[发明专利]滚动轴承振动测量和故障分析装置及方法

权利要求书

1.一种滚动轴承振动测量和故障分析装置，包括被测轴承安装装置(5)、速度传感器(1)、信号调理电路（11）、数据采集设备（10）和计算机（9），其特征在于：被测轴承（2）安装在所述被测轴承安装装置（5）的心轴（3）上，所述速度传感器（1）的传振杆以规定的压力置于被测轴承外圈外圆柱面的中部平面上，测量方向沿轴承径向且垂直于轴承的轴线，信号调理电路（11）和数据采集设备（10）连接到计算机（9）；速度传感器（1）测量轴承外圈的径向振动速度信号，将拾取到的轴承径向振动速度信号转换成相应的电信号，该电信号经信号调理电路（11）处理后，输送到数据采集设备（10），由数据采集设备（10）对调理后的信号进行A/D转换，转换成计算机（9）能处理的数字信号，最后由计算机（9）对数字信号进行分析和处理。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承振动测量和故障分析装置，其特征在于所述被测轴承安装装置（5），包括主轴（4）、电机（7）、变频器（8）、心轴（3）、垂直滑块（13）、垂直锁紧手柄（14）、手轮（12）、水平滑体（16）、水平锁紧手柄（17）、旋钮（15），由联轴器连接主轴（4）和电机（7），通过电缆将变频器（8）与电机（7）相连；将被测轴承（2）和与之相应的心轴（3）安装在主轴（4）锥孔中，松开垂直锁紧手柄（14）和水平锁紧手柄（17），调节旋钮（15），使水平滑体（16）前后移动，完成速度传感器（1）的水平位置调整，用手轮（12）升起或下降垂直滑块（13），调整速度传感器（1）的垂直位置调整，使速度传感器（1）的传振杆以规定的压力置于被测轴承（2）外圈外圆柱面的中部平面上，传感器水平和垂直位置调整好后，锁定垂直锁紧手柄（14）和水平锁紧手柄（17），通过变频器（8）调节主轴（4）转速，从而使主轴（4）带动被测轴承（2）以恒定转速旋转。

3.根据权利要求1所述的滚动轴承振动测量和故障分析装置，其特征在于所述信号调理电路（11），由隔离放大器依次连接运算放大器、集成状态变量滤波器和集成程控放大器构成；速度传感器拾取的轴承振动速度信号首先经隔离放大器放大后，然后由运算放大器放大后，输送给集成状态变量滤波器对信号进行预滤波，再将滤波后的信号输送给程控放大器放大信号，最后将放大后的信号输送给数据采集卡。

4.一种滚动轴承振动测量和故障分析方法，采用权利要求1所述滚动轴承振动测量和故障分析装置进行测试和分析，其特征在于对调理后的滚动轴承振动速度信号进行数字量分析和处理，计算轴承振动速度有效值                                                、振动速度峰值和波峰因数X，并能对轴承的振动速度信号进行时域分析、FFT分析、包络谱分析、小波分析、小波包分析和HHT分析，对轴承振动进行定量和定性地分析，准确判断故障轴承的故障原因。

5.根据权利要求4所述的滚动轴承振动测量和故障分析方法，其特征在于：所述的轴承振动速度有效值计算是利用离散信号的均方根值计算公式，其中为离散的轴承振动速度信号，N为采样点数，为计算的轴承振动速度有效值。

6.根据权利要求4所述的滚动轴承振动测量和故障分析方法，其特征在于：所述的轴承振动速度峰值利用峰值计数法，从离散信号中找出n个峰值,则离散信号的峰值指标为： ，其中为计算的轴承振动速度峰值，n为峰值的个数。

7.根据权利要求4所述的滚动轴承振动测量和故障分析方法，其特征在于：所述的轴承振动速度波峰因数X利用公式，其中X为计算的轴承振动速度波峰因数。

8.根据权利要求4所述的滚动轴承振动测量和故障分析方法，其特征在于：所述的包络谱分析采用Hilbert幅值解调法，Hilbert变换得到的解析信号实部为实信号本身，虚部为其Hilbert变换，解析信号的幅值即为信号的包络，再进行频谱分析，最后得到包络谱。