唐盈 吳斌
（大連（lián）民族學院機電信息工程（chéng）學院，遼寧大連 116600）
摘 要：滾動（dòng）軸（zhóu）承是各種回轉機（jī）械中應用Z為廣（guǎng）泛的一（yī）種通用部件，其運行狀態對機械設備的性能有直接的影響，因此對其工作狀態的監測並進行故障診斷（duàn）十（shí）分必要。目前針對滾動（dòng）軸承監測和故障診斷的大（dà）多數研究是基於滾動軸承恒轉速運轉為前提的，然而實際（jì）生產生活中滾動軸承的轉速往（wǎng）往是非恒定的，因此對變轉速運轉的（de）滾動軸承的監測（cè）和故（gù）障診斷的研究具有實際意義（yì）。根據這種需求，對原有滾動軸承振動分析儀進行了改造，使（shǐ）其能夠滿足開展變轉速滾動軸承（chéng）監測和故障診斷實驗研（yán）究（jiū）工作（zuò）的要求。
關鍵詞：變（biàn）轉速（sù）；滾動軸承；振動（dòng）測試儀
1 前言
滾動軸承是機械行業中應用Z為廣泛的一種通用機械部件，也是機械設備中的易損件（jiàn）。據統計，在使用滾動軸承的（de）旋轉機（jī）械中，大約30％的機械故（gù）障是由於滾動軸承而引（yǐn）起的。滾動軸承是否工作正常直接影響到整台設備的性能（néng），滾動軸承的好壞對機器工作狀況的影響極大。振（zhèn）動分析是軸承故障診斷Z重要Z常用（yòng）的手段。現有的各種滾動軸承（chéng）振動分析儀器通過采集軸承的振動信號，經過振動信號的（de）波形、頻譜、相（xiàng）位分析，進而診斷出軸承（chéng）的故障類型和嚴重程度。但此（cǐ）類分析儀（yí）大都是在恒定轉速的狀況下（xià）進行的振動分析，而在實際應用中，滾動軸承大都是處於變轉速的（de）工（gōng）作狀況下的，現有分析儀所得出的振動信號不能滿足變轉速滾動軸承（chéng）振（zhèn）動信號分析的要求，從而不能很好地解決滾動（dòng）軸承工作條件多樣性的測試分析問題。因此對變轉速下運轉的滾（gǔn）動軸承振動（dòng）分析儀的研究變（biàn）得具有（yǒu）應用價值。
2 滾動軸承（chéng）振動分析的（de）改進
針對原有滾動軸承振動分析儀的整體結構，將改進後設備的主要功（gōng）能（néng）進行簡要介紹如下：（1）通過增加變頻（pín）調速（sù）器控製原有滾動軸承振動儀主軸電動機的轉速，從而實現對被測滾動軸承轉速的控製，實現非恒轉速工況的模擬。（2）推力器（1）的作（zuò）用是給滾動軸承外圈施（shī）加（jiā）一個軸向力，同時（shí）使滾動軸承外圈在軸承高速運（yùn）轉（zhuǎn）的（de）情況下能夠（gòu）保持靜止不動。在原有推力器上（shàng）加裝一個壓力傳感（gǎn）器，由計算機直接顯示出傳感（gǎn）器測得的壓力，這樣可以精確調整軸向力，更便於進行軸（zhóu）向力（lì）對軸承振動信號影響規律的分析。（3）在主軸（zhóu）（20）的尾（wěi）端安裝一（yī）個光電編（biān）碼器，通過計算機便可（kě）以測得主（zhǔ）軸（zhóu）的轉速，轉角，角速度等參數，可以用來分析滾動軸承轉速對其振動信號（hào）的影響規（guī）律。在設備改造中，利用變頻調速器改變（biàn）滾動（dòng）軸承轉（zhuǎn）速是任務的關鍵環節，因此就此部分做較詳細（xì）地介紹。
2.1主軸變頻調速
為了（le）解決滾動軸承變轉速工（gōng）況（kuàng）模擬的問題，我們在（zài）滾動軸承主軸電動（dòng）機上增加了型號為M420的變頻（pín）調速器日，其工作原理如圖1所示。
變頻器的作用（yòng）是（shì）將頻率固定的（通常為50Hz的）交流電變成頻率連續（xù）可調（多數為0-400Hz）的三相交流電。這樣電機的同步轉速為：
no=60f/p （1）
其中：no又（yòu）稱為旋轉（zhuǎn）磁場的轉速，f為電流（liú）的頻率，P為旋轉磁場的磁（cí）極對數。
由（yóu）公式（1）可知當頻率f連續可調時（shí）（一般P為定數），電動機的同步轉速也連續可調。又因為異步電動機的轉子（zǐ）轉速總是比同（tóng）步轉速略低一些，所（suǒ）以，當同步轉速連續可調時，異步電動機轉子的轉速（sù）也是連續可調的。因而可以通過改變變頻器的f來對滾動軸承主軸電動機進（jìn）行調速。
2.2變（biàn）頻調速器與（yǔ）電動機的連接
圖（tú）2是M420型變頻調速器與電動機連接的線路圖。
結合M420型變頻調速器的工作原理圖（tú）和M420型變頻調速器與電動機的（de）連接電路圖可知：Ll，L2，L3分別為三相交流電的相把三相交流電從R，S，T三個對應相輸入，通過變頻調速器內部的整流電路，濾波電路，製動（dòng）電路，逆（nì）變電路Z終輸出U，V，W三相。再將其輸入到三相電動機，實現控製滾動軸承主軸轉速的目的（de）。
3 滾動軸承調速步驟
按照圖3給（gěi）出的變頻調速操作流程圖，可以使滾動（dòng）軸承（chéng）的主軸實現預定的（de）轉速，可實現勻加速啟動，停止、變加速啟動/停止、正弦啟動等功能，為（wéi）滾動軸承振（zhèn）動（dòng）信號采集提供所需的轉速變化形式。
其中調整斜（xié）坡上升時間P1120或斜坡下降時間（jiān）P1121的（de）值可以改變滾動軸承主軸的加速或減速時的（de）加速度。在（zài）滾動軸承運（yùn）轉過程中，通過傳感器測得滾動軸承的振動信號並（bìng）通過數據采集卡將信（xìn）號采集到計算機中。我們便可以在計算機中通過相（xiàng）應軟件獲得所測信號的波（bō）形圖。
4 結束語
通過對現有儀器的改進，使其除（chú）具備原有恒（héng）轉速條件下（xià）的滾動軸承振動測試功能外增（zēng）加了變（biàn）轉速條件下的測試功能（néng），能夠獲取滾（gǔn）動軸承在不同轉速下和在不（bú）同轉速變換模式下的振動信號（hào），為深入研究滾動軸承在不同工況下的振（zhèn）動特性搭建了（le）實用的實驗平台。
來源：《科技創新與（yǔ）應用》2013年第13期
