滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法新國標(biāo)介紹與分析

1、1 “滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法” 新國標(biāo)介紹與分析新國標(biāo)介紹與分析杭州軸承試驗(yàn)研究中心檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室 陳芳華Email: mobil:135880307682目錄1、我國滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法的研究、我國滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法的研究2、國外情況簡(jiǎn)介、國外情況簡(jiǎn)介3、新國標(biāo)和老行標(biāo)范圍的比較、新國標(biāo)和老行標(biāo)范圍的比較 4、新國標(biāo)介紹新國標(biāo)介紹及與老行標(biāo)的比較及與老行標(biāo)的比較 5、目前的速度型測(cè)振儀對(duì)新國標(biāo)適應(yīng)性分析與交流目前的速度型測(cè)振儀對(duì)新國標(biāo)適應(yīng)性分析與交流 6、新國標(biāo)實(shí)施的可能性與應(yīng)該注意的問題新國標(biāo)實(shí)施的可能性與應(yīng)該注意的問題 3JB/T5313-2001滾動(dòng)軸承 振動(dòng)（速度）測(cè)

2、量方法JB/T5314-2002滾動(dòng)軸承 振動(dòng)（加速度）測(cè)量方法 （以下簡(jiǎn)稱老行標(biāo)） GB/T24610.1-2009 滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法 第1部分：基礎(chǔ)GB/T24610.2-2009 滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法分第2部： 具有圓柱孔和圓柱外表面的向心球軸承GB/T24610.3-2009 滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法 第3部分： 具有圓柱孔和圓柱外表面的調(diào)心滾子軸承 和圓錐滾子軸承GB/T24610.4-2009 滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法 第4部分： 具有圓柱孔和圓柱外表面的圓柱滾子軸承1、我國滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法的研究、我國滾動(dòng)軸承振動(dòng)測(cè)量方法的研究42、國外情況簡(jiǎn)介、國外情況簡(jiǎn)介l美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI

3、/AFBMA Std.13-1987（R1997）滾動(dòng)軸承振動(dòng)和噪聲測(cè)量方法l日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISB1548-1995 滾動(dòng)軸承A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)測(cè)量方法l德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN5426/1-1995 滾動(dòng)軸承 軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲 第1部分：固體聲測(cè)量方法 ISO 15242-1:2004 滾動(dòng)軸承 滾動(dòng)測(cè)量方法 第1部分：基礎(chǔ)ISO 15242-2:2004 滾動(dòng)軸承 滾動(dòng)測(cè)量方法 第2部分： 具有圓柱孔和圓柱外表面的向心球軸承ISO 15242-3:2006 滾動(dòng)軸承 滾動(dòng)測(cè)量方法 第3部分： 具有圓柱孔和圓柱外表面的調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承ISO 15242-4:2007 滾動(dòng)軸承 滾動(dòng)測(cè)量方法 第4

4、部分： 具有圓柱孔和圓柱外表面的圓柱滾子軸承53、新國標(biāo)和老行標(biāo)范圍的比較、新國標(biāo)和老行標(biāo)范圍的比較 表1 新國標(biāo)和老行標(biāo)規(guī)定的范圍項(xiàng)目新國標(biāo)（GB/T 24610）老行標(biāo)（JB/T）第1部分第2部分第3部分第4部分5313-20015314-2002范圍旋轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承的振動(dòng)測(cè)量方法及相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定具有圓柱孔和圓柱外表面的內(nèi)徑3mm120mm的深溝球、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承（N、NU、NJ、NF型）的單列和雙列向心球軸承(外徑10mm200mm)接觸角45的雙列調(diào)心滾子軸承、單列和雙列圓錐滾子軸承(外徑30mm200mm)單列和雙列圓柱滾子軸承(外徑30mm200mm)振

5、動(dòng)（速度）測(cè)量（m/s）振動(dòng)（加速度）測(cè)量（dB）的振動(dòng)測(cè)量（速度，m/s）6l新國標(biāo)增加了“單列調(diào)心球軸承”、“雙列向心球軸承”、“雙列調(diào)心滾子軸承”、“雙列圓錐滾子軸承”和“雙列圓柱滾子軸承”五類 l尺寸段劃分參數(shù)：新國標(biāo)以外徑來劃分 l尺寸段范圍新國標(biāo)要小于老行標(biāo) l單列圓柱滾子軸承覆蓋結(jié)構(gòu)形式與老行標(biāo)基本相同 3、新國標(biāo)和老行標(biāo)范圍的比較、新國標(biāo)和老行標(biāo)范圍的比較 74、新國標(biāo)介紹及與老行標(biāo)的比較新國標(biāo)介紹及與老行標(biāo)的比較 按老行標(biāo)的思路介紹新國標(biāo)的四大部分 4.1引言部分引言部分4.2軸承振動(dòng)測(cè)量的基本因素及影響測(cè)量的因素軸承振動(dòng)測(cè)量的基本因素及影響測(cè)量的因素84.1引言部分引言部分

