BTS200轴承故障预测模拟实验台在轴承全寿命实验中的加载指导

1. 概述

主要设计功能

（1）轴承故障模拟：提供内圈、外圈、滚动体、保持架及混合故障，进行轴承故障诊断实验。搭配使用电机控制、负载控制软件，实现近似实际工况的轴承故障诊断环境。

（2）轴承寿命预测：通过施加载荷，可使得轴承在连续运转一段时间内后，达到失效状态，采集多个轴承失效全过程数据包括振动、温度、转速、噪音等信号，即可建立样本数据库，开展轴承寿命预测研究与算法验证。

轴承广泛应用于航空航天、交通运输、精密机床以及工业生产的各个领域，因此被称作为“工业的关节”，是机械系统中支撑旋转轴系的关键零部件，其在系统运行中会由于润滑不良、冲击载荷等因素影响，出现退化或失效。在机械设备中滚动轴承的运行工况比较复杂，既能保证在高转速和高负荷的工况下正常运行，同时需要承受变载荷的作用。研究表明，在旋转机械设备中，滚动轴承失效导致设备故障占比为45%-55%。在交通运输工具方面，高速动车组的传动系统故障中，轴承故障占比为94%，并且在轴承的故障类型中外圈和内圈是主要故障发生位置。在风力发电设备中，发电机轴承和齿轮箱轴承故障率分别为67%和32%。从以上统计数据可以得到，旋转设备故障主要是由轴承失效导致的，并且在同一设备的不同位置轴承产生的故障类型和故障因素也不同。针对以上问题，有必要对机械设备中轴承等机械零部件的运行状态进行在线监测，实时评估轴承的健康状态，并对其剩余寿命进行预测，防止轴承严重损坏，造成机械设备出现重大故障。

国外轴承的制造精度、可靠性都要比国产轴承高一个技术等级，其主要原因是国外轴承知名厂商都相继研制出各具特色的轴承测试试验平台，支撑了其轴承技术的发展。相对而言国内起步较晚，轴承试验台制造技术和轴承制造技术都相对落后。随着我国对轴箱轴承技术的重视程度提高，国内的企业和研究院、高校也研制出各种型号的轴承试验设备，但仍和国外试验装备存在一定技术差距。

为实现面向复杂工况下轴承各种故障诊断与寿命预测方法研究与验证，亟需搭建一套能够模拟各种轴承载荷工况和故障形态的实验环境，以更好地帮助研究人员及时掌握轴承的性能退化过程和发现影响轴承寿命的因素，并在试验中不断丰富试验数据库，为智能预测与故障诊断算法提供数据支撑，检验算法的可行性，从而为轴承全生命周期管理提供技术验证环境。

本轴承寿命预测实验台在BTS100基础上，并进一步瓦伦尼安等国内公司技术人员充分沟通的基础上，形成了BTS200轴承寿命预测与故障诊断试验台产品。