激光扫描技术测量微型轴承保持架摆振

刘品，黄迪山，傅慧燕，莫远珍

(1.上海大学 机电工程与自动化学院 上海 200072；2.上海天安轴承有限公司，上海 200230)

1 概述

保持架振动是衡量轴承保持架运动稳定性的参数之一[1]，其大小直接影响轴承整体的振动与噪声水平。保持架摆振是保持架振动的一种，指保持架径向A，B两点绕y轴摆动或C，D两点绕x轴摆动(图1)。为了测量保持架摆振，首先用传感器拾取保持架直径两端点的轴向振动位移zA，zB或zC，zD，然后采用信号处理方法分离出摆振信号。但在检测微型轴承的振动时，若用激光进行点位移测量，需要2个激光传感器，体积相对较大，不可能同时安装在轴承上方进行检测。而采用激光扫描测量可以解决上述问题，一个激光传感器就可以扫描到保持架直径方向两端z轴方向的振动，从采集到的位移信号提取轴承保持架的摆振。

图1 实体保持架示意图

2 测量仪器

选用KEYENCE的2D激光位移传感器(LJ-G030)拾取保持架轴向位移。该传感器精度为±0.1%F.S,在x，z轴方向的分辨率分别为5 μm，1 μm, 激光扫描点尺寸为45 μm×25 mm, 并可提供单点测量值的数字输出。如图2所示，传感器在z轴方向距测点40 mm时，激光在长轴的光斑长为25 mm，大于保持架的直径宽度23 mm，激光扫描范围覆盖保持架径向两端。

图2 激光扫描器LJ-G030的光束特性

在同一直线上，通过激光扫描，一次可采集保持架、内圈的高度位置共800个点的信息；激光扫描具有单点测量值的输出特性，只读取和存储保持架上的光点值，检测保持架直径两端在z轴的振动位移。

3 测量方法

微型轴承摆振测量装置如图3所示，由试验台、激光检测及计算机控制系统组成，试验台转速可控。……