Устройство для контроля состояния подшипников
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле сборочных узлов, в частности подшипников качения. Цель - повьипение точности контроля путем снижения по грешностей, связанных с флуктуациями переходного сопротивления токосъемг ника. От генератора переменного тока 10 через первый трансформатор (Т) 6 в вале 3 и контролируемом подшипнике 1 индуцируется ток. Величина тока контролируется Т 7 и токовым детек тором (Д) И. Падение напряжения на контролируемом подшипнике I снимает ся с помощью токосъемника 13 и подается на вход Д 12 напряжения. На первый вход измерителя 14 отношения подается выходное напряжение токового Д П непосредственно, а на второй выходное напряжение Д 12 напряжения через температурно« зависимый дели тель. Измеритель 14 отношения форми рует цифровой эквивалент отношения падения напряжения на подшипнике к протекающему через него току и передает его на регистратор 15. Токосъем- 5 S с &
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 M 13/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4166155/21-27 (22) 24.12.86 (46) 07.12.88, Бюл.И - 45 (7l) Красноярский политехнический институт (72) В.А.10зова и В.И.10зов (53) 658.562.012.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
И 1401320, кл. G 01 М 13/04, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ. ПОДШИПНИКОВ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле сборочных узлов, в частности подшипников качения, Цель - повышение точности контроля путем снижения погрешностей, связанных с флуктуациями переходного сопротивления токосъемника. От генератора переменного тока
10 через первый трансформатор (Т) б в вале 3 и контролируемом подшипнике
1 индуцируется ток. Величина тока контролируется Т 7 и токовым детектором (Д) !1. Падение напряжения на контролируемом подшипнике 1 снимается с помощью токосъемника 13 и подает ся на вход Д 12 напряжения. На первый вход измерителя 14 отношения подается выходное напряжение токового Д
ll непосредственно, а на второйвыходное напряжение Д 12 напряжения через температурно-зависимый делитель. Измеритель 14 отношения формирует цифровой эквивалент отношения падения напряжения на подшипнике к протекающему через него току и пере» дает его на регистратор 15. Токосъем
1442856 ннк перенесен в высокоомную цепь измерения падения напряжения на подшипнике. Контроль состояния подшипника качения осуществляется по отношению падения напряжения на нем к величине протекающего через негс;с тока. Каждый
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле сборочных узлов, в частности подшипников качения.
Цель изобретения — понышение точности контроля путем снижения погрешностей, связанных с флуктуациями пе» реходного сопротивления токосъемника.
На фиг.l приведена схема предлага— емого устройства; на фиг.2 - эквивалентная схема устройства.
Устройство для контроля состояния подшипников содержит контролируемый подшипник 1 качения, внутреннее кольцо 2 которого. закреплено на валу 3, а наружное 4 - в корпусе 5, первый
6 и второй 7 трансформаторы, магнитопроводы 8 и 9 которых соосны с валом
3, причем последний является одной из обмоток каждого из трансформаторов
6 и 7, генератор 10 переменного тока„ выход которого соединен с первичной обмоткой первого трансформатора 6, 25 токовый детектор 11, .вход которого подключен к вторичной обмотке второго трансформатора 7, детектор 12 напряжения, вход которого соединен с валом
3 через токосъемник 13 последователь-30 но соединенные измеритель 14 отношений и регистратор 15, первый вход измерителя 14 отношений соединен с выходом токового детектора 11 непосредственно, а второй - с выходом
35 детектора 12 напряжений через постоянный резистор 16, а с корпусом 5— через температурно-зависимый резистор
17.
Токовый детектор 11 содержит опе- 40 рационный усилитель 18, неинвертирующий вход которого соединен с корпусом 5, а инвертирующий - с вторичной обмоткой второго трансформатора 7 непосредственно и со своим выходом из магнитопроводов Т 6 и 7 выполнен в виде двух полуколец, на одном из которых размещена первичная OhHo KB
Т 6 или вторичная обмотка Т 7, что обеспечивает закрепление обоих Т на вал 3 без разборки узла. 2 ил.
Ф через параллельно соединенные резистор 19 и диод 20.
Детектор 12 напряжения содержит операционный усилитель 21 неинверти рующий вход которого соединен с токосъемником 13 непосредственно, а инвертирующий — с корпусом 5 через резистор 22 и со своим выходом через пас раллельно соединенные резистор 23 и диод 24.
Для удобства закрепления трансформаторов 6 и 7 на валу 3 без разборки узла каждый из магнитопроводон 8 и
9 выполнен н виде двух полуколец, на одном из которых расположена первичная обмотка трансформатора 6 или вторичная обмотка трансформатора 7.
Устройство работает следующим образом.
Генератор 10 переменного тока вырабатывает напряжение заданной частоты (порядка 0,1-1 МГц) и амплитуды, которое подается на первичную обмотку первого трансформатора 6. Под действием электродвижущей силы, наведенной во вторичной обмотке первого трансформатора 6, которой является вал 3, контролируемый подшипник I корпус 5 и неконтролируемые элементы, электрически подключенные между валом 3 и корпусом 5, например второй подшипник зубчатая пара и другие, начинает протекать ток I величина которого определяется комплексным сопротивлением
Z контролируемого подшипника и комплексным сопротивлением Z неконтролируемых элементов.