6、l滾動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)是與運(yùn)轉(zhuǎn)條件相關(guān)的一種復(fù)雜的物理現(xiàn)象；在某一組條件下測(cè)量的單套軸承的振動(dòng)值并不一定表征另一組條件下或該軸承成為一較大部件中的一個(gè)零件時(shí)的振動(dòng)值。l可以認(rèn)為軸承的結(jié)構(gòu)振動(dòng)是最終導(dǎo)致空氣噪聲產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)源。 l本標(biāo)準(zhǔn)僅列入了經(jīng)過選擇的、適用范圍廣的軸承結(jié)構(gòu)振動(dòng)的測(cè)量方法。l本標(biāo)準(zhǔn)方法的測(cè)振目的是制造過程診斷或產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定。 94.2軸承振動(dòng)測(cè)量的基本因素及影響測(cè)量的因素軸承振動(dòng)測(cè)量的基本因素及影響測(cè)量的因素4.2.1 軸承本身因素4.2.2 測(cè)量過程因素4.2.3 測(cè)量方法和評(píng)定方法因素4.2.4 潤滑及清潔度因素4.2.5 測(cè)試環(huán)境因素4.2.6 測(cè)試裝置因素4.2.7 系統(tǒng)

7、部件和系統(tǒng)性能因素104.2.1 軸承本身因素軸承本身因素軸承本身的因素，指的是軸承結(jié)構(gòu)振動(dòng)。這是本標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量的目的。 114.2.2 測(cè)量過程因素測(cè)量過程因素測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量載荷傳感器12測(cè)量轉(zhuǎn)速設(shè)定軸承振動(dòng)測(cè)量狀態(tài)為：外圈靜止、內(nèi)圈以某一恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下測(cè)量，轉(zhuǎn)速誤差規(guī)定為設(shè)定值的 % 。1221表2 振動(dòng)測(cè)量轉(zhuǎn)速及頻段的設(shè)定值軸承類型向心球軸承（第2部分）調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承（第3部分）圓柱滾子軸承（第4部分）外徑（mm）102003020030100100200轉(zhuǎn)速設(shè)定值（r/min）18009001800900老行標(biāo) （r/min）180090018009001800900頻段

8、劃分設(shè)定值（Hz）L50300501505030050150M30018001509003001800150900H1800100009005000180010000900500013測(cè)量載荷規(guī)定測(cè)量過程中應(yīng)對(duì)軸承加載。載荷不能過小， 也不能過大 。表3 軸承振動(dòng)測(cè)量載荷及載荷設(shè)定值軸承類型向心球軸承調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承圓柱滾子軸承深溝球角接觸球10232345232345單列雙列載荷類型方式軸向載荷 徑向載荷超過到載荷設(shè)定值（N）1025203040/253070100140/30505010020015018050701502253001002004001802507010020040

9、080025035010014040060080040080012003504751401706509751300600120016004756251702009001350180080016002000625800軸承外徑(mm)14測(cè)量載荷新國標(biāo)與老行標(biāo)測(cè)量載荷設(shè)定值的比較【表4】 新國標(biāo)老行標(biāo)外徑（mm）深溝球角接觸球內(nèi)徑（mm）深溝球角接觸球10232325超過到設(shè)定值（N）超過到設(shè)定值（N）10252030403620/6930/2550701001407930/9204060100202580110160501001502253002040801101604060120160235

10、606518023535010014040060080045601201602356080180235235809022534044014017065097513005060120160235608018023535080110225340440170200900135018008012022534044015傳感器l所測(cè)參量為軸承外圈的徑向振動(dòng)。l傳感器類型可以是位移、速度、加速度傳感器三種中的任一種。 l傳感器分接觸式與非接觸式兩種。接觸式傳感器應(yīng)注意傳感器測(cè)頭的接觸力不能過小應(yīng)大于ma，以防脫離，也不能過大 以防外圈約束。同時(shí)應(yīng)考慮測(cè)頭的接觸諧振出現(xiàn)在所測(cè)頻率范圍內(nèi)。 l位移傳感器很難測(cè)

