Устройство для вибрационной диагностики состояния подшипников качения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, содержащее последова- . тельно соединенные вибродатчик, усилитель , блок автонормирования, частотный фильтр, блок формирования амплитудно-частотной характеристики и пиковый детектор, а также детектор среднего значения сигнала, включенный между выходом и управляющим входом частотного фильтра, блок компара торов и регистратор-указатель, о т личающееся тем, что, с целью расширения его технических возможностей и улучшения условий обслуживания путем выявления и регистрации характера повреждений подшипников качения, оно снабжено последовательно соединенными источником onopriDro. напряжения, резистивной матрицей, блоками элементов ИЛИ, элементов И, счетчиков и совпадения, а также последовательно соединенными генератором опорной частоты, инвертором , дифференцирую.щей цепью и клюi чом, вЫход которого подключен к вхо,ду установки нуля пикового детекто (Л ра, выход которого соединен с первым входом блока компараторов, выход генератора опорной частоты соединен с установочными входами блока счетчиков и блока элементов И, причем выход резистивной матрицы подключен к второму входу блока компараторов,а ч1 выход блока совпадения соединен с вхо4 дом регистратора-указателя. 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3643948/25-27 (22) 14.09.Я (46) 23.08.85. Бюл, N - 31 (72) С.И.Захаров, Н.Н.Зацепин и Б.Д.Шапоров (71) Институт прикладной физики

АН Белорусской ССР (53) 658.562.01 2.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 987437, кл. G 01 М 13/04, 06.07.81.

Авторское свидетельсвTBo CGGP

Ó 987438, кл. С 01 M 13/04, 06.07.81. (54) (57) уСТРОЙствО дяя виБРАцион-

НОй ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ДОДШИЦНИКОВ КАЧЕНИЯ, содержащее последова» тельно соединенные вибродатчик, усилитель, блок автонормирования, частотный фильтр, блок формирования амплитудно-частотной характеристики и пиковый детектор, а также детектор среднего значения сигнала, вклюЧенный -между выходом и управляющим входом частотного фильтра, блок компара»

„„Я0„„3 174811 торов и регистратор-указатель, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его технических возможностей и улучшения условий обслуживания путем выявления и регистрации характера повреждений подшипников качения, оно снабжено последовательно соединенными источником опорного напряжения, резистивной матрицей, блоками элементов ИЛИ, элементов И, счетчиков и совпадения, а также последовательно соединенными генератором опорной частоты, инвертором, дифференцирующей цепью и ключом, выход которого подключен к вхо- Й ду установки . нуля пикового детектора, выход которого соединен с первым входом блока компараторов, выход генератора опорной частоты соединен с установочными входами блока счет-. Я чиков и блока элементов И, причем выход резистивной матрицы подключен к второму входу блока комнараторов,а г выход блока совпадения соединен с входом регистратора-указателя.

О и4 ш в

1!74811

И зобретение относится к машиностроению, в частности, к конструкции устройства для контроля состояния узлов и деталей привода машин °

Цель изобретения — расширение технических возможностей устройств вибрационной диагностики путем выявления характера неисправности подшипников качения непосредственно во время их эксплуатации, чем достигается улучшение условий обслуживания узлов привода машин и сокращается время,на их обслуживание и ремонт.

На фиг.l изображена структурная схема устройства; на фиг.2- пример со- 5

15 единения цифровых элементов в составе устройства; на фиг.3 - временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг.1) содержит после20 довательно-соединенные вибродатчик 1, усилитель 2, блок 3 автонормирования, частотный фильтр 4 (управляемый на-пряжением ), блок 5 формирования ам25 плитудно-частотной характеристики, пиковый детектор 6, блок 7 компараторов, блок 8 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок 9 элементов И, блок 10 счетчиков и блок ll совпадения, а также регистратор-указатель 1 2. Детектор 13 среднего (абсолютного )значения включен между выходом частотного фильтра и управляющим входом последнего. Генератор 14 опорной частоты через инвертор 15, дифференциру-35 ющую цепь 16 и ключ 17 соединен с входом установки нуля пикового детектора 6. Выход генератора 14 опорной частоты соединен с вторыми входами блока 9 элементов И и блока 10 40 счетчиков, а выход источника 18 опорного напряжения через резистивную матрицу 19 соединен с вторым входом блока 7 KQMIIRpBTopoB.

Блок 3 автонормирования может быть выполнен в виде усилителя с системой автоматической регулирсвки усиления (АРУ}.

Блок 5формирования амплитудно-частотной характеристики выполнен в ви- 50 де инвертирующего усилителя с отрицательной обратной связью и изменяемым коэффициентом передачи по напря-" жению в зависимости от частоты.

Устройство работает следующим об- H разом.

