Устройство для диагностики подшипников

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для диагностики дефектов подшипников качения. Цель - повышение точности определения дефектов подшипников. Повышение точности достигается за счет восстановления амплитудных и частотных значений спектра вибрации, соответствующего постоянной рабочей частоте вращения подшипника и колебательной системе контролируемый подшипник - испытательный стенд с единичной передаточной функцией в области информационных частот. В предлагаемом устройстве приводят подшипник во вращение с постоянной рабочей частотой, создав ют режим выбега, отключая питание от испытательного стенда, и измеряют вибродатчиком амплитуду сигнала вибрации, прошедшего через узкополос-. ный фильтр, и посредством частотомера - мгновенное значение частоты вращения подшипника. Полученные значения амплитуды и частоты вращения пересчитывают с помощью делителя, двух масштабных усилителей, блока возведения в квадрат и умножителя в амлитуду и частоту спектральных составляющих спектра вибрации при рабочей частоте вращения и по ним вычисляют величину дефектов контролируемого подшипника. 2 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИК (51)З G 01 М 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П<НТ ССО

Н АВТОРСЯОМУ СВИДЕТЕЛЬС 3 ВУ (21) 4718663/27 (22) 12,07.89 (46) 15.12.91. Бюл. Г 46 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) О.В. Великанов, E.Г. Великанова, Ю.А. Григорьева, В.И. Пикунов, В.А. Тушавин и Е.,Е. Чаадаева (53) 620.178.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ц 827994, кл. G 01 M 13/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИАГНОСТИКИ ПОДЩИПНИКОВ (57) Изобретение относится к измерительной темнике, в частности к устройствам для диагностики дефектов подшипников качения. Цель - повышение точности определения дефектов подшипников. Повышение точности достигается за счет восстановления амплитудных и частотных значений спектра вибрации, соответствующего постоянной рабочей частоте вращения подИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для диагностики дефектов подшипников качения.

Цель изобретения - повышение точности определения дефектов подшипников ..

На фи г. 1 представлена фун кциональная схема устройства для диагностики подшипников качения; на фиг.2 представлен алгоритм работы блока вычйсления дефектов и приняты следующие обозначения: S — величина дефекта;

Я; - информационная частота; А(ч;) .2 шипника и колебательной системе контролируемый подшипник - испытательный стенд с единичной передаточной Функцией в области информационных частот. В предлагаемом устройстве приводят подшипник во вращение с постоянной рабочей частотой, созда ют режим выбега, отключая питание от испытательного стенда, и измеряют вибродатчиком амплитуду сигнала вибрации, прошедшего через узкополос. ный Фильтр, и посредством частотомера - мгновенное значение частоты вращения подшипника. Полученные значения амплитуды и частоты вращения пересчитывают с помощью делителя, двух масштабных усилителей, блока возведения в квадрат и умножителя в амлитуду и частоту спектральных составляющих спектра вибрации при рабочей частоте вращения и по ним вычисляют величину дефектов контролируемоro подшипника. 2 ил. амплитуда вибросигнала на информационной частоте 03, ; G, — весовой коэффициент, соответствующий частоте (О;; - величина j-ro порога;

E - коэФфициент пропорциональности;

Яя - частота, с которой блок вычисления дефектов начинает вводить спектр.

Устройство содержит закрепленный на контролируемом подшипнике .1 качения вибродатчик 2, испытательный стенд 3, вход которого соединен с блоком 4 .питания через переключатель

5, узкополосный фильтр 6, вход кото1698669 рого через усилитель 7 подключен к выходу вибродатчика 2, а выход соединен с вторым входом умножителя 8

1 выход которого соединен с первым входом блока 9 вычисления дефектов, выход которого соединен с индуктором 10. Устройство также включает последовательно соединенные частотомер 11, вход которого соединен с испытательным стендом 3, делитель 12 и первый масштабный усилитель 13, выход которого соединен с вторым

:.входом блока 9 вычисления дефектов

У и, кроме того, последовательно соединенные блок 1ч возведения в квадрат; вход которого подклочен к выходу делителя 12, и второй масштабный усилитель 15, выход которого соединен с первым входом умножителя 8, Для исключения влияния собственных частот колебательной системы

"контролируемый подшипник - испытательный стенд" узкополосный Фильтр настраивают на колебательную дорезонансную частоту, на которой передаточная функция колебательной системы равна единице.

Устройство работает следующим образом.

