Устройство управления испытанием диагностикой подшипников

 

.УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИСПЫТАНИЕМ ДИАГНОСТИКОЙ ПОДШИПНИКОВ, содержащее последовательно соединенные измерительные преобразователи виброполя , основные согласующие усилители , коммутатор и первый анализатор спектра параллельного действия, последовательно соединенные дополнительный измерительный преобразователь, согласующий усилитель, управляемый усилитель , генератор качаллцейся частоты, усилитель мoщнoqти и вибратор, а также последовательно соединенные интегратор и индикатор, блок вьщеления максимального сигнала, вход которого соединен с выходами основных согласующих усилителей, отличающееся тем, что, с целью повышения качества испытаний и точности диагностики за счет использования импульсной переходной функции .объекта испытаний, оно снабжено узкополосным Анализатором спектра, вторым анализатором спектра параллельйого действия, первьЕ,вторым и третьим блоками логарифмирования, первым и вторым вычитателями сигналов, блоком потенцирования, последовательно соединенными тахометром и блоком масштабирования частоты, выход которого соединен с вторым входом первого анализатора , выход которого через пер (Л вый блок логарифмирования, первый с вычитатель сигналов и блок потенцирования соединен, с входом интегратора , при этом блок вьщеления максимального сигнала через второй анализатор спектра параллельного действия, второй блок логарифмирования и второй вычитатель сигналов соединен с вторым входом первого вычитателя сигналов , дополнительный согласующий усилитель через узкополосный аналио затор спектра и третий блок логарйфts9 мирования соединен с вторым входом второго вычитателя сигналов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (1!) 4(51) G 04 M 13/О

Ф,;

iz:":::-:,:.:",, " /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ Й КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ соединен с выходами основных согласующих усилителей, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения качества испытаний и точности. (21) 35852IS/25-27 (22) 20.04.83 (46) 15..02.85. Бюл. М 6 (72) К.А. Шестериков, Д.А. Гречинский, В.Г. Рыгалин, А.В. Тарасов, В.П. Трофимов и С.Л. Неретин (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 620. 178.5(088.8) (56) 1. Кузнецов А.А. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики. М., "Энергия", 1976, с.90.

2. Авторское свидетельство СССР

II 932336, кл. С 01 М 7/00, 1980 (прототип). (54) (57) .УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИСПЫТАНИЕМ ДИАГНОСТИКОЙ ПОДШИПНИКОВ, содержащее последовательно соединенные измерительные преобразователи виброполя, основные согласующие усилители, коммутатор и первый анализатор спектра параллельного действия, после- довательно соединенные дополнительный измерительный преобразователь, согласующий усилитель, управляемый усилитель, генератор качающейся частоты, усилитель мощности и вибратор, а также последовательно соединенные интегратор и индикатор, блок выделения максимального сигнала, вход которого диагностики за счет использования импульсной переходной функции .объекта испытаний, оно снабжено узкополосным анализатором спектра, вторым анализатором спектра параллельного действия, первып,вторым и третьим блоками логарифмирования, первым и вторым вычитателями сигналов, блоком потенцирования, последовательно соединенными тахометром и блоком масштабирования частоты, выход которого

Э» соединен с вторым входом первого ана- З лизатора, выход которого через первый блок логарифмирования, первый вычитатель сигналов и блок потенцирования соединен. с входом интегратора, при этом блок выделения максимального сигнала через второй анализатор спектра параллельного действия, второй блок логарифмирования и второй вычитатель сигналов соединен с вторым входом первого вычитателя сигналов, дополнительный согласующий усилитель через узкополосный анали1 затор спектра и третий блок логариф мирования соединен с вторым входом второго вычитателя сигналов.

1140092

Изобретение относится к испытательной технике и технической диагностике машин с вращающимися роторами в шариковых и роликовых подшипниках, при испытаниях их на виброустойчивость.

Известны устройства для испытания объектов на виброустойчивость методом плавной развертки или качания частоты, содержащие генератор 10 качающейся частоты, соединенный через усилитель мощности с вибратором, на столе которого установлены объект и измерительные преобразователи виброполя, подключенные через согласую- 15 щие усилители к виброметрам, выходы которых через селектор соединены с выходом управления гененатора качающейся частоты. В этом устройстве за счет использования цепи обратной 20 связи, в которую включен селектор, осуществляется стабилизация уровня ускорения, воздействующего на объект при испытаниях его на виброустой-. чивость (l) °

Однако, используя такое устройство при испытании объекта с вращающимися элементами в шариковых и роликовых подшипниках, невозможно опре-, делить дефект подшипников и диагностировать их износ.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления испытанием и диагностикой объектов с вращающимися элементами, содержащее измерительные преобразователи виброполя, расположенные на объекте диагностирования и подключенные через последовательно соединенные cor40 ласующие усилители и коммутатор к сигнальному входу анализатора спектра параллельного действия, блок выделения максимального сигнала и исполнительный элемент, в качестве ко" торого используется вибратор, управ45 ляемый от генератора качающейся частоты через усилитель мощности.