Электрический сигнал вибродатчи-, I ка 1, закрепленного на корпусе контролируемого подшипника, усиливается усилителем 2, нормируется в блоке 3 по величине среднего абсолютного (или среднего квадратического;)значения и поступает на вход частотного фильтра 4 (управляемого напряжением ), который подавляет низкие частотные составляющие сигнала вибрации в зависимости от велйчины выходного напряжения детектора 13 среднего значения. Выходное напряжение детектора 13 снимается с выхода частотного фильтра 4 и поступает на управляющий вход последнего, что автоматически поддерживает среднее абсолютное значение сигнала высших частот вибрации на выходе частотного фильтра 4 около заданого значения.

Таким образом, выдерживается необходимая переменная полоса измерительных частот для контроля состояния подшипников, работающих с изменяемыми режимами нагружения и частотами вращения.

Далее, ограниченный в области низФ ких частот сигнал вибродатчика 1 поступает на вход блока 5 формирования амплитудно-частотной характеристики, которыч производит заданный подъем высших частот, что необходимо для увеличения объема контролируемых типоразмеров подшипников качения.

С выхода блока 5 сигнал вибрации поступает на вход пикового детектора 6, который регистрирует максимальное значение сигнала на его входе. Зафиксированное максимальное значение сигнала с выхода пикового детектора 6 поступает на вход блока 7 компараторов, в котором осуществляется сравнение выходного напряжения пикового детектора с напряжениями, поступающими с выхода резистивной матрицы 19, при этом напряжения на выходе резистивной матрицы !9 образуются за счет ис" точника 18 опорного напряжения,При превышении напряжения на выходе пи,кового детектора 6 величин напряжений на выхоце резистивной матрицы 19, блок 7 компараторов вырабатывает потенциалы напряжений, сигнализирующих о количестве превышенных напряжений резистивной матрицы 19 выходным напряжением пикового детектора 6. С выхода блока 7 компараторов потенциалы напряжений подаются на вход блока 8 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом последний подавляет все входные потенциалы напряжений кроме потенциала, характеризующего наибольшее значение

11748!1 величины выходного напряжения пикового детектора 6. Указанным образом разбивается величина выходного напряжения пикового детектора 6 на заданф ное число уровней квантования — К в интервале 5-12.

С выхола блока 8 потенциал, характеризующий наибольшее значение выходного напряжения пикового детектора 6, через блок 9 элементов И посту- 10 пает на вход блока 10 счетчиков, содержащего К+1 счетчик. К+1-й счетчик в блоке 10 счетчиков регистрирует количество импульсов генератора 4 опорной частоты,что позволяет зафиксировать продолжительность работыконтролируемого подшипника качения.При этом, за счет блока 9 элементов И счетв блоше 10 счетчиков осуществляется только при наличии синхронизирующего импульса 2р генератора 14 опорной частоты, что позволяет зафиксировать распределеНие значений выходного напряжения пикового детектора 6 во времени работы подшипника качения. Кроме этого, 25 за счет импульсов генератора 14 опорной частоты, проходящих через инвертор 15, дифференцирующую цепь 16 и ключ 17, производится регулярное обновление информации о величине мак- 3р симального значения сигнала вибрации на входе пикового детектора 6 посредством подключения ключа 17 к входу установки нуля пикового детектора 6. .35

С выхода блока 10 счетчиков распределение выходного напряжения пикового детектора 6 по K уровням квантования в виде цифровых кодов напряжений блока 10 счетчиков поступает на вход блока 11 совпадений, выполненного, например, на цифровых элементах ИЛИ и И, подключенных входами к заданным разрядам счетчиков в блоке 10 счетчиков. Различное количество входных или цифровых элементов блока 11 совпадений служит для учета особенностей распределения значений пикового детектора во времени в зависимости от вида повреждений подшипников таких, как питтинг, абразивный износ элементов, закоксованность смазки и др.

Например, для регистрации питтинга (усталостного выкрашивания) достаточно двухвходового элемента

ИЛИ (фиг.2 ). При этом блок 11 совпадения вырабатывает на своем выходе потенциалы напряжений, сигнализирующих о наличии заданной комбинации кодов напряжений, распределения сигнала пикового детектора 6. С выхода блока ll совпадений потенциалы напряжений поступают в регистраторуказатель 12, последний вырабатывает сигнал о появлении определенного вида дефекта на основе заданной комбинации распределения измеряемого параметра вибрации подшипников во времени (c помощью .гистограммы, образованной потенциалами разрядов счетчиков в блоке счетчиков 10).

Таким образом, непосредственно при эксплуатации подшипников (т.е. без остановки привода ) достигается контроль работы их и выявление характера износа и повреждений.

1174811

Фиг2

Составитель В.Стоколов

Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Синицкая

Редактор Н.Данкулич

Заказ 5176/44 филиал ПЦП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5