Способ оценки состояния смазочной пленки в подшипниках качения
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в машиностроении для контроля состояния подшипников. Цель изобретения - повышение надежности подшипников качения за счет обеспечения контроля толщины смазочного слоя в широком диапазоне. Вращающийся подшипник 1 включают последовательно в качестве сопротивления в электрическую цепь, состоящую из источника 3 электрического напряжения, резистора 4, токосъемника 5 и отсчетного устройства 6. Измеряют среднее значение тока в цепи при изменении сопротивления резистора. При этом фиксируют N значений резистора, при которых показания отсчетного устройства равны: I<SB POS="POST">ср</SB> ъ I<SB POS="POST">о</SB>[1-(J-1)/2(N-1)], где I<SB POS="POST">ср</SB> - величина среднего тока в J - м измерении, J*98э{1, 2,...,N I<SB POS="POST">о</SB> - диапазон измерений отсчетного устройства. О состоянии смазочной пленки в подшипнике судят по функции вида R(T) ъ A<SB POS="POST">0</SB>+Σ<SP POS="POST">N-2</SP>A(2K+1)COS(2K+1)T,где R(T) - расчетная функция, статистические моменты которой совпадают с моментами распределения мгновенных значений сопротивления масляной пленки A<SB POS="POST">0</SB> - постоянная составляющая расчетной функции A(2K+1) - коэффициенты, определяемые решением системы уравнений вида I<SB POS="POST">срJ</SB> = (U/2φ)*981 DT/(R<SB POS="POST">J</SB>+R<SB POS="POST">0</SB>+ΣA(2K+1)COS(2K+1)T, R<SB POS="POST">J</SB> - значения резистора R<SB POS="POST">0</SB> - сопротивления отсчетного устройства U - напряжение источника питания. При этом оценивается как средняя толщина смазочной пленки подшипника качения, так и пределы ее изменения. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (111 (5D4G01 М 13 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H А ВТОРСНОМ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГЬСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4282932/25-27 (22) 18.05.87 (46) 07.10.89. Бюл, 9 37 (7l) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Т,И. Ногачева, С.Ф. Корндорф и В.Я. Варгашкин
53) 620,1,08(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
9 195179, кл. G 01 М 13/04, 1967. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ СМАЗОЧ-
НОЙ IUIEHKH В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ. (51) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в машиностроении для контроля состояния подшипников. Цель изобретения — повышение надежности подшипников качения за счет обеспечения контроля толщины смазочного слоя в широком диапазоне. Вращающийся подшипник 1 включают последовательно в качестве сопротивления в электрическую цепь, состоящую из источника
3 электрического напряжения, резистора 4, токосъемника 5 и отсчетного устройства .6. Измеряют среднее значение тока в цепи при изменении со противления резистора. При этом фик2 сируют И значений резистора, при которых показания отсчетного устройства равны Т. ° Т (1 †(1-1}/2(Ы-1)), с 1 где. Ic ° — величина среднего тока Р1 в 1-м йзмерении, 1 б (1, ?,...,gj;
I — диапазон измерений отсчетного о устройства. О состоянии смазочной . пленки в подшипнике судят по функ -2 ции вида R(t)=A + А(2к+ )сов(к+ ) к-о где R(t) — расчетная функция, статистические моменты которой совпадают с моментами распределения мгновенных значений сопротивления масляной пленки; А — постоянная составлю ющая расчетной функции; А(к+,1 — коэффициенты, определяемые решением системы уравнений вида I
"ГJ
М-< (СИи) J dt/R +R +A + А сов к=о о (2k+1} t R1 — значение резистора;
R — сопротйвление отсчетного устройства; U — напряжение источника питания. При этом оценивается как средняя толщина смазочной пленки подшипника качения, так и пределы
:ее изменения, 2 ил, 151 3384
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в машиностроении для контроля состояния подшипников.
Цель изобретения — повышение надежности подшипников качения за счет. обеспечения контроля толщины смазочного слоя в широком диапазоне, Способ заключается в том, что вращающийся подшипник качения подключают последовательно в качестве.сопротив- . ления в электрическую цепь, состоя щую из источника электрического на.пряжения, отсчетного устройства, резистора, и измеряют среднее значение тока в цепи при изменении сопротивления резистора. При этом фиксируют
N значений резистора, при которых показания отсчетного устройства равны . (j-1) 1 ори о 2 N-1) )9 (1) 35 где. l — величина среднего тока при
j ì измерении, j E (1929 25
М ° — диапазон измерений отсчето ного устройства;, И З вЂ” количество измерений;
О состоянии смазочной пленки в 30
Ь подшипниках судят по функции вида
И-2
R(t)=A +,7 А cos (2k+1) t, (2) к=о где R(t)- расчетная функция, ста-. тистические моменты которой совпадают с моментами распределения мгновенных значений сопротивления масляной пленки;
А А — ко эффициенты, определяемые о. так+1 путем решения системы уравнений вида: /
U dt ct, 2
М-< 45 о R +Е +А + А cos (2k+1) t (3) где U — напряжение источника питания;
R — значение добавочного реэистоРа9 50
R — сопротивление отсчетного о устройства.
