轴承疲劳测试设备校准与维护规范操作指南

轴承疲劳测试是评估轴承使用寿命与可靠性的核心手段，其结果直接影响轴承设计优化、质量控制与应用安全。而测试设备的准确性与稳定性，完全依赖于规范的校准与维护——校准确保设备测量值与真实值一致，维护则预防设备性能退化。本文基于轴承测试设备的技术特性，梳理校准与维护的全流程规范操作，为企业落实设备管理要求、保障测试数据可靠性提供实操指南。

校准前的准备工作

校准前需完成三项基础准备：首先是设备状态确认，停机并切断电源，检查机械部件（如轴颈、联轴器）是否有松动、磨损或异响，液压系统是否有泄漏，电气线路是否破损；待设备冷却至室温（一般需2小时以上），避免热胀冷缩影响校准精度。

其次是校准工具的准备，需选用经计量认证且在有效期内的标准器具——载荷校准用0.3级及以上标准力传感器，转速校准用光电式转速表（精度±0.1rpm）或编码器，位移校准用激光干涉仪（精度±0.001mm），温度校准用标准水银温度计（精度±0.1℃）或恒温槽。所有标准器具需溯源至国家计量基准。

最后是环境条件验证，校准环境需满足：温度20±5℃，相对湿度≤70%，无强电磁干扰（如远离电焊机、变频器），地面振动加速度≤0.1g（可用振动测试仪测量）。若环境不达标，需先调整（如开启空调、除湿机或移动设备至符合条件的场地），再进行校准。

载荷系统的校准操作

载荷系统是轴承疲劳测试的核心，需分别进行静态与动态校准。静态校准步骤：将标准力传感器安装在设备的载荷施加端（替代试样），依次施加0、25%、50%、75%、100%额定载荷，每个载荷点保持30秒，记录设备显示值与标准传感器的输出值；计算每个点的相对偏差（偏差=（设备显示值-标准值）/标准值×100%），若偏差超过±1%，需调整设备的载荷放大器或液压缸压力设定。

动态校准需模拟实际测试的载荷谱（如正弦波、方波或随机载荷），用动态信号分析仪同步采集设备输出的载荷信号与标准传感器的信号，对比两者的峰值、频率与相位差。例如，设定正弦载荷频率10Hz、峰值5kN，若设备显示的峰值偏差超±2%或频率偏差超±0.1Hz，需调整动态载荷控制器的参数。

此外，需检查载荷传递路径的完整性：卸下传感器，用手推动液压缸活塞，感受是否有卡顿；检查力传感器与试样夹具的连接螺纹是否松动，若有，需用扭矩扳手按规定扭矩（如M16螺栓用50N·m）紧固；对于液压系统，需检查液压缸密封件是否老化，若有泄漏，需更换密封件后重新校准。

转速与运动系统的校准

转速校准需覆盖设备的常用转速范围（如500~3000rpm），选取低、中、高三个典型点（如800rpm、1500rpm、2500rpm）。将光电转速表的探头对准转轴上的反光标记（如贴反光纸），启动设备至设定转速，待稳定后读取转速表数值，每个点测5次取平均值；计算设备显示值与实际值的偏差，若偏差超±0.5%，需调整变频器的频率设定或皮带张力。

运动精度校准重点检查轴的径向跳动与轴向窜动：用百分表固定在设备机架上，表头接触转轴的外圆（径向）或端面（轴向），缓慢转动转轴一周，记录百分表的最大与最小读数差——径向跳动应≤0.02mm，轴向窜动应≤0.01mm。若超差，需调整转轴的支撑轴承（如更换磨损的滚动轴承）或轴颈的圆度（用研磨机修复）。

传动部件的检查不可忽视：对于皮带传动，需用手指按压皮带中部，挠度应在10~15mm之间（若过松，需调整电机座位置张紧；若过紧，需更换皮带）；对于齿轮传动，需检查齿轮齿面的磨损情况（如齿面出现点蚀或剥落，需更换齿轮），并涂抹齿轮油（如220号工业齿轮油）润滑。

位移与应变测量系统的校准

位移传感器（如电涡流传感器、激光位移传感器）的校准需用标准量块或激光干涉仪：将传感器固定在校准架上，依次对准0mm、5mm、10mm、15mm、20mm的标准量块，记录设备显示的位移值；计算每个点的绝对偏差，若偏差超±0.01mm，需调整传感器的增益参数或重新标定。

应变测量系统的校准需用标准应变源（如应变校准器）：将应变片粘贴在标准试块上（试块材质与试样一致，如轴承钢GCr15），用校准器施加已知应变（如50με、100με、200με），记录设备读取的应变值；对比标准应变与设备值的偏差，若偏差超±1%，需检查应变仪的桥路设置（如半桥、全桥）或应变片的粘贴质量（如是否有气泡、粘结剂是否固化完全）。

