基于弱磁探測技術(shù)的軸承滾動體轉(zhuǎn)速檢測方法研究

打滑是高速輕載軸承運(yùn)行過程中常見的失效形式，即高速輕載時，受慣性力的影響，滾動體不能在內(nèi)圈驅(qū)動下正常滾動，兩者接觸點的線速度出現(xiàn)差異，致使?jié)L動體與套圈滾道之間發(fā)生劃蹭，其主要表現(xiàn)形式為保持架轉(zhuǎn)速因滾動體運(yùn)動速度的下降而降低，因此也被稱為保持架打滑。一旦發(fā)生打滑，會造成接觸表面劃傷，嚴(yán)重時將導(dǎo)致劃傷部位出現(xiàn)表面剝落等失效形式，對軸承的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生極大的威脅。

目前，國內(nèi)外對保持架打滑的監(jiān)測開展了大量的試驗研究。文獻(xiàn)[5]用電磁感應(yīng)探頭獲取脈沖信號以測量保持架的轉(zhuǎn)速；文獻(xiàn)[6-7]用磁傳感器記錄保持架鉚釘通過情況，從而獲得保持架轉(zhuǎn)速；文獻(xiàn)[8-10]在保持架上預(yù)制反光標(biāo)志，通過計數(shù)回射的脈沖光學(xué)信號或激光信號實現(xiàn)保持架轉(zhuǎn)速的測量；文獻(xiàn)[11]采用光電傳感器和光柵組合測量軸承內(nèi)圈、保持架以及滾動體轉(zhuǎn)速；文獻(xiàn)[12]在外圈外表面開槽預(yù)制加速度傳感器，通過記錄滾動體每次經(jīng)過產(chǎn)生的應(yīng)力信號計算滾動體轉(zhuǎn)速。

盡管上述檢測方法和試驗系統(tǒng)為實驗室保持架打滑研究提供了有效的方法，但在軸承實際使用中對保持架打滑的監(jiān)測仍存在一定的局限性。電磁感應(yīng)法需要對滾動體進(jìn)行磁化，高速情況下，磁場會聚合軸承內(nèi)磨損碎片，加劇軸承磨損^[13]；光學(xué)傳感器以及光纖測量需要在軸承端面安裝測試裝置，同時高溫的潤滑油霧環(huán)境嚴(yán)重制約了監(jiān)測的準(zhǔn)確性^[14]；光電與光柵組合傳感器對安裝空間要求較高，在實際工程應(yīng)用中操作困難；加速度傳感器需要修改軸承結(jié)構(gòu)，對軸承套圈進(jìn)行破壞^[12]。因此，上述測試方法由于軸承本身結(jié)構(gòu)的特殊性、工作空間及工況環(huán)境限制，難以在工程中應(yīng)用。

綜上所述，提出一種基于弱磁探測技術(shù)的軸承滾動體轉(zhuǎn)速檢測方法，無需破壞軸承結(jié)構(gòu)且磁化滾動體不受軸承腔中油霧的干擾，可在軸承外圈遮擋的條件下，通過探測滾動體弱磁場信息并提取滾動體旋轉(zhuǎn)的特征頻率，實現(xiàn)滾動體轉(zhuǎn)速的測量。

建立試驗測試平臺，通過測試分析，得出結(jié)論：

理論分析及對實際軸承滾動體轉(zhuǎn)速的檢測結(jié)果表明，該弱磁信號探測技術(shù)可以為軸承滾動體轉(zhuǎn)速的檢測提供一種新的有效測量方法。

1)弱磁信號傳感器可以在軸承套圈遮擋的情況下檢測出滾動體的轉(zhuǎn)速，檢測結(jié)果不受測量距離的影響且具有較高的準(zhǔn)確度；

2)在測試距離較小的情況下，套圈在一定程度上影響弱磁探測傳感器檢測到的信號強(qiáng)度；隨著測試距離的增加，信號強(qiáng)度逐漸下降，套圈對檢測結(jié)果的影響變?。辉谳^寬的測試距離范圍內(nèi)，依舊可以有效對磁場變化情況進(jìn)行測量。

3)滾動體在旋轉(zhuǎn)過程中所引起的磁場變化在一定程度上受轉(zhuǎn)速的影響，所識別脈沖弱磁信號的強(qiáng)度隨轉(zhuǎn)速增加呈下降趨勢，但不影響對信號特征頻率的識別。

（來源：《軸承》2020年9期）