Кроме того, известное устройство содержит заграждающий перестраиваемый фильтр, сумматор, блок запрета и управляемые . ключи (21 .

Недостаток известного устройства состоит в сравнительно невысокой точности диагностирования износа подшипников и в сложности перестройки заграждающего фильтра при наличии нескольких периодических составляющих в спектре сигнала, амплитуда которых постоянно меняется при изменении (качании) частоты возбуждающего сигнала.

Цель изобретения — повышение точности устройства за счет определения и отстройки от импульсной переходной функции объекта испытаний и диагностики, форма которой в системах со многими резонансными частотами .оказывает доминирующее влияние на спектр сигнала и существенно искажает спектр возмущающих воздействий, порождаемых дефектами, а также за счет выделения и спектральной оценки интересующих периодических составляющих из составного сигнала, производимого методом когерентного накопления.

Указанная цель достигается тем, что устройство управления испытанием диагностикой подшипников, содержащее последовательно соединенные измерительные преобразователи виброполя, основные согласующие усилители, коммутатор и первый анализатор спектра параллельного действия, последовательно соединенные дополнительный измерительный преобразователь, согласующий усилитель, управляемый усилитель, генератор качающейся частоты, усилитель мощности и вибратор, а также последовательно соединенные интегратор и индикатор, блок выделения максимального сигнала, вход которого соединен с выходами основных согласующих усилителей, снабжено узкополосным анализатором спектра, вторым анализатором спектра параллельного действия, первым, вторым и третьим блоками логарифмирования, первым и вторым вычитателями сигналов, блоком потенцирования, последовательно соединенные тахометром и блоком масштабирования частоты, выход которого соединен с вторым входом первого анализатора, выход которого через первый блок логарифмирования, первый вычитатель сигналов и блок потенцирования соединен с входом интегратора, при этом блок выделениями максимального сигнала через второй анализатор спектра параллельного действия, второй блок логарифмирования и второй вычитатель сигналов соединен с вторым входом первого вычитателя сигналов, дополнительный согласующий усилитель через узкополосный ананой области выделить спектр информативного сигнала за счет отстройки от спектра импульсной переходной функции и за счет уровня периодических составляющих, а также появления новых частотных составляющих, свидетельствующих о развитии имеющихся и появлении новых дефектов, что и позволяет производить оценку технического состояния объектов контроля °

Кроме того, устройство позволяет производить испытания функционирующих механизмов на виброустойчивость, тем самым осуществляя комплексную функцию одновременного испытания и диагностирования объекта контроля.

Применение контура, содержащего вибратор, на столе которого установлен объект диагностирования, дополнительного измерительного преобраэователя, подключенного через последовательно соединенные дополнительный согласующий усилитель и управляемый усилитель к входу управления генератора качающейся частоты выход котоР рого через усилитель мощности подключен к вибратору, позволяет управлять и поддерживать режим виброиспытаний.

Применение второго контура, содержащего измерительные преобразователи виброполя, закрепленные на объекте диагностирования и подключенные через последовательно соединенные основные согласующие усилители через блок выделения максимального сигнала к входу узкополосного анализатора спектра, выход которого через второй блок логарифмирования подключен к одному из входов второго вычитателя сигналов, а также дополнительного преобразователя, подключенного через

40 дополнительный согласующий усилитель к входу второго анализатора спектра параллельного действия, выход которого через третий блок логарифмирования подключен к другому входу вычитателя сигналов, позволяет получить в логарифмическом масштабе переход ную функцию объекта контроля. спектра паралпельного действия, первого блока логарифмирования, первого вычитателя сигналов, на вход которого поступает сигнал с выхода. первого вычнтателя сигналов, а также блока потенцирования позволяет получать спектральную оценку. Введение в устройство тахометра, блока масштабиро3 1140092 лизатор спектра и третий, блок логарифмирования соединен с вторым входом второго вычитателя сигналов.

На чертеже приведена структурная схема устройства управления испытани5 ем диагностики подшипников.

Устройство содержит измерительные преобразователи 1 виброполя, основные согласующие усилители 2, коммутатор 3, анализаторы 4 и 5 спектра 1О параллельного действия, блоки 6, 7 и 8 логарифмирования, вычитатели сигналов-9 и 10, .блок 11 выделения максимального сигнала, узкополосный анализатор 12 спектра, блок 13 потея-15 цирования, интегратор 14, индикатор 15, дополнительный измерительный преобразователь 16, дополнительный согласующий усилитель 17, управляемый усилитель 18, генератор 19 2О качающейся частоты, усилитель мощности 20, вибратор 21, тахометр 22 и блок 23 масштабирования частоты, контролируемый .объект 24.

