軸承故障預測研究的新型實驗臺-BPS

　　SpectraQuest 公司開發(fā)了一個進行軸承磨損和軸承損壞過程研究的 新型軸承故障預測實驗臺(BPS) 。BPS一個顯著的特征就是采用SpectraQuest公司設計的測量軸承摩擦扭矩、軸承軸向和徑向載荷的傳感器。該實驗臺可在三種可選模式下運行： (1) 恒定轉速，(2)純振蕩， (3)振蕩和轉動疊加運動。可進行滾動軸承、油膜潤滑軸承和油脂滑動軸承研究。通過摩擦扭矩傳感器和壓力傳感器獲取當前軸承*的數(shù)據(jù)，研究軸承故障特征和建立軸承故障預測模型。該實驗臺通過例行監(jiān)測軸承運行狀態(tài)可以建立軸承剩余壽命的預測模型。該扭矩傳感器在小摩擦力矩下測量幾千英鎊軸向和徑向載荷，具有很高的靈敏度。該實驗臺通過油膜潤滑盡量減少噪聲，還可提供更高轉速和更大負載的實驗臺。

用于軸承故障加速實驗的智能實驗臺　

　　軸承是旋轉機械的重要部件。軸承意外故障會造成停產，導致重大的經濟損失和不可修復的破壞。大多數(shù)狀態(tài)監(jiān)測程序定期檢測軸承振動和分析故障特征，以評估其健康狀態(tài)，即估計其損害程度。嚴格根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或統(tǒng)計分析評估導致誤判，過早更換軸承，造成生產損失。目前建立軸承健康預測模型難以實現(xiàn)，可能是由于缺乏軸承故障加速測試實驗臺和檢測關鍵參數(shù)的傳感器。SpectraQuest’s 公司的BPS 這些空白。

優(yōu)點:

·進行軸承磨損過程的基礎研究

·研究滾動軸承損傷深化機制，油膜滑動軸承和油脂潤滑軸承

·了解軸承故障機理與負載、轉速、軸承振蕩的關系

·研究基于損傷發(fā)展、轉速、振幅和加載類型的軸承剩余壽命預測模型

·研究信號處理技術和傳感技術，來進行軸承故障預測的狀態(tài)監(jiān)測

·研究振動、電機電流、負載、摩擦和噪聲之間的關系

·驗證基于模型的故障診斷和預測算法

配有滾動軸承和步進電機的軸承故障預測實驗臺

特點:

·用于軸承故障預測研究的模塊化、穩(wěn)健、多功能實驗臺

·同時測量軸承徑向、軸向負載和摩擦力矩

·設計的智能摩擦力矩傳感器用于測量軸承在重載下的小摩擦力矩

·可編程電機可輸入有無轉速時恒速和振蕩運動的參數(shù)

·配有測試用的滾動軸承、油脂潤滑軸承、油膜滑動軸承

·用于不同類型載荷的可互換變速交流電機和伺服電機

·操作簡便的液承加載系統(tǒng)

·易于安裝和拆除的測試軸承 

可測力的軸承加載系統(tǒng)

　　SpectraQuest’s公司的軸承故障預測模擬實驗臺(BPS)用液壓方式實現(xiàn)軸承軸向和徑向加載。進行測試來觀察不同類型的軸承損傷發(fā)生到擴展。該實驗臺可在三種不同的模式下工作(1) 恒定轉速， (2) 振蕩運動，(3) 振蕩和轉動疊加運動。一臺PC可編程變頻交流異步電動機用于提供高達6000轉/分鐘的轉速(根據(jù)要求可提供更高轉速的實驗臺)，同時編程控制的步進電機可用于振蕩運動或低轉速(10-180轉/分鐘)。這兩種電機可以互換，并可方便地安裝在BPS實驗臺上。

測試軸承懸臂安裝，兩個重載滾動軸承用于支撐。根據(jù)客戶的要求可提供油膜軸承系統(tǒng)。選擇懸臂安裝便于測試時軸承加載和測量摩擦力矩。 液壓加載系統(tǒng)可用于軸承軸向和徑向加載。液壓系統(tǒng)包括油缸、閥、手壓泵、壓力表、壓力傳感器和加載圓柱體組成。該加載系統(tǒng)可以給軸承座提供6000磅（約27KN）的徑向載荷。壓力傳感器安裝在加載圓柱體和測試軸承座之間，用來測量系統(tǒng)施加的力。

