針對(duì)實(shí)際工況下超聲時(shí)間差法在線測(cè)量滾動(dòng)軸承保持架轉(zhuǎn)速的噪聲抑制及高速測(cè)量準(zhǔn)確性問(wèn)題,提出了一種采用頻譜細(xì)化的滾動(dòng)軸承保持架轉(zhuǎn)速超聲測(cè)量方法。通過(guò)引入自相關(guān)分析及快速傅里葉變換抑制時(shí)域噪聲對(duì)超聲回波脈沖信號(hào)的影響,使用線性調(diào)頻Z變換(CZT)頻譜細(xì)化算法提高滾動(dòng)體通過(guò)頻率的計(jì)算精度,進(jìn)而提高軸承保持架轉(zhuǎn)速測(cè)量準(zhǔn)確性。28 000r/min下的高速滾動(dòng)軸承保持架轉(zhuǎn)速超聲測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠有效克服實(shí)際工況下的噪聲影響,實(shí)現(xiàn)高速實(shí)際工況下軸承保持架轉(zhuǎn)速波動(dòng)的準(zhǔn)確測(cè)量,測(cè)量誤差在0.1%以內(nèi)。
【部分圖文】：

圖1給出了采用超聲法測(cè)量滾動(dòng)軸承保持架轉(zhuǎn)速的實(shí)驗(yàn)原理圖。超聲探頭以一定的脈沖重復(fù)頻率發(fā)射超聲波脈沖；選用和鋼的聲阻抗接近的耦合劑，這樣超聲波從探頭通過(guò)耦合劑入射進(jìn)軸承外圈的總反射率比較小。在實(shí)際工況中，滾動(dòng)軸承的滾子和滾道之間存在潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，由于滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑油膜很薄，遠(yuǎn)小于入射超聲波波長(zhǎng)，借鑒彈簧模型測(cè)量油膜厚度的方法[18]，此時(shí)超聲波在這3種介質(zhì)中傳播的反射系數(shù)為

圖2給出了超聲波在軸承外圈的傳播模型，T1和B1是超聲探頭發(fā)射的兩個(gè)超聲波信號(hào)。滾動(dòng)軸承實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，滾子會(huì)以一定的頻率經(jīng)過(guò)超聲探頭下方，當(dāng)滾子經(jīng)過(guò)超聲探頭正下方的位置時(shí)，超聲反射波T2即為鋼油鋼接觸界面的反射波；當(dāng)滾子沒(méi)有到達(dá)該位置時(shí)，反射波B2為鋼油空氣界面的反射波。由式（1）以及鋼、油、空氣的聲阻抗計(jì)算可知，超聲波在鋼油空氣界面的反射率（接近1）大于在鋼油鋼界面的反射率（0.5～0.9）。所以，當(dāng)無(wú)滾子滾過(guò)超聲探頭正下方時(shí)，反射回波B2的幅值大于有滾子滾過(guò)時(shí)反射回波T2的幅值，則在滾子經(jīng)過(guò)探頭正下方超聲波聚焦區(qū)域的過(guò)程中，所得到的超聲反射波的信號(hào)幅值先下降后升高，呈缺口狀、凹坑狀。本文采用聲波發(fā)射收發(fā)一體化、中心頻率為10MHz的超聲探頭OLYMPUS XMS-310-B，超聲脈沖重復(fù)頻率為5kHz，實(shí)驗(yàn)軸承為圓柱滾子軸承N2204，載荷為5kN，內(nèi)圈轉(zhuǎn)速為190r/min，外圈固定，采集1 000段超聲脈沖的反射回波信號(hào)數(shù)據(jù)，圖3給出了含有凹坑特征的原始信號(hào)。

本文采用聲波發(fā)射收發(fā)一體化、中心頻率為10MHz的超聲探頭OLYMPUS XMS-310-B，超聲脈沖重復(fù)頻率為5kHz，實(shí)驗(yàn)軸承為圓柱滾子軸承N2204，載荷為5kN，內(nèi)圈轉(zhuǎn)速為190r/min，外圈固定，采集1 000段超聲脈沖的反射回波信號(hào)數(shù)據(jù)，圖3給出了含有凹坑特征的原始信號(hào)。采用超聲法測(cè)量滾動(dòng)軸承保持架轉(zhuǎn)速可以看做是使用一定超聲脈沖重復(fù)頻率的超聲波去采集、記錄滾子經(jīng)過(guò)超聲探頭正下方的信號(hào)現(xiàn)象，則超聲脈沖重復(fù)頻率越高，可測(cè)轉(zhuǎn)速上限越高[19]。
【相似文獻(xiàn)】

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3 王子君;李春偉;;聚合物轉(zhuǎn)移膜的空間潤(rùn)滑應(yīng)用[J];軸承;2011年05期

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