На фиг. 1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 — графики, поясняющие преобразование функции сопротивления.
Контролируемый подшипник качения
1 (фиг. 1) установлен на вращающемся валу 2. Один полюс источника 3 электрического напряжения через резистор
4 и токосъемник 5 подключен к валу, другой полюс через отсчетное устройство 6 подключен к внешнему кольцу подшиПника, закрепленному в корпусе 7.
Функция 8 (фиг. 2) есть функция сопротивления масляной пленки исследуемого подшипника по времени;
К ; R „ — соответственно макси99)О К 9 мальное и минимальное значения со-. противления, функция,9 — расчетная, статистические моменты которой совпадают с моментами распределения функции 8, и обладает свойствами четности, периодичности с периодом
27 и симметричности относительно вертикальньп осей t=Q; t=+j. (где
1 — члены ряда натуральных чисел), функция 10 — постоянная составляющая функции 9; функция 11 — первая гармоника интерполяционного многочлена, аппроксимирующая функцию 9;
R< — амплитуда первой гармоники.
Способ осуществляют следуюЩим образом.
Изменяют сопротивление резистора
4 (фиг. 1) и фиксируют N его значений, при которых показания отсчетного устройства б равны (1). При этом значения среднего тока приходят-, ся на вторую половину диапазона измерений отсчетного устройства и равноотстоят друг от друга, что обеспечивает снижение относительной погрешности фиксации значений среднего тока и повышение чувствительности по сопротивлению.
С учетом измеренных значений среднего тока решают систему уравнений вида (3) относительно неизвестных
Ао, hit. 1, U Величина напряжения источника 3 принимается неизвестной, так как подключение в измерительную схему устройства, измеряющего напря" жение, внесет погрешность за счет его внутреннего сопротивления.
Формулу (3) получают из формулы (1) следующим образом, Мгновенные значения тока при 1-м значении резис-. тора согласно закону Ома равны:
) );- --д — — )- ), ) ). о где R(t) — функция сопротивления масляной пленки подшипника по времени.
5 15133
Можно подобрать неограниченно много функций R(t) удовлетворяющих, одному и тому же среднеинтегральному значению тока (1). Все эти функции будут иметь одинаковый набор мгновенных зна- 5 чений, а следовательно, равные моменты вероятностной функции распределения.
Наиболее простой вид для представле-.. ния в (4) имеет функции, обладающая свойствами непрерывности, периодичности с периодом 27, четности и симметричности относительно прямых й=О;
-+l i где 1 — члены ряда натуральных чисел. Тригонометрический интерполяционный многачлен (2) такой функции имеет только нечетные косинусные гармоники и постоянную составляющую, Подставляя (2) в (4), а затем в (1), получают уравнение вида (3) с неопреде- 20 ленными коэффициентами тригонометрического интерполяционного многочлена
Ао А(к+ ) H напряжением U, Таким образом, для аппроксимации сопротивления масляной пленки постоянной и одной гармонической состав\ ляющими (16=)3 2) требуется фиксировать три значения резистора. С увеличением числа составляющих интерполяционного многочлена (2) точность спо- 30 саба возрастает. Решение системы уравнений вида (3) для j > Звыполняется с использованием средств вычислительной техники. Выбор числа j большим 10 нецелесообразен, так как резко возрастают затраты на программирование., 0 состоянии смазочной пленки в подшипнике судят по, полученному в результате реализации способа многочле- 40 ну (2) . Эта выражение позволяет получить моменты функции распределения сопротивления (толщины) масляной пленки. Экстремумы выражения (2) соответствуют экстремальным значениям 45 толщины масляной пленки.