振蕩載荷下測量的力

　　壓力傳感器是基于應變儀，是自行開發(fā)的，用來測量系統(tǒng)施加的力和分析磨損增加對軸承信號的影響。該傳感器確保通過調整系統(tǒng)加載力的方向和作用點使力加在軸承中心線上，這是加載最重要的方面。

研究軸承摩擦力矩特性的理想工具

　　隨著軸承損壞的發(fā)展，軸承的轉動和靜止部分間摩擦力特性將會有所改變。軸承摩擦力矩傳感器系統(tǒng)為完成特性研究而設計。這種新型的傳感器可消除與彎曲力有關的扭矩和最小化支承結構影響。它也可以用于現(xiàn)場調整，消除側向載荷增加對支撐變形的影響。這種巧妙的設計可獲得隨著軸承破損加劇的摩擦力矩信息。信息可用于表征軸承失效機制，發(fā)展故障預測模型。

裝配方便、經久耐用的軸承故障預測實驗臺

　　軸承故障預測實驗臺易于拆除和安裝測試軸承。該裝置適于安裝滾動軸承、油膜軸承、油脂潤滑軸承等不同類型的軸承。一個完整的油循環(huán)系統(tǒng)包括為測試軸承提供油壓的泵。該實驗臺功能強大且橫向剛度高，當數(shù)千英鎊力加在測試軸承上時不會屈服。測試軸承座易于安裝和拆除軸承。提供了安裝傳感器所需配件。軸承故障預測實驗臺安裝在隔振塊上，最小化周圍壞境的振動傳遞。

傳感器和數(shù)據(jù)采集

　　加速傳感器安裝在軸承座上用來測量三個方向的振動。溫度傳感器也可用于軸承外圈的溫度監(jiān)測和分析，潤滑油殘留可以收集起來，用于潤滑和軸承狀態(tài)分析。也可按照客戶要求安裝其它傳感器。Spectra Quest公司提供了數(shù)據(jù)采集硬件和軟件，以便進行時域和頻域信號分析。

軸承故障預測實驗臺的結構和可選套件

軸承故障預測實驗臺提供了進行實驗和研究軸承故障振動特征的基本配置。詳細的故障預測研究，需要通過可選套件來獲得所需的附件和裝置。

橫向壓力傳感器(BP-TFT)

·測量施加在測試軸承上的橫向力

·研究磨損軸承轉動中橫向力的波動

·研究橫向力對振蕩扭轉載荷的響應

·軸承磨損加劇的信號分析

·本套件包括一個軸向壓力傳感器和一個信號調節(jié)器

摩擦扭矩傳感器(BP-FTT)

·研究轉動和靜止部件之間摩擦力的特征

·研究摩擦軸承磨損的演化

·本套件包括一個摩擦扭矩傳感器、一個扭矩架和一個信號調節(jié)器

油脂潤滑軸承(BP-GR)

·進行油脂潤滑軸承磨損演化的基礎研究

·建立損傷擴展機理的模型

·驗證基于模型的診斷和預測算法 

·本套件包括油脂潤滑軸承、輪轂和安裝零配件

步進電機(BP-STEP)

·研究振蕩負載下軸承磨損的模式

·研究軸承對波動載荷的響應

·本套件包括步進電機、一個控制器和一個編碼器

軸向力加載器(BP-AXL)

·軸向載荷下軸承磨損的研究和建模

·本套件包括一個軸向加載器和安裝零配件

軸向力傳感器(BP-AFT)

·測量動態(tài)激勵下主軸的軸向載荷

·研究力和振動頻譜的相位關系

·研究軸向力對轉速和軸向載荷的響應

·驗證和完善轉子動力學模型，提高建模能力

·本套件包括一個軸向力傳感器和一個信號調節(jié)器

·需與BP-AXL配套使用

油膜潤滑軸承 (BP-OIL)

·減少實驗臺支承軸承的振動信號，提高測試軸承信號質量

·本套件包括油膜潤滑軸承、安裝零配件、帶泵的油路系統(tǒng)、壓力表、不銹鋼油罐、回流安全開關、壓力表、壓力聯(lián)鎖器

抗沖擊透明防護罩(BP-COV)

·為了提高安全性，帶鎖的耐沖擊透明防護罩，有電動機聯(lián)鎖開關，當防護罩打開時電動機自動停止

·本套件包括一個聚碳酸酯安全罩