Величина тока I, протекающего по валу 3 и контролируемому подшипнику
1, контролируется с помощью второго трансформатора 7, электродвижущая сила на вторичной обмотке которого равна
l442856
E = Я111 = jnuL„I, 10
Е-U U-U»
U — — U. К
<1 . У <
Я ос тк
+ К") jr L
К< 1 <
1
1 + — -(1
Ко
50 где Ко
z„ вх входу; где L — индуктивность первичной обмотки трансформатора 7; п — число витков во вторичной обмотке трансформатора 7;
M - -взаимная индукция.
Входная электродвижущая сила и выходное напряжение U, операционного усилителя 18 токового детектора ll связаны соотношениями где L — индуктивность вторичной обмотки трансформатора 7, равная сС, п
z, напряжение на инвертирующем входе усилителя IS;
- коэффициент усиления усилителя 18 беэ обратной связи;
Z — сопротивление обратной связи, равное нулю при отрицательной полуволне выходного напряжения усилителя 18 и Z = К<о ., где К <,1 величина сопротивления резистора 19, при положительной полуволне.
Поскольку модуль усиления усилителя 18 достаточно велик
I К, 1» 1 + —. - -; Z,„» Z„
О»» у1 э во всем диапазоне рабочих частот, для постоянной сос; авляющей токового детектора l! мож: о записать
Падение напряжения на контролируе мом поднипнике 1 через токосъемник 13 подается на высокоомный неинвертиру- 45 ющий вход усилителя 21 детектора 12 напряжения. Выходное напряжение этого усилителя равно аоод К х оу х
1+ — -(Z /R ) ос zz о коэффициент усиления усилителя 21 без обратной связи; переходное сопротивление токосъемника 13; входное сопротивление усилителя 21 по неинвертирующему
R — величина сопротивления ре12. эистора 22 между инвертирующим входом усилителя 21 и корпусом 5;
7. — сопротивление обратной связи, равное нулю при отрицательной полуволне на выходе усилителя 21 и Z 23 д 3 сопротивления резистора
23, для положительной полу. волны.
Так как обычно всегд» вьяголняются соотношения
f Ê f 1, 2
Кzz для постоянной составляющей на втором сигнальном входе измерителя 14 отношений можно записать
IZo К < К
U = — -(l + — -) и Кгг R 15 для регистрации. Таким образом, регистрируемая веI личина Z с точностью до постоянного множителя, легко учитываемого при начальной настройке прибора, равна комплексному сопротивлению Z контролируемого подшипника 1 качения. Температурная зависимость удельной электропроводности смазки подшипника корректируется соответствующим выбором величин сопротивлений резисторов 16 и 17 и температурного коэффициента резистора 17. Величина погрешности контроля, равная для известного устройства »»р <х о и реально составляющая 10-15Х при применении металлических или ртутных токосъемников, падает до значения 3= z„, /к,„, Устройство для контроля состояния подшипников, содержащее корпус с приводным валом для фиксации и вращения контролируемого подшипника, Составитель В.Пучинский Техред М. Ходанич Корректор H.Êîðoëü редактор И.Горная Подписное. Тираж 847 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6376/39 Ю Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 14428 что при легко достижимых входных сопротивлениях .усилителя 21, равных 1 10 МОМ, не превышает сотых долей процента. Введение дополнительных элементов и связей позволяет снизить погрешности, связанные с влиянием флуктуаций переходного сопротивления токосъемника на три - четыре порядка. Пой 10 является возможность использования менее дорогостоящих и более безопасных высокоомных токосъемников. При размещении обоих трансформаторов на валу между контролируемым 16 подшипником и всеми остальными элементами, электрически подключенными между корпусом и валом, Появляется возможность независимого контроля подшипника без извлечения его из 20 сборочного узла. Зто повышает достоверность контроля и производительность труда при контроле состояния ПОДШИПНИКОВ. Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я 56 6 генератор переменного тока, т;косъемник для подачи переменного тока на контролируемый подшипник качения, температурно-зависимый резистор, постоянныи резистор, регистратор, первый и второй трансформаторы, маг= нитОпрОВОды кОторых сООсны с валОм, B вал является одной иэ обмоток каждого трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точ ности контроля путем снижения погрешностей, связанных с флуктуациями переходного сопротивления токосъемни"ка, оно снабжено токовым детектором, детектором напряжения и измерителем отношения напряжений, первичная обмот ка первого трансформатора подключена к выходу генератора переменного така, вторичная Обмотка второго трансформатора соединена с входом токового детектора, вход детектора напря жения соединен с валом через токосъ емник, первый вход измерителя отноше-ний соединен с выходом токового детектора, а второй — с выходом детектора напряжения через постоянный резистор и с наружным кольцом подшипника через температурно-зависимый ре зистор, выход измерителя отношений подключен к регистратору.