При этом минимальное К ;„ и максимальное Е„„с,„ значения многачлена
R(t) (2) определяют минимальное ъщ,,„ и максимальное i „значения тока че- 50 рез подшипник и j-й резистор:
1 зн К, R 1 (5) + ma»
I ...=,,, (6)
Аналогично сопротивлению Ао (т,е, среднему сопротивлению) соответствует ток
84 6
R +А (1)
О 1+ 0 характеризующий среднюю толщину смазочной пленки. Следовательно, мгновенные значения тока 1.(t)j (4) находят я в диапазоне: i(t)j< (i;Ä,;
Д, который определяется характерам изменения толщины смазочной пленки. При этом подшипники, характеризуемы меньшими значениями 1 „ (больгл ь шими значениями К „) и меньшим диапазоном изменения тока (i ;» i <) с меньшим диапазоном ГК 1;„; К„й «)) имеют лучшее состояние смазочнаи
I пленки, чем подшипники, характеризуемые большими 1 „(меньшими значениями Еш,„) и большим диапазоном изме» ненни мгновенных значений тока (1е„„; „ц,„)с большим дна;:азонам изменения сопротивления (Е ; „; К „) .
Таким образом, оценивается как средняя толщина смазочной пленки (7) подшипника качения, так и .пределы ее изменения (5) и (6).
Способ осуществляют следующим образом, Испытывают шарикоподшипник
436110Е1. Подшипник 1 смазывают смазкой состава — 757. масла 11С-20 и 25Х трансформаторного масла. Подшипник устанавливают на вал ? экспериментальной установки. Внешнее коль-, цо подшипника закрепляют в корпусе
7 установки. Подшипник включается последовательно, в качестве сопротивления, в электрическую цепь, состоящую из магазина сопротивлений, являющегося резисторам 4, микроамперметра класса точности 1,5 с диапазоном измерения 0-100 мкА в качестве отсчетнога устройства 6; и двух последовательна соединенных элементов в качестве источника питания с номинальной ЭДС 1,5 В каждый. Токосъем с вала 2 осуществляется с помощью графитовых щеток.
При вращении вала с подшипником со скаростью 2000 об/мин фиксируются сопротивления магазина при токах, равных 60, 80 и 100 мкА, которые соответственно равны 49871, 36762 и
28905 Ом. На основании результатов измерений составляют и решают систему уравнений вида (3) для трех неиз-. вестных: А ; A,; U, где U — - напряжение источника питания (сопротивлением микроамперметра в расчетах пренебре-. гают):
1513384
2п
Р,+А +A,cos t за счет обеспечения контроля толщины смазочного слоя в широком диапазоне.
К +А„+А Преобразовываются зависимости (8), (9), (10) с учетом выражения (1г s — — i ((I) dt 2н 1+а cos t 1-а о (12) Тср (13) (14) сиз Откуда определяются неизвестные Ао; А; U в,виде о U(15) R К А = о (1 6) () 7) А = - К„„„=5007 006R(t) 355 Ом=К Таким образом, степень флуктуаций сопротивления подшипника (а следоваттельно, толщины смазочной пленки) относительно среднего составляет m — 100X=86,76Х A) А Применение способа позволяет повысить надежность подшипниковых узлов Ф ор мул а и з о б р е т е ни я Способ оценки состояния смазочной пленки в подшипниках качения, заклю- чающийся в том, что вращающийся подшипник включают последовательно в качеСтве сопротивления в электрическую цепь, состоящую из источника электрического напряжения и регистрирующей аппаратуры, и измеряют среднее значение тока в цепи, характеризующее усредненную толщину смазочной пленки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет оценки характеристик изменения толщины смазочной пленки, изменяют сопротивление добавочного резистора и фиксируют Н его значений, при которых показания отсчетного устройства равняются 25 () -1) р о ( где Ic . - показания прибора при с ) j-м измерении, j=l, 2,..., N; 30 I — диапазон измерения отсчет. ного устройства; И>3 †. количество измерений, а о состоянии смазочной пленки в подшипнике судят по функции сопротивления R(t);, характеризующей степень колебания толщины смазочной пленки, М-2. К()Аа+ Х-А { к+ (cos (2k+1) t, к-о rpe R(t) - расчетная функция, статистические моменты которой совпадают с моментами распределения мгновенных значений сопротивления масляной пленки; А, А, к+,) — коэффициенты, определяемые путем решения системы уравнений вида % U (dt ж 50 1 2И й-2 R1 +Ко+Ао+ A„cos (2k+1) t к=о где R -, "j-å значение добавочного реJ зистора; Ао — сопротивление регистрирующего прибора; U — - напряжение источника питания. 1513384 Составитель В . Абашев Редактор Н. Гунько Техред Л,Олийнык Корректор О. Ципле Заказ 741 Тираж 440 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
