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軸承預測研究創新平臺

SpectraQuest 引入了一種創新的軸承預測模擬器 (BPS),用於在軸承磨損和軸承損壞演變過程建模方面進行基礎研究。BPS 的一個突出特點是包含 SpectraQuest 的專有感測器,用於測量軸承摩擦扭矩以及施加在軸承上的橫向和軸向載荷。BPS 可以在三種軟體可選模式下驅動

  1. 恒定的轉速

  2. 純粹的振盪運動

  3. 迭加在旋轉上的振盪激勵

可以在滾動元件軸承、加壓流體潤滑軸承和脂潤滑軸承上進行實驗。摩擦扭矩和負載感測器提供了以前無法獲得的獨特資料,用於瞭解軸承預測特徵和建模軸承故障機制。BPS 提供了基於常規狀態監測測量開發軸承剩餘壽命預測模型的機會。扭矩感測器足夠靈敏,可以測量幾千磅橫向/軸向載荷下的小摩擦扭矩軸承阻力。BPS 也可以通過液膜潤滑支撐軸承獲得,以最大限度地減少外來噪音。還提供更高的轉速和負載版本。

 

用於執行加速運行至故障測試的智慧設計

軸承對於旋轉機械的運行至關重要。意外的軸承故障代價高昂;導致停機、生產損失和對機器造成不可逆轉的損壞。大多數狀態監測程式都會定期測量軸承振動並執行特徵分析以評估其健康狀況,從而評估損壞的嚴重程度。該評估嚴格基於歷史資料和/或統計分析,導致誤判和/或過早更換良好軸承和生產損失。迄今為止,軸承健康的預測模型一直難以捉摸,這可能是由於缺乏用於測量關鍵參數的加速運行至故障測試台和感測器。SpectraQuest BPS 解決了這兩個缺陷。

 

好處

  • 進行軸承磨損演變的基礎研究

  • 開發滾動元件軸承、加壓液膜軸承和油脂潤滑軸承的損傷傳播機制模型

  • 將軸承失效機制理解為負載、轉速和軸承振盪運動的函數

  • 根據損傷演變、運行速度、振幅和載荷類型開發軸承剩餘壽命的預測模型

  • 研究用於預測軸承狀態監測的信號處理技術和感測器類型

  • 研究振動、電機電流、負載、摩擦和雜訊譜之間的相關性

  • 驗證基於模型的診斷/預測演算法

特點

  • 用於進行軸承預測研究的模組化、堅固且多功能的臺式設備

  • 同時測量徑向或軸向軸承載荷和摩擦扭矩

  • 智慧摩擦扭矩感測器設計用於在施加重力的情況下測量小摩擦載荷

  • 完全可程式設計的電機輸入參數,用於恒速和有或無轉速的振盪運動

  • 可配置為在一個單元中測試滾動元件軸承、脂潤滑軸承和油膜軸承

  • 儀錶化易於操作的液壓軸承載入系統

  • 易於安裝和拆卸測試軸承

PC 可程式設計變頻交流感應電機用於提供高達每分鐘 6,000 轉的純旋轉運動(可根據要求提供更高速度版本),而軟體可配置步進電機用於振盪運動或低轉速(10 -180 轉)。兩種類型的電機都可以輕鬆且可互換地安裝在 BPS 平臺上。 

    

測試軸承配置為懸臂式,並由兩排重型滾動組件軸承支撐。可根據客戶要求提供液膜支撐軸承系統。選擇懸臂配置是為了便於軸承載入和測試期間產生的摩擦扭矩的測量。儀錶液壓系統用於軸向和橫向載荷。液壓系統由油箱、油閥、手泵、壓力錶、載荷感測器和載入油缸組成。軸承座可承受高達 6,000 磅(~27 KN)的徑向載荷。力感測器放置在載入缸和測試軸承座之間以測量施加的力。    

這種基於應變計的定制力感測器是內部開發的,用於測量施加的力並根據磨損損傷增長執行特徵分析。換能器設計確保可以調整方向和施加點,使負載沿軸承的中心線施加,這在負載增加時尤為重要。

表徵軸承摩擦扭矩的理想工具

隨著軸承損壞的進展,預計軸承的旋轉部件和靜止部件之間的摩擦力特性會發生變化。設計了一個軸承摩擦扭矩感測器系統來完成這項任務。這種換能器設計採用了創新理念,可以消除與彎曲力相關的扭矩並最大限度地減少支撐結構的影響。還可以進行現場調整以消除增加的橫向載荷對支撐變形的影響。這種智慧設計使得獲得作為損傷增長函數的軸承摩擦扭矩資訊成為可能。結果可用於表徵軸承故障機制以開發預測模型。 

  

BPS 是重型且易於配置

BPS 設計用於輕鬆拆卸和安裝測試軸承。該裝置適用於安裝不同類型的滾動軸承、油膜軸承和脂潤滑軸承。提供了一個完整的油循環系統,包括一個泵,用於與油膜測試軸承一起運行。BPS 堅固耐用,並提供相當大的橫向剛度,因此當對被測軸承施加數千磅力時,支撐變形不會令人反感。測試軸承座設計用於輕鬆安裝和拆卸軸承。提供了用於安裝感測器的支架。BPS 框架安裝在隔振器上,以最大限度地減少環境振動的傳播。


感測器和資料獲取

加速度計可以安裝在軸承座上,以測量所有三個方向的振動。熱電偶也可以連接到軸承的外圈以進行溫度監測和分析,並且可以收集油屑用於潤滑和軸承狀況分析。也可以根據客戶的要求安裝其他感測器。Spectra Quest 還提供資料獲取硬體和軟體,可隨時進行時域和頻域信號分析。

Mechanical
Support shaftDiameter: 2″, (50.8 mm )
Test bearingRolling Element Bearing: 1″ (25.4 mm)
DimensionsFluid Film Bearing: 0.75″ (19.08 mm)
Hydraulic LoadingManually adjustable, up to 6000 lb (~27 KN)
Foundation1/2″ (12.7 mm) die cast aluminum base with removable stiffeners and six rubber isolators
Physical
WeightApproximately 250 lb
DimensionsL= 40″ (102cm), W= 24″ (61cm) , H= 30″ (76cm)
AC Motor Electrical
Motor3 Phase, 3 HP motor, pre-wired self-aligning mounting system for easy installation/removal
Drive3 HP variable frequency AC drive with multi-featured front panel programmable controller
RPM range0 to 3600 variable speed
TachometerBuilt-in tachometer with LCD display and one pulse per revolution analog TTL output for DAQ purposes
Voltage230 VAC, Three phase, 60/50 Hz
Stepper Motor Electrical
Motor10lb.ft (14N.m) with controller
DriveConstant rotational speed, purely oscillatory motion, and oscillatory excitation superimposed on rotation.
RPM range0-180 rpm (with no load)
Voltage115/230 VAC, Single phase, 60/50 Hz