基于弱磁探測(cè)技術(shù)的軸承滾動(dòng)體轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法研究

打滑是高速輕載軸承運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的失效形式，即高速輕載時(shí)，受慣性力的影響，滾動(dòng)體不能在內(nèi)圈驅(qū)動(dòng)下正常滾動(dòng)，兩者接觸點(diǎn)的線速度出現(xiàn)差異，致使?jié)L動(dòng)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(dòng)體運(yùn)動(dòng)速度的下降而降低，因此也被稱(chēng)為保持架打滑。一旦發(fā)生打滑，會(huì)造成接觸表面劃傷，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致劃傷部位出現(xiàn)表面剝落等失效形式，對(duì)軸承的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生極大的威脅。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)保持架打滑的監(jiān)測(cè)開(kāi)展了大量的試驗(yàn)研究。文獻(xiàn)[5]用電磁感應(yīng)探頭獲取脈沖信號(hào)以測(cè)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(guò)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(guò)計(jì)數(shù)回射的脈沖光學(xué)信號(hào)或激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)保持架轉(zhuǎn)速的測(cè)量；文獻(xiàn)[11]采用光電傳感器和光柵組合測(cè)量軸承內(nèi)圈、保持架以及滾動(dòng)體轉(zhuǎn)速；文獻(xiàn)[12]在外圈外表面開(kāi)槽預(yù)制加速度傳感器，通過(guò)記錄滾動(dòng)體每次經(jīng)過(guò)產(chǎn)生的應(yīng)力信號(hào)計(jì)算滾動(dòng)體轉(zhuǎn)速。

盡管上述檢測(cè)方法和試驗(yàn)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)室保持架打滑研究提供了有效的方法，但在軸承實(shí)際使用中對(duì)保持架打滑的監(jiān)測(cè)仍存在一定的局限性。電磁感應(yīng)法需要對(duì)滾動(dòng)體進(jìn)行磁化，高速情況下，磁場(chǎng)會(huì)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(cè)量需要在軸承端面安裝測(cè)試裝置，同時(shí)高溫的潤(rùn)滑油霧環(huán)境嚴(yán)重制約了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性^[14]；光電與光柵組合傳感器對(duì)安裝空間要求較高，在實(shí)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(duì)軸承套圈進(jìn)行破壞^[12]。因此，上述測(cè)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(cè)技術(shù)的軸承滾動(dòng)體轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法，無(wú)需破壞軸承結(jié)構(gòu)且磁化滾動(dòng)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(guò)探測(cè)滾動(dòng)體弱磁場(chǎng)信息并提取滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)的特征頻率，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)體轉(zhuǎn)速的測(cè)量。

保持架實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速n_m可通過(guò)實(shí)測(cè)頻率f_m計(jì)算得到，弱磁探測(cè)技術(shù)的測(cè)量原理如圖1所示，每個(gè)滾動(dòng)體都存在一定強(qiáng)度的弱磁場(chǎng)，當(dāng)滾動(dòng)體通過(guò)弱磁探測(cè)傳感器時(shí)，其弱磁場(chǎng)在每φ弧度產(chǎn)生一次交變的激勵(lì)信號(hào)，該信號(hào)被弱磁探測(cè)器識(shí)別并通過(guò)特定的檢測(cè)電路將其頻率信息進(jìn)行提取與計(jì)算，從而得到實(shí)測(cè)頻率f_m。