基于弱磁探測技術(shù)的軸承滾動(dòng)體轉速檢測方法研究

打滑是高速輕載軸承運行過(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)體不能在內圈驅動(dòng)下正常滾動(dòng)，兩者接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度出現差異，致使滾動(dòng)體與套圈滾道之間發(fā)生劃蹭，其主要表現形式為保持架轉速因滾動(dòng)體運動(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，嚴重時(shí)將導致劃傷部位出現表面剝落等失效形式，對軸承的穩定運行產(chǎn)生極大的威脅。

目前，國內外對保持架打滑的監測開(kāi)展了大量的試驗研究。文獻[5]用電磁感應探頭獲取脈沖信號以測量保持架的轉速；文獻[6-7]用磁傳感器記錄保持架鉚釘通過(guò)情況，從而獲得保持架轉速；文獻[8-10]在保持架上預制反光標志，通過(guò)計數回射的脈沖光學(xué)信號或激光信號實(shí)現保持架轉速的測量；文獻[11]采用光電傳感器和光柵組合測量軸承內圈、保持架以及滾動(dòng)體轉速；文獻[12]在外圈外表面開(kāi)槽預制加速度傳感器，通過(guò)記錄滾動(dòng)體每次經(jīng)過(guò)產(chǎn)生的應力信號計算滾動(dòng)體轉速。

盡管上述檢測方法和試驗系統為實(shí)驗室保持架打滑研究提供了有效的方法，但在軸承實(shí)際使用中對保持架打滑的監測仍存在一定的局限性。電磁感應法需要對滾動(dòng)體進(jìn)行磁化，高速情況下，磁場(chǎng)會(huì )聚合軸承內磨損碎片，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(shí)高溫的潤滑油霧環(huán)境嚴重制約了監測的準確性^[14]；光電與光柵組合傳感器對安裝空間要求較高，在實(shí)際工程應用中操作困難；加速度傳感器需要修改軸承結構，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構的特殊性、工作空間及工況環(huán)境限制，難以在工程中應用。

綜上所述，提出一種基于弱磁探測技術(shù)的軸承滾動(dòng)體轉速檢測方法，無(wú)需破壞軸承結構且磁化滾動(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)探測滾動(dòng)體弱磁場(chǎng)信息并提取滾動(dòng)體旋轉的特征頻率，實(shí)現滾動(dòng)體轉速的測量。

保持架實(shí)測轉速n_m可通過(guò)實(shí)測頻率f_m計算得到，弱磁探測技術(shù)的測量原理如圖1所示，每個(gè)滾動(dòng)體都存在一定強度的弱磁場(chǎng)，當滾動(dòng)體通過(guò)弱磁探測傳感器時(shí)，其弱磁場(chǎng)在每φ弧度產(chǎn)生一次交變的激勵信號，該信號被弱磁探測器識別并通過(guò)特定的檢測電路將其頻率信息進(jìn)行提取與計算，從而得到實(shí)測頻率f_m。