基于應(yīng)變式三軸加速度傳感器的智能軸承設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、軸承是機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種通用零部件，其運(yùn)行狀態(tài)好壞將直接影響系統(tǒng)的安全性和可靠性。對(duì)軸承運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可避免因軸承突然失效造成的災(zāi)難性事故。
　　 智能軸承技術(shù)是最近發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)與新方法，通過(guò)多傳感器與軸承的融合，使軸承了具備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)能力。智能軸承是在傳統(tǒng)軸承的基礎(chǔ)上集成傳感器，形成智能軸承結(jié)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在軸承內(nèi)集成壓電式加速度傳感器，獲取振動(dòng)信號(hào)。但是，基于壓電式加速度傳感器的智能軸承

2、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷存在高頻噪聲干擾，處理效率低，監(jiān)測(cè)參量單一，以及破壞軸承結(jié)構(gòu)等缺點(diǎn)和問(wèn)題。
　　 針對(duì)目前研究存在的問(wèn)題，本文以雙列圓柱滾子軸承為研究對(duì)象，闡述了其故障信號(hào)特征。設(shè)計(jì)了應(yīng)用于滾動(dòng)軸承運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的新型應(yīng)變式三軸加速度傳感器，并將其與轉(zhuǎn)速傳感器及溫度傳感器集成，形成多參量傳感器與軸承結(jié)合的智能軸承結(jié)構(gòu)。經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，有效的實(shí)現(xiàn)了軸承低頻加速度信息及實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速信息和溫度信息的提取。主要開展了如下工作：

3、r>　　 ①提出和設(shè)計(jì)了新型應(yīng)變式三軸加速度傳感器結(jié)構(gòu)，建立新型三軸應(yīng)變式傳感器的動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)法，優(yōu)選了參數(shù)選擇方案，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)傳感器固有頻率和靈敏度及其綜合性能指標(biāo)的影響；
　　 ②通過(guò)建立應(yīng)變式三軸加速度傳感器的有限元模型，對(duì)傳感器動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了三軸應(yīng)變式加速度傳感器動(dòng)力學(xué)模型的正確性；
　　 ③完成了新型應(yīng)變式三軸加速度傳感器的實(shí)體加工，通過(guò)傳感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，確定了應(yīng)變式三軸加速度傳

4、感器的靈敏度；
　　 ④設(shè)計(jì)了一種集成三軸應(yīng)變式加速度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器以及溫度傳感器的多參量傳感器結(jié)構(gòu)，完成了智能軸承樣機(jī)的試制，沒(méi)有破壞軸承的完整性，確保了軸承的使用性能；
　　 ⑤設(shè)計(jì)并搭建智能軸承故障模擬試驗(yàn)臺(tái)，完成了臺(tái)架故障模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證了基于應(yīng)變式三軸加速度傳感器的智能軸承內(nèi)圈故障診斷的有效性。
　　 智能軸承技術(shù)今后的發(fā)展方向是將其擴(kuò)展到其它各種類型的軸承運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與故障診斷領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用