Принцип действия устройства ос- 25 нован на выделении периодических составляющих из сигнала, ответственных за образЬвание локальных дефектов в шариковых и роликовых подшипниках с последующей спектральной оценкой. Известно, что шариковые подшипники -имеют характерную картину связи износа с отказами после периода приработки, характеризующегося высокой интенсивностью изнаши35 вания, наступает длительный период работы с малой интенсивностью изнашивания, после которого появляются поверхностные дефекты, что связано с усталостью, пылью, коррозией, разложением смазки,.перенатягом, вибрацией, неправильным монтажом, температурой и т.д. Дефекты подшипников повышают трение, при этом интенсивность изнашивания возрастает, что является причинами отказов из-за заклинивания или перегрева подшипников. Образующиеся дефекты приводят .к появлению импульсных вибраций. Эти вибрации за счет постоянства скорости вращения узлов являются периодическими, однако по пути распространения вибрации.от источника до преобразователя претерпевают значительные изменения и их информативность существенно падает.

Определение импульсной переходной, функции объекта позволяет в частотПрименение первого анализатора

5 11400 вания частоты и интегратора позволяет производить анализ данных,принимаемых с объекта контроля с заданной длительностью. Такое соединение дает возможность производить когерентное усредение спектральной характеристики дефектов, являющееся основным диагностическим признаком, по которому судят о появлении образующихся или развитии новых дефектов, свойствен- 10 ных подшипникам.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с объекта испытаний и ди15 агностики 24 воспринимаются измерительными преобразователями 1 и усиливаются согласующими усилителями 2.

С выходов согласующих усилителей 2 сигналы поступают на входы коммута20 тора 3 и входы блока 11 выделения максимального .сигнала. Сигнал с выхода блоиа 11 выделения максимального сигнала поступает на вход узкополосного анализатора 12 спектра.

Этот сигнал представляет собой свертку двух составляющих, одна из. которых импульсная переходная функция объекта, а вторая характеризует импульсные вибрации от дефектов ° Сигнал на выходе. узкополосного анализатора 12

ЗО спектра представляет собой произведение двух спектров этих составляющих сигнала. Этот сигнал поступает на вход блока 7 логарифмирования, на выходе которого образуется спектр 15 в логарифмическом масштабе, представляющий собой сумму двух логарифмических составляющих. Этот сигнал

1поступает на один из входов вычитателя сигналов 10, на другой вход ко- "о торого поступает сигнал, представляющий собой логарифмический спектр входного воздействия, образующийся в результате прохождения сигнала через

45 анализатор 5 спектра параллельного действия и блок 8 логарифмирования.

На выходе вычитателя 10 образуется сигнал, представляющий собой логарифмический спектр импульсной переходной функции объекта. Этот сигнал .50 поступает на второй вход вычитателя сигналов 9. На первый вход вычитателя сигналов 9 поступает сигнал, представ-: ляющий логарифмический спектр отклика объекта контроля, образующийся

55 в результате прохождения сигнала через анализатор 4 спектра параллельного действия и блок 6 логарифмирования. В результате на выходе вычитателя 9 сигналов образуется спектр сигнала в логарифмическом масштабе, отстроенный от спектра импульсной переходной функции объекта. После прохождения Сигнала через блок 13 потенцирования происходит восстановление масштаба спектра. Этот сигнал с помощью интегратора 14 когерентно усредняется. Синхронизация и выбордлительности реализации осуществляется с помощью последовательно соединенных тахометра 22, установленного на валу объекта 24 диагностики и блока 23 масштабирования частоты, подключенного к входу синхронизации анализатора 4 спектра параллельного действия. Блок 23 позволяет регулировать длительность выборок анализи- * руемого сигнала. Сигнал с выхода интегратора 14, являющийся диагностической оценкой состояния объекта контроля, поступает на блок индикации 15.

Всякое появление новых гармоник и увеличение амплитуд имеющихся детермированных составляющих свидетельствует о появлении новых дефектов и уве- личении накопления усталости у имеющихся, и благодаря этому осушествляется оценка технического состояния устройств.

Кроме этого, устройство может быть применено при испытании объекта на виброустойчивость за счет включения в устройство управляющего кон- тура, состоящего иэ вибратора, на столе которого установлен объект диагностирования 24, измерительный преобразователь 16, дополнительный согласующий усилитель 17, соединенный через управляемый усилитель 18 к входу управления генератора качающейся частоты 19,выход которого через усилитель мощности 20 подключен к вибратору.

Использование узкополосного анализатора спектра, второго анализатора . спектра параллельного действия, с трех блоков логарифмирования, двух вычитателей сигналов, блока потенцирования, блока масштабирования частоты и тахометра позволяет значительно повысить точность диагностирования объекта за счет отстройки от импульсной переходной функции объекта испытаний и диагностики, а также за счет выделения и спектральной оценки интересующих периодических составляющих, несущих информацию о наличии и развитии дефектов, характеризующих состояние объекта.

1140092

ВНЮПЩ Заказ 261/36 Тираж 406 Подйисвое

Фнлиеа ППП ®Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4