可以计算得到保持架的瞬时速度则保持架的瞬时速度w'cΔt＝N/fr     (1)w'c＝d/Δt＝d·fr/N    (2)式中，fr是超声发射脉冲的重复频率，N为同一滚子滚过两个超声探头的距离间隔内接收到的第二次超声回波的次数；d为并列安装的两个超声波传感器探头的中心距。