11、出高頻振動(dòng)信號(hào)。而加速度傳感器很難測(cè)出低頻信號(hào)。速度型傳感器是較適用的傳感器。 164.2.3 測(cè)量方法和評(píng)定方法因素測(cè)量方法和評(píng)定方法因素l在1800r/min的測(cè)量轉(zhuǎn)速下，頻率的范圍為50Hz10000 Hz。在900r/min的測(cè)量轉(zhuǎn)速下，頻率的范圍為50Hz5000 Hz。頻帶劃分見上表2所示。l可以將峰值或尖銳脈沖的測(cè)量，作為一種補(bǔ)充選項(xiàng)。l標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定測(cè)量的物理量為振動(dòng)速度，r.m.s，單位為m/s。174.2.3 測(cè)量方法和評(píng)定方法因素測(cè)量方法和評(píng)定方法因素l傳感器頻響特性機(jī)電傳感器的頻響應(yīng)在圖1規(guī)定的范圍內(nèi)。X頻率，HzY輸出信號(hào)/振動(dòng)速度，dBa 推薦區(qū)b 最大允許區(qū)（包括a）圖

12、1 傳感器頻率響應(yīng)特性18l傳感器的幅值線性誤差應(yīng)10% 4.2.3 測(cè)量方法和評(píng)定方法因素測(cè)量方法和評(píng)定方法因素l傳感器的靈敏度與電子裝置匹配的傳感器靈敏度應(yīng)限定在5%之內(nèi)。194.2.3 測(cè)量方法和評(píng)定方法因素測(cè)量方法和評(píng)定方法因素l電子裝置的濾波特性應(yīng)在圖2規(guī)定的極限范圍內(nèi)。X截止頻率，HzY衰減量，dBa 推薦范圍b 最大允許范圍c 標(biāo)稱下截止頻率d 標(biāo)稱上截止頻率圖2 濾波器特性204.2.3 測(cè)量方法和評(píng)定方法因素測(cè)量方法和評(píng)定方法因素l振動(dòng)值應(yīng)在振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)、測(cè)試時(shí)間大于0.5s時(shí)讀取。l穩(wěn)定狀態(tài)：振動(dòng)值在平均值附近只有偶然的隨機(jī)波動(dòng)。l應(yīng)在開始測(cè)試的5min內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

13、 l平均值為均方根值（r.m.s.）。214.2.3 測(cè)量方法和評(píng)定方法因素測(cè)量方法和評(píng)定方法因素l施加軸向載荷測(cè)振的各類軸承，應(yīng)在外圈的一側(cè)施加軸向載荷，然后在外圈的另一側(cè)施加軸向載荷進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。單列圓錐滾子軸承和單列角接觸球軸承在可承受軸向載荷的方向上進(jìn)行測(cè)試。 l施加徑向載荷測(cè)振的各類軸承，在施加徑向載荷的同時(shí)，應(yīng)施加一個(gè)不大于 30N的軸向載荷，以確保軸承運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。雙列圓柱滾子軸承如果結(jié)構(gòu)允許，在外圈的另一側(cè)施加軸向載荷進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。 l用于診斷分析時(shí)，應(yīng)多點(diǎn)測(cè)試。l各面、各點(diǎn)中最大值作為評(píng)價(jià)值。22 4.2.4 潤滑和清潔度因素潤滑和清潔度因素l預(yù)潤滑軸承，應(yīng)在供貨狀態(tài)下測(cè)試。l清

14、洗：未經(jīng)預(yù)潤滑的軸承，應(yīng)進(jìn)行有效清洗。不要引入污染物或其它振源。l潤滑：測(cè)試前，軸承應(yīng)使用清潔的（過濾精度不低于0.8m）、公稱粘度在10mm2/S100 mm2/S之間的潤滑油進(jìn)行充分潤滑。l清洗和潤滑，也適用于對(duì)預(yù)潤滑軸承的診斷分析測(cè)試。234.2.5測(cè)試環(huán)境測(cè)試環(huán)境不影響振動(dòng)測(cè)試的室溫環(huán)境。244.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 l要求主軸（包括心軸）和軸承內(nèi)圈之間的振動(dòng)傳遞與所測(cè)量的振動(dòng)速度相比， 可以忽略不計(jì) 。l心軸的公差為f5級(jí)，且具有最小的幾何誤差，確保心軸以滑配裝入軸承內(nèi)孔。 l加載機(jī)構(gòu) 施加載荷的加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)，不應(yīng)約束外圈的振動(dòng)， 使外圈的振動(dòng) 本質(zhì)上處于自由狀態(tài)

