超低速旋转设备的异常诊断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种利用声音信号对１０ｒｐｍ以下的超低速旋轴承的异常进行诊断的方法及装置，利用具有１０ＫＨｚ以下的集音功能的检测端对由１０ｒｐｍ以下的超低速旋转设备的滚动轴承产生的声音信号进行检测，通过频率分析求出频谱分布，并将经过处理得到的频率分析波形的、轴承的固有频率以上的频率的频谱平均值或有效值与基准值进行比较，在该频谱平均值或有效值超过了基准值时判断为轴承异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用声音对lOrpm以下的超低速旋转设备的滚动轴承的异 常进行诊断的方法及装置。
技术介绍
在旋转设备的异常诊断中，从诊断精度良好的角度出发， 一般使用根 据轴承的振动检测信号进行判断的方法(以下，称作"振动诊断")。该方 法是对与转速成比例产生的冲击振动进行测量的方法，也可以根据冲击振 动的产生间隔进行异常部位的确定。但是， 一般在100rpm以下的低速旋转设备的情况下，伴随轴承异常而 产生的振动较小、冲击振动的产生间隔也较长，因此难以进行诊断。尤其， 在如连续铸造机的辊那样几ipm的超低速旋转设备的情况下，难以识别伴 随异常的信号和噪声，无法进行高精度的诊断。为了提高该低速旋转设备的轴承的诊断精度，例如在日本特开平 3-245054号公报中，提出了对轴承产生的AE (Acoustic Emission:声发射) 信号进行检测，计算AE信号超过基准值的持续时间，并在该持续时间超 过了基准值时判断为异常的方法。另外，在日本特开平7-270228号公报中，提出了利用加速度传感器检 测轴承振动，将该检测信号经过带同滤波器之后进行包络处理，并计算所 得到的波形信号的规定时间间隔中的最大值与最小值的差，在该差超过了 预先给定的阈值时判断为异常，从而自动进行低速旋转设备的异常诊断的 方法。另外，在日本特开平10-160638号公报中，提出了利用加速度传感器 检测轴承振动，通过低通滤波器从该检测信号中取出规定值以下的输出， 对其进行乘3以上的奇数的处理，并将该波形与预先设定的基准值比较， 从而进行异常判断的方法。在上述日本特开平3-245054号公报公开的方法中，存在如下问题，即 难以辨别AE信号的噪声和有效信号；只能在龟裂进展时进行判断；以及 由于AE信号一般为超过lOOKHz的高频带，因此系统昂贵。另外，在日本特开平7-270228号公报公开的方法中，在助振力小的超 低速旋转轴承中的振动信号较小，难以识别伴随着异常的信号和噪声，因 此无法进行高精度的诊断。曰本特开平10-160638号公报中公开的方法也为了放大伴随异常的信 号成分而进行乘以3以上的奇数的处理，但振动检测方法与上述专利文献 2相同，而且在包含噪声的情况下进行处理，因此很难说能够进行正确的 异常判断。因此，本专利技术的课题是提供一种能够对如连续铸造机那样的10rpm以 下的超低速的多个辊轴承进行廉价且高精度的诊断的、利用声音信号的诊 断方法及装置。多用于连续铸造设备用轴承的自动调心滚子轴承中，除了其特有的差 动滑动外，不形成在超低速和重负载下足够的油膜，并且因水锈(7^r— /W、水的进入而不够润滑，因此产生油膜的破裂和磨损。结果，弓l起剥落， 并其发展而产生裂纹，导致裂缝。但是，即使产生裂缝，但如果没有因滚子的扭斜而导致发热和滚动面 的异常磨损，则由于是超低速而不发展为急速的损伤。因此，如果能够在 该阶段检测到异常，则能够使用至寿命界限，所以作为异常检测时期并不 晚，并且从维修费用成本的观点来看反而更为优选。
技术实现思路
本专利技术的目的是虽然在轴承的滚动面产生了裂纹、但转动体仍处于稳 定旋转的状态的用于进行超低速旋转轴承的异常检测的诊断方法及装置，其要旨如下(1) 一种超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊断方法，检测由作为诊 断对象的旋转设备的滚动轴承产生的声音信号，并进行其异常诊断，上述 旋转设备的滚动轴承伴随10ipm以下的超低速旋转，上述方法的特征在于 利用具有集音功能的检测端将由被检测轴承产生的声音作为声压而检测，并通过适当放大而得到的声音信号的频率分析，求出频谱分布，求出通过上述频率分析得到的频率分析波形的、轴承的固有频率以上频率的频谱平均值或有效值，将上述频谱平均值或有效值与另求出的基准值进行比较，并在超过了该基准值时判断为轴承异常。(2) 如上述(1)所述的超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊断方法， 其特征在于，使得到上述声音信号的检测端与上述滚动轴承直接接触。