Способ контроля параметров газодинамических подшипниковых узлов

 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для контроля качества изготовления и сборки газодинамических подшипниковых узлов (ПУ)о Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения интегральной характеристики сухо го трения. Способ основан на определении момента трогания ротора по параметрам сигнала от создаваемых ПУ крутильных колебаний вокруг оси вращения ротора. В процессе измерения ПУ одновременно с крутильньп-ш создают продольные колебания по оси вращения ротора для каждого подшипника раздельно с различной частотой, некратной частоте крутильных колебаний и с ускорением, близким к ускорению свободного падения. Формируют второй сигнал крутильных колебаний, сравнивают его по фазе с сигналом первоначальных измерений и по полученному разностному сигналу находят иско1-1ьш параметр. 3 ил. и

СС ОЗ СОВЕТСНИХ

=.О ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (5D4 G 01 М 13 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4075784/31-27 (22) 05.05.86 (46) 23.12.87. Бюл. И - 47 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) И.П. Воболис и К.М. Рагульскис (53) .658.562.012.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1= 1065713, кл. G 04 М 13/04, l984. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ (57) Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для контроля качества изготовления и сборки газодинамических подшипниковых узлов (ПУ). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения интегральной характеристики сухого трения. Способ основан на определении момента трогания ротора по параметрам сигнала от создаваемых ПУ крутильньгх колебаний вокруг оси вращения ротора. В процессе измерения

ПУ одновременно с крутильными создают продольные колебания по оси вращения ротора для каждого подшипника раздельно с различной частотой, некратной частоте крутильных колебаний и с ускорением, близким к ускорению свободного пацения. Формируют второй сигнал крутильных колебаний, сравнчвают его по фазе с сигналом первоначальных измерений и по полученному разностному сигналу находят искомый параметр. 3 ил„

1361464

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для контроля качества изготовления и сборки газодинамических подшипниковых узлов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения интегральной характеристики сухого трения. 10

На фиг.1 представлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ; «а фиг.2 — зависимости дейст.вующих моментов во времени, где М,— момент силы сухого трения, когда про- 16 дальные колебания отсутствуют, М<— когда действуют продольные колебания, М вЂ” возбуждаемый момент крутильных

z колебаний, когда продольные колебания

I отсутствуют, М вЂ” когда действуют про- 20 дольные колебания, на фиг.3 — временные диаграммы соответствующих сигналов, где У (М,) — сигнал от момента

М, U (М ) — сигнал от момента М

U — разностный сигнал в виде прямо3 угольных импульсов от сигналов Б (М )

I и U z (М ) U» демодулированный сиг— нал U>, Функциональная схема содержит основание 1, торсионный вал 2, одним 80 концом скрепленный с основанием 1„ планшайбу 3, выполненную на втором конце вала 2, а также исследуемый подшипниковый узел 4, ротор 5 которого установлен на газодинамических подшипниках 6 и 7.

Кроме того, схема содержит датчик

8 и вибратор 9 крутильных колебаний вала 2, усилитель 10, через когорый датчик 8 и вибратор 9 соединены поло- 40 жительной обратной связью, формирователь 11, подключенный на одном из выходов усилителя 10, измерительный блок 12, соединенный с выходом формирователя 11 и другим выходом усилите- 4g ля 10, а также блок 13 для создания продольных колебаний основания 1.

Способ реализуется следующим образом.

Исследуемый подшипниковый узел 4 закрепляют на планшайбе 3 со стороны одного, например 6, газодинамического подшипника.

При помощи датчиков 8 и 9, соединенных положительной обратной связью через усилитель 10, создают крутильные колебания системе торсионный вал 2. — планшайба 3 — узел 4 на соб- ственной частоте.

Одновременно при помощи блока 13 оснгванию 1, на котором стоит указанная колебательная система, создают продольные колебания по оси вращения ротора 5 с различной частотой, некратной частоте крутильных колебаний, и с ускорением, близким к ускорению свободно "о падения, Из-за наличия контакта между поверхностями подшипника 6 в нем действует момент силы сухого трения относительно оси вращения ротора. Под действием продольных колебаний по оси вращения ротора 5 с ускорением, бли-.:ким к ускорению свободного падения, этот момент в подшипнике 6 становится переменным, так как при движении узла 4, например, вве.рх на подшипник 6 действует сила тяжести ротора 5 и инерционная сила от действующих продольных колебаний, а при движении вниз действие этих сил в зависимости от величины ускорения продольных колебаний. уменьшается.

