3軸合成FFT を用いた転がり軸受の損傷振動の検出とその検出精度

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  • 3ジク ゴウセイ FFT オ モチイタ コロガリ ジクウケ ノ ソンショウ シンドウ ノ ケンシュツ ト ソノ ケンシュツ セイド
  • Detection of Damaging Vibration and Detection Accuracy of Ball Bearing with 3-Axis Synthesis FFT

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抄録

転がり軸受は機械の駆動に欠かせない機械要素である.転がり軸受は繰返し応力により損傷し,損傷が生じると周期的な振動が転がり軸受から発生する.そのため,周波数解析をおこなうことで損傷箇所の特定が可能である.一般に,10 kHz以上の周波数成分を含む振動をエンベロープ処理し,FFT解析する(従来のFFT)必要があるとされているが,1 kHz以下における振動の3軸合成値をFFT解析する(3軸合成FFT)ことで,損傷の検出が可能であるという報告も存在する.1 kHz以下の振動波形から損傷検出が可能であれば,検出能力の低い安価なセンサでも損傷検出が可能となる.そこで本研究では,転がり軸受に疑似損傷を与え,その軸受から発せられる振動の周波数スペクトラムを,従来のFFTによる周波数スペクトラムと,3軸合成FFTにより求め,比較した.その結果,3軸合成FFTにおいても損傷周波数での振動加速度の増加が確認できた.しかし,振動加速度の増加率は,3軸合成FFTの方が,従来のFFTに比べて小さくなった.

Ball bearings are mechanical elements indispensable to drive machines. Rolling bearing are damaged by cyclic stress. When the damage occurs, periodic vibration is generated from the rolling bearing. Therefore, damaged areas can be identified by performing FFT analysis of the periodic vibrations. Generally, in order to identify the damaged area, it is necessary to acquire the vibration waveforms at the sampling rate of 10 kHz or higher, and then perform envelope processing and FFT analysis on the waveforms (conventional FFT). On the other hand, there are reports that the damaged area can be detected by performing FFT analysis of 3-axis composite value of the vibration waveforms at the sampling rate of 1 kHz or less (3-axis synthetic FFT). If the damaged area can be detected from the vibration waveform of 1 kHz or less, the damaged area can be detected by sensors that is low sampling rate and competitive than current sensors. In this study, rolling bearings were subjected to a pseudo damage, and the frequency spectrum of the vibration generated by the bearings were obtained and compared using conventional FFT and 3-axis synthetic FFT. As a result, an increase in the vibration acceleration at the damage frequency was observed in the 3-axis synthetic FFT. However, the ratio of increase in the vibration acceleration was smaller for the 3-axis synthetic FFT than for the conventional FFT.

収録刊行物

  • 研究報告

    研究報告 67 7-16, 2024-03

    関東学院大学理工/建築・環境学会

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