15、。 254.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 l軸向載荷的對(duì)中精度a 外加載荷的軸線。b 軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸線。c 見表5。圖3 載荷軸線相對(duì)于軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸線的偏差264.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 l軸向載荷的對(duì)中精度表5 載荷軸線相對(duì)于軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸線的偏差值軸承外徑D與軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸線間的徑向偏差H與軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸線間的角度偏差max.max.mmmm10250.20.525500.4501000.81001401.61401702.01702002.527l徑向載荷的對(duì)中精度4.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 圖4 徑向載荷的加載方向及軸向位置的偏差284.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)

16、試裝置因素 l徑向載荷的對(duì)中精度表6 徑向載荷的加載方向和軸向位置的偏差值軸承外圈寬度C與軸承外圈寬度中部的軸向偏差H2max與主軸軸線垂直的中心線的角度偏差2max超過到mmmm10200.3120400.540701.0294.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 l傳感器的軸向位置和測(cè)量方向設(shè)定的軸向位置：在外圈外表面上且對(duì)應(yīng)于受載外圈滾道與滾動(dòng)體接觸處的中部平面上 （a）向心球軸承 （b）調(diào)心和圓錐滾子軸承 （c）圓柱滾子軸承圖5 傳感器設(shè)定的軸向位置 304.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 l傳感器的軸向位置和測(cè)量方向替代位置【僅適用于角接觸球軸承和雙列調(diào)心球軸承】：外圈寬度的中心位置

17、。圖6 傳感器設(shè)定的替代位置314.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 l傳感器的軸向位置偏差和測(cè)量方向 軸向位置偏差B70mm：0.5mm B70mm：1.0mm測(cè)量方向施加軸向載荷測(cè)量時(shí)：垂直于旋轉(zhuǎn)軸線，在任何方向與徑向中心線的偏差不應(yīng)超過5 圖7 施加軸向載荷測(cè)量時(shí)傳感器的方向324.2.6 測(cè)試裝置因素測(cè)試裝置因素 施加徑向載荷測(cè)量時(shí)：在徑向載荷合力方向的軸向平面上，垂直于旋轉(zhuǎn)軸線，在任何方向與徑向中心線的偏差不應(yīng)超過5 圖8 施加徑向載荷測(cè)量時(shí)傳感器的方向a 傳感器位置。b 施加的徑向載荷。c 軸向載荷（如果有）方向。d 施加的徑向載荷的合力。334.2.7 系統(tǒng)部件和系統(tǒng)性能因素系統(tǒng)

18、部件和系統(tǒng)性能因素（1）需標(biāo)定的部件及項(xiàng)目a. 驅(qū)動(dòng)單元l主轉(zhuǎn)速速l主轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)誤差和殘余振動(dòng)l心軸b加載單元l載荷大小l加載方向的對(duì)中l(wèi)加載點(diǎn)的位置c傳感器l靈敏度和幅值線性度l頻率響應(yīng)l方向和位置d. 電子單元l放大倍數(shù)和線性度l頻率特性l儀表或數(shù)字顯示器的指示精度（示值誤差） 344.2.7 系統(tǒng)部件和系統(tǒng)性能因素系統(tǒng)部件和系統(tǒng)性能因素（2）儀器的標(biāo)定應(yīng)有文件化的標(biāo)定程序管理，振動(dòng)測(cè)量時(shí)， 儀器的標(biāo)定應(yīng)在標(biāo)定有效期內(nèi)。（3）標(biāo)定或校準(zhǔn)應(yīng)追溯到國際或國家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。 系統(tǒng)中的每一部分應(yīng)保持在原設(shè)計(jì)狀態(tài)。（4）系統(tǒng)性能 測(cè)量的重復(fù)性應(yīng)在平均測(cè)值的10%以內(nèi) 355、目前的速度型測(cè)振儀對(duì)新國標(biāo)適應(yīng)性分析與交流、目前的速度型測(cè)振儀對(duì)新國標(biāo)適應(yīng)性分析與交流5.1 傳感器傳感器各項(xiàng)性能與要求均能滿足新國標(biāo)的要求。 5.2 電子裝置電子裝置用于1800r/min和900r/min條件下測(cè)試的電子裝置，均能滿足新國標(biāo)的要求。 365、目前的速度型測(cè)振儀對(duì)新國標(biāo)適應(yīng)性分析與交流、目前的速度型測(cè)振儀對(duì)新國標(biāo)適應(yīng)性分析與交流軸向載荷力BVT-1A型和BVT-5型基本能滿足外徑100mm的軸承振動(dòng)測(cè)量; 外徑大于100mm的軸承，目前尚不能完全滿足新國標(biāo)的要求。 目前HBRC的BVT-5型和BVT-6