(3) 如上述(1)或(2)所述的超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊 断方法，其特征在于，可听地输出将上述声音信号放大的信号，并进行异 常判断的筛选。(4) 如上述(3)所述的超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊断方法， 其特征在于，上述声音信号是轴承的固有频率以上的通过了高频带通滤波 器的信号。(5) —种超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊断装置，检测由作为诊 断对象的旋转设备的滚动轴承产生的声音信号，并进行其异常诊断，上述 旋转设备的滚动轴承伴随10ipm以下的超低速旋转，上述异常诊断装置的 特征在于，包括-检测端，具有集音功能；放大器，对由上述检测端得到的声音信号进行放大； 频率分析部，求出上述声音信号的频率分布； 轴承的固有频率存储部；运算部，根据上述频率分析，求出频谱平均值或有效值； 存储部，存储另求出的基准值；以及异常判断部，将上述频谱平均值或有效值与上述基准值进行比较，并 判断有无异常。(6) 如上述(5)所述的超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊断装置， 其特征在于，上述检测端与上述滚动轴承直接接触，从而具有得到上述声 音信号作为声压的功能。(7) 如上述(5 (或(6)所述的超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊 断装置，其特征在于，具备输出部，该输出部将放大的上述声音信号可听地输出。(8)如上述(7)所述的超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊断装置， 其特征在于，具备高频带通滤波器，该高频带通滤波器仅提取放大的上述 声音信号的、轴承的固有频率以上的频带成分。附图说明图1是表示涉及本专利技术的技术方案1、 2的实施例的概要的框图。 图2是表示涉及本专利技术的技术方案3、 4的实施例的概要的框图。 图3是表示本专利技术的方法及装置的正常轴承和异常轴承的频率分析结 果的一例的图。图4是表示本专利技术的方法及装置的根据500Hz以上的频率音来评价的 异常轴承和正常轴承的关系的图。图5是表示利用磁铁安装麦克风和振动传感器的状态下的频率特性的图。图6是表示通过本专利技术的方法及装置使检测端接触而测量的正常轴承 和异常轴承的频率分析结果的一例的图。图7是表示通过本专利技术的方法及装置不与检测端接触而测量的异常轴 承的频率分析结果的一例的图。图8是表示在固有频率约为800Hz的较小的圆筒滚子轴承的外轮产生 了裂缝时，将麦克风与该轴承接触而得到的声音频谱的图。具体实施例方式下面，根据附图说明本专利技术。图1是表示本专利技术的实施例的对异常进行诊断的过程的框图。在图1 中，1是被检测轴承，2是检测端，3是对声音信号进行放大的放大器，4 是频率分析部，5是声压运算部，6是固有频率存储部，7是异常判断部，8 是基准值存储部，9是滤波器。图2中，除图1的异常判断部之外，在滤波 器后有放大器lO和输出部ll。另外，本专利技术并不限于图1、图2的例，也可以将各个单元适当替换为 其他的公知单元，并且，各单元并非全必需的，可以根据情况适当省略。首先，对涉及本专利技术的(1)及(2)的实施方式进行说明。在涉及本专利技术的(1)及(2)的实施方式中，首先，由检测端2将由 被检测轴承产生的声音检测为声压。为了在声压中排除轴承以外的声音， 优选使用指向性麦克风。在本例中，通过使用在金属盒中容纳了麦克风的 检测端，遮断暗噪声、提高集音性能，并且也提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低速旋转设备的滚动轴承的异常诊断方法，检测由作为诊断对象的旋转设备的滚动轴承产生的声音信号，并进行其异常诊断，上述旋转设备的滚动轴承伴随１０ｒｐｍ以下的超低速旋转，上述异常诊断方法的特征在于，　利用具有集音功能的检测端将由被检测 轴承产生的声音作为声压而检测，并通过适当放大而得到的声音信号的频率分析，求出频谱分布，　求出通过上述频率分析得到的频率分析波形的、轴承的固有频率以上的频率的频谱平均值或有效值，　将上述频谱平均值或有效值与另求出的基准值进行比较， 并在超过了该基准值时判断为轴承异常。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：村山恒实，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]