При достижении возбуждаемого момента крутильных колебаний М величины момента силы сухого трения М< ротор 5 проскальзывает относительно корпуса 4 (момент трогания ротора), так как они являются противоположных знаков.

В связи с- этим резко изменяется амплитуда крутильных колебаний, которая при уменьшении момента М также

2 уменьшается, и когда величина возбуждаемого момента М становится меньшей момента М,, ротор 5 начинает двигаться вместе с корпусом 4. Аналогичным образом происходит движение ротора и в другом полупериоде крутильных колебаний.

Здесь ротор 5 определенное время также проскальзывает относительно корпуса.

Так как частота продольных колебаний отличается от частоты крутильных колебаний и не является кратной этой частоте, интервалы времени проскальзывания ротора 5 в указанных полупериодах не являются одинаковыми и ротор в каждом периоде крутильных коле- баний займет другое угловое положение, в котором повторится аналогичное его движение,.

При помощи формирователя 11 формируют синусоидальный сигнал (он соответствовал бы сигналу крутильных колебаний, когда продольные колебания

136146ч

oTc jTcTBvIoT) коtopblA сравнивают IIo фазе с сигналом суммарных колебаний при помощи измерительного блока 12.

Разностный сигнал этих двух сигналов получают B виде прямоугольных импульсов.

Так как в каждом угловом положении в зависимости от конфигурации поверхностей подшипника 6 изменяется величина момента силы сухого трения (величина момента трогания ротора), то сформированные прямоугольные импульсы являются модулированными по ширине.

Далее эти импульсы демодулируют при помощи блока 12 и полученный та. ким образом сигнал является пропорциональным действующей силе сухого трения.

Так как интервалы времени г и t — - C не являются одинаковыми и отсутствуют изменения момента силы сухого трения в зависимости от углового положения ротора 5, то полученные прямоугольные импульсы также являются модулированными по ширине.

Однако этот закон модуляции может быть заранее известен и в дальнейшем учтен.

Аналогичным образом повторяют операции, закрепляя узел 4 со стороны подшипника 7.

Таким образом, созданием одновременно с крутильными колебаниями продольных колебаний по оси вращения ротора с соответствующими параметражт, формированием сигналов соответствующих колебаний и сравниванием их по фазе создается возможность определения интегральной характеристики сухого трения, проявляющегося в газодина,мических подшипниках.

Пример. Исследуют малогаба-. ритный двигатель с газодинамическими подшипниками. Частота создаваемых крутильных колебаний составляет

138 Гц.

Частота продольных колебаний составляет 80 Гц, амплитуда 30 мкм.

В качестве датчика и вибратора

5 крутильных колебаний используют отдельные обмотки шагового двигателя

ШДЛ-1ФК.

Для получения момента трогания ротора весом 15 кг необходимо довести

tQ амплитуду сигнала крутильных колебаний до 6,7 B.

Полученный искомый сигнал анализируют при помощи анализатора спектра типа "Брюль и Къер".

Установлено, что в спектре этого сигнала существуют составляющие в диапазоне 20-70 Гц.

Применение предлагаемого способа позволяет расширить функциональные

20 возможности контроля опор за счет получения интегральной характеристики сухого трения, проявляющегося в газодинамических подшипниках.

25Формула изобретения

Способ контроля параметров газо-. динамических подшипниковых узлов, заключающийся в том, что создают выз0 нужденные крутильные колебания подшипникового узла вокруг оси вращения ,ротора и измеряют момент трогания ротора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем Определе ния интегральной характеристики сухого трения, подшипниковому узлу одновременно с крутильными создают продольные колебания по оси вращения

4О ротора для каждого подшипника раздельно с различной частотой, некратной частоте крутильных колебаний и с ускорением свободного падения, формируют второй сигнал крутильных ко4> лебаний; сравнивают его по фазе с сигналом первоначальных измерений и по полученному разностному сигналу находят искомый параметр.

1361464

Фиг. 2

1361464

Составитель В. Пучинский

Техред А.Кравчук Корректор И. Зрдейи

Редактор С. Пекарь

Заказ 6219/44 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4