轴承球疲劳试验机测控系统设计

　　轴承球的滚动接触疲劳(RCF)寿命是(在标准工况条件下,评价轴承材料性能和加工工艺优劣的主要手段之一,目前常用来考核轴承球的滚动接触疲劳寿命性能的试验机主要有:四球试验机[1]、五球试验机[2]、V形槽/球试验机[3]、推力盘试验机[4]。为了克服现有轴承球的滚动接触疲劳寿命试验机因接触点少、或是滚/滑状态、或需其它附加结构等缺点,特设计了一种新型的三点接触式纯滚动轴承球强化疲劳试验机[5-6](结构示意图见图2)。

　　轴承球接触疲劳寿命试验所具有的试验周期长、引起的噪声大以及破坏性较强等特点决定了如果全靠人工操作控制整个轴承球疲劳试验过程,会带来如下问题:实验人员劳动强度大,记录过程冗长、复杂,不可避免地会引起误差;试验机出现故障时,常因处理不及时,会产生试验机故障的连锁反应,导致其它机械部件的损坏,提高了试验成本等。从一定程度上讲,对疲劳试验机进行运行状态的测控就是为了识别被试轴承球的工作状态,为了保证被试球在一定的工作条件下(承受一定的载荷,以一定的转速运转等)和一定的工作期间内(一定的寿命)可靠有效地运行,并减轻实验人员的劳动强度,提高试验效率,因此必须对轴承球疲劳寿命试验的运行状态进行自动监控、自动测量试验数据。一方面,疲劳试验机一旦出现故障,就会产生链式反应,如果处理不及时,会导致整个设备损坏,不仅造成一定的经济损失,而且会危及人身安全;另一方面,因某些干扰导致系统的误判,如尚未失效的被试球被误认为已经失效而中止疲劳试验,此试验数据因不准确而被抛弃,这样此前消耗的人、财、物力就被浪费了,故疲劳试验机的测控及其状态诊断系统必须准确、及时和可靠。因此,通过充分利用现代传感技术、信号分析和处理技术及微机技术于一体的机械设备诊断技术,可以提高疲劳试验的自动化程度。疲劳试验机测控系统的硬件部分主要包括一些传感器、前置处理器、采集卡和固态继电器,软件部分主要包括管理软件、信号采集和处理软件、文档软件、状态诊断软件等,本文主要介绍硬件部分。

　　1　数据采集系统的设计与组建

　　1·1　数据采集系统简介

　　数据采集系统是通过多种类型传感器拾取表征试验机状态的多种物理信号的,这些信号包括振动、油温、油压信号以及主动轴转动周期数,其中传感器将感应的物理量变成采集卡能测量的电量信号,经过信号调节器的放大、滤波、隔离得到能与采集卡输入范围相匹配的电信号。采集原始数据是分析处理的基础,是后面所有环节进行的必要条件,有着非常重要的地位。整个疲劳试验机的信号采集系统的原理结构如图1所示。