高速电主轴轴承,润环轴承,高速电主轴轴承滚动体列数
马可 郭德山
【摘 要】随着设备诊断技术的发展，可以在不拆开设备的情况下进行故障检测，为设备维护提供了方便，同时也实现了设备的预测性维修。本文主要介绍了电主轴震动分析原理，如何使用震动分析仪在加工中心进行电主轴轴承状态检测，从而实现电主轴的预测性维修。
【关键词】震动分析；主轴；预测性维修
Predicative maintenance for spindle bearing of CNC
MA Ke
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.Ltd，QingDao Branch Engine Plant Equipment Maintenance Shop 266555，China）
【Abstract】Due to the development of diagnostic techniques， if we can do the failure detection without opening the machine， it would be more convenient for equipment maintenance. More important， it would be possible to do the preventive maintenance. This article will introduce you the theory of the motorized spindle vibration analysis. And how to use this theory to do the detection and preventive maintenance of the motorized spindle.
【Key words】Vibration analysis； Spindle； PDM
0 引言
某发动机工厂有加工中心152台，在对电主轴损坏原因分析后发现，有1/4的电主轴损坏是因为轴承失效导致，主轴更换一次平均需要16个工时，若是在生产时间将造成长时间停线，严重影响工厂产量输出。通过对电主轴轴承进行故障分析和状态趋势分析，确认主轴能否继续工作，可以避免抢修，影响生产。
隨着传感器和检测技术的发展，各种检测设备集成了采集和分析功能，能在线或离线进行状态检测，甚至能自动形成分析报告，极大的方便了设备的维护工作。由于主轴轴承的失效过程是渐变的，使用检测设备定期对主轴轴承进行状态检测，可以发现轴承早期故障，避免了轴承突然失效后的抢修。现使用的震动分析工具是SKF公司一款便携式震动分析仪。
1 电主轴轴承震动分析的工作原理
1.1 电主轴主要技术参数
电动机转速10000r/min，电动机功率60kW，轴承型号71917ACD。
1.2 轴承震动分析方法
SKF震动分析仪使用的是加速度包络分析法，当轴承发生故障时，将产生一系列震动信号，震动分析仪采集到的震动信号经过滤波，过滤掉低频信号，剩余部分经过包络解调产生包络线，再对其进行傅里叶变换。包络法适用于高频响应信号的处理，能够检测出轴承的早期故障。
滚动轴承的振动频率成分十分丰富，震动频带宽，而且每一种特定的故障都对应特定的频率成分。震动分析仪将特定的频率成分分离出来，然后对其进行处理，计算出信号的特征频率，确定故障的部位和类别。
包络法有效的消除了各种低频成分的干扰，更为突出的显示故障频谱特征，提取有用信息使诊断结果更准确。
2 频谱分析
2.1 参数设置
在震动数据采集之前要进行参数的设置，输入采集频率设为500-10KHz，转速2000RPM，测量输出设为峰峰值，如图1所示。对测定结果设定为三个状态，用来分辨正常状态、初期故障状态和严重故障状态，分别用绿、黄、红三色表示，根据行业标准和维修经验，在此我们设定初期故障限值为2ge，严重故障限值为5ge，如图2所示。
参数设置完要选择主轴使用的轴承型号，将轴承型号从型号库中找出并添加到列表中，操作完成将会在导出的频谱图中对应出各部位的故障频率，从而找出问题点。在选中轴承型号时，可以看出此轴承的基频信息，也可以人工计算出轴承的故障频率，如图3所示。
2.2 数据采集和分析
将加速度震动传感器吸附到电主轴前轴承的垂直方向，连接震动分析仪，让主轴以2000r/min转动，采集震动数据并进行频谱分析，测点加速度包络图如图4所示。
从频谱图中可以看出，振幅最大达0.85 ge（峰峰值），加速度包络总值为6.93ge，图中内圈故障频率与峰线吻合，可以判断是轴承内圈产生缺陷。
同时，若轴承库中未包含电主轴所使用轴承，我们也可以通过人工计算，得到轴承故障频率。例如71919CD轴承，可知
轴承内圈基频：f=13.728158hz
轴的转速：v=2000r/min
通过套用公式计算得到轴承内圈故障频率：
f=fi×2000/60=457.61hz
计算结果与图中峰线故障频率吻合，也可以判断出是轴承内圈故障。
由于主轴伴随加工超差，且加速度包络总值较大，已超过严重报警值，判断轴承的故障处于晚期阶段，故障比较严重，对主轴进行了更换。
通过对主轴的拆开检查，发现主轴轴承内圈存在蠕动腐蚀痕迹，与分析判断一致。
3 结论
由于电主轴属于高速、高精度设备，轴承的微小损伤都会造成工件加工超差，传统方法很难判断故障原因，使用震动分析仪对加工中心电主轴轴承状态监测和分析，可以准确预测设备的故障状态，实现设备的预测性维修，使设备维护工作变的更加灵活，为工厂产能输出提供了保障。
【参考文献】
[1]钟秉林，黄仁.机械故障诊断学[J].2006，12：113-125.
[2]SKF@ptitude[CD].SKF GROUP，2007.
[责任编辑：朱丽娜]endprint