信号传输环节需排除干扰：检查传感器电缆的屏蔽层是否接地（接地电阻应≤4Ω），避免电磁干扰导致信号漂移；若电缆长度超过5米，需选用带屏蔽的低噪声电缆，并在电缆两端安装磁环；测试时，避免电缆与动力线并行布置（间距应≥30cm）。

温度监测系统的校准

温度传感器（如热电偶、热电阻）的校准需用标准恒温槽：将传感器插入恒温槽的孔中（深度≥10cm），设置恒温槽温度为25℃、50℃、75℃、100℃（覆盖测试常用温度范围），待温度稳定后，对比设备显示值与恒温槽的标准温度（用标准温度计测量）；若偏差超±0.5℃，需调整温度变送器的零点与增益，或更换传感器。

温度分布均匀性检查：在测试试样的表面（如内圈、外圈、滚动体）布置3~5个温度传感器，启动设备运行30分钟（模拟测试工况），记录各传感器的温度值；若最大温差超过2℃，需调整冷却系统的流量（如增大循环水流量）或改变冷却喷嘴的位置，确保试样均匀散热。

冷却系统的验证：检查循环水的进水温度（应≤30℃）与流量（用流量计测量，需符合设备说明书要求，如5L/min）；若进水温度过高，需增加冷却塔或换热器；若流量不足，需检查水泵是否堵塞或叶轮磨损，及时清理或更换。

日常维护的核心内容

每日开机前需进行“三点检查”：一是电源检查，确认电压稳定（220V±10%或380V±10%），电源插座接地良好；二是冷却系统检查，打开循环水阀门，观察压力表读数（应在0.2~0.4MPa之间），若压力不足，需检查水管是否泄漏或水泵故障；三是润滑系统检查，查看润滑油位（应在油标上下限之间），若油位低，需添加指定牌号的润滑油（如轴承润滑用32号液压油）。

每周需进行清洁与紧固：用干燥的毛刷或压缩空气清理设备表面的灰尘（重点清理散热片、风扇罩），避免灰尘堆积影响散热；用扭矩扳手检查运动部件的螺丝（如转轴固定螺丝、夹具连接螺丝），按规定扭矩紧固（如M12螺栓用30N·m），防止松动导致设备振动。

每月需进行润滑保养：对于滚动轴承（如设备的支撑轴承），需用黄油枪注入润滑脂（如锂基润滑脂2号），注入量为轴承空腔的1/3~1/2（过多会导致轴承发热）；对于齿轮箱，需定期检查齿轮油的粘度与杂质（用油样分析仪检测），若粘度下降或有金属颗粒，需更换齿轮油（一般每6个月更换一次）。

易损件的更换与管理

易损件需提前识别与管理，常见易损件包括：密封件（如液压缸密封、冷却水管密封）、传动皮带、应变片、温度传感器探头、润滑脂。需建立易损件清单，记录每件的型号、规格、更换周期（如密封件每12个月更换一次，应变片每50次测试更换一次）。

更换易损件需遵循流程：以更换液压缸密封件为例，首先停机断电，释放液压系统压力（打开泄压阀），拆下液压缸的端盖，取出旧密封件（注意不要划伤缸筒内壁）；用酒精清洁缸筒与活塞的密封槽，安装新密封件（确保密封件方向正确，无扭曲）；重新装配液压缸，注入液压油，启动设备测试，检查是否有泄漏。

备件管理需做到“按需备货、定期检查”：根据设备的使用频率，储备常用易损件（如密封件、皮带）的库存（一般储备3~5件）；每月检查备件的保质期（如润滑脂的保质期为2年，需避免使用过期产品），并将备件存放在干燥、通风的仓库（温度10~30℃，湿度≤60%）。

校准与维护的记录管理

校准记录需包含以下内容：校准日期、校准人员（需具备计量资格）、使用的标准设备（名称、型号、校准证书编号）、校准项目（如载荷、转速、温度）、校准数据（每个点的标准值与设备值）、偏差计算结果、调整措施（若有）。记录需用钢笔或电子文档填写，确保清晰可辨。

维护记录需记录：维护日期、维护人员、维护内容（如清洁、紧固、润滑、更换部件）、更换的部件信息（型号、规格、数量）、设备运行状态（维护前后的温度、压力、振动情况）。例如，更换冷却水管密封件后，需记录“2024年5月10日，更换冷却水管DN20密封件，更换后压力恢复至0.3MPa，无泄漏”。

记录保存与追溯：电子记录需备份至公司服务器（至少两份），纸质记录需存入文件柜（标注“设备校准维护记录”），保存期限至少5年。当测试结果出现异常（如轴承寿命远低于设计值）时，需查阅校准记录，确认测试时设备是否处于校准有效期内；查阅维护记录，确认设备是否有未处理的故障（如近期未更换密封件导致载荷偏差）。