На контролируемом подшипнике 1 закрепляют пьезоэлектронный вибродатчик 2. Подшипник 1 устанавливают на выходной вал испытательного стенда 3, нагружают необходимым усилием и приводят во вращение с постоянной заданной частотой Ю, подключив электропривод стенда к блоку 4 питания через переклочатель 5. Далее отключают испытательный стенд 3 от блока 4 питания переключателем 5, создавая режим выбега. В процессе уменьшения скорости вращения подшипника 1 происходит уменьшение скорости движения его элементов, уменьшение частот возмущающих сил, действующих в подшипнике 1 и смещение составляюцих спектра в область более низких частот. Смещение составляющих спектра вибрации позволяет произвести их выделение на постоянной частоте, находящейся вне областей собственных частот колебательной системы контролируемый подшипник — испытательный стенд, в процессе последовательного совпадения частот спектральных сос тавляющих с постоянной частотой про пускания фильтра 6 0>+ и регистрацию амплитудного спектра вибрации подшипника 1.

Сигнал с вибродатчика 2 через усилитель 7 поступает на вход узкополосного Фильтра 6. Поскольку при уменьшении частоты вращения нелинейно уменьшается и амплитуда сигнала на информационных частотах, что сужает полосу обзора снимаемого спектра (из-эа уменьшения отношения сигнал/шум), то целесообразно выбрать частоту настройки полосового Фильтра

6 как можно ближе к началу резонансной зоны колебательной .системы контролируемый подшипник - испытательный стенд в той области АЧХ системы, где ее коэффициент передачи близок к 1.

Выходной сигнал узкополосного фильтра 6 подается на второй вход умножителя. При этом сигнал, пропорциональ-ный частоте вращения подшипника 1, снимаемый с выхода испытательного стенда 3, подается на вход частотомера 11. Амплитуда аналогового сигнала на выходе частотомера 11 соответствует мгновенной частоте вращения Q „, подшипника 1. Поскольку в процессе выбега измеряется мгновенное значение частоты вращения Я

/И 1 а амплитудный спектр поступает в блок вычисления дефектов 9 через узкополосный Фильтр 6, настроенный на постоянную частоту пропускания Я Р)

35 то необходимо привести в соответствие амплитуду каждой спектральной составляющей, прошедшей через узкополосный Фильтр 6, и значение частоты этой спектральной составляющей к их значениям при рабочей скорости вращения.

Определение частот возмущений вибрации от погрешностей элементов подшипника производится по Формуле

Ыр .Оср

45 У;= . к (1) м где Я; - частота i-ой спектральной составляющей при рабочей частоте вращения подшипника Яр,.

Я - частота пропускания узкопоJ1ocHoro фильтра;

63>- мгновенное значение частоты вращения подшипника.

Для вычисления частот возмущений

55 служит делитель 12, выходной сигнал которого будет U = 63 и первый т мvl масштабный усилитель 13, производящии усиление входного сигнала Ч

8669

6 0 формула и зоб ре тениw

Устройство для диагностики подшипников качения, содержащее испытательный стенд, соединенный с частото мером и через переключатель с блокбм. питания, последовательно соединенные

З5 вибродатчик, усилитель и узкополосный фильтр, а также последовательно соединенные блок вычисления дефек." тов и индикатор, о т л и ч а ю щ е е1 с я тем, что, с целью повышения точг ,ности определения дефектов подшипни ка, в устройство введены последова.тельно соединенные делитель vi первый1 масштабный усилитель, последователь но соединенные блок возведения в

45 квадрат, второй масштабный усилитель; и умножитель, причем выход узкополос;. ного фильтра соединен с вторым входом умножителя, выход делителя соединен с входом блока возведения в

50 квадрат, а первый и второй входы бло-, ка вычисления дефектов соединены с входами умножителя и первого масштаб

55. делителя.

169 на постоянную величину, равную Юр»

«Ц / Я1, и CD - задаются.. Ha выходе первого масштабного усилителя 13 имеем частотные составляющие спектра вибрации подшипника 1, соответствующие рабочей частоте вращения Ор подшипника. Выходной сигнал усилителя подается на второй вход блока 9 вычисления дефектов контролируемых подшипников, Амплитуды виброускорений. спектральных составляющих вибрации подшипника при постоянной скорости вращения вычисляются по Формуле

Х(я;) = И(Ы;)Ы и(О;) (2)

М! где Х (Q;) - виброускорение, замеренное на частоте И, при постоянной рабочей частоте вращения подшипника;

Х(Сд,) — виброперемещение; (- рабочая частота вращения ,подшипника;

W(Q ) - передаточная Функция колебательной системы контролируемый подшипник; измерительный стенд.

В процессе выбега контролируемого: подшипника 1 измеряется виброускоре-: ,ние вибродатчика 2,которое обобщенно можно представить следующим образом (М;) = X(cd,) (,) (3) ° где ХВ(Я;) - виброускорение, замеренное на частоте Я; в режиме выбе га . Из приведенных выражений (?) и (3) видно, что коэффициент перевода значений, полученных на . выбеге при постоянной частоте пропусканием фильтра, на которой И(У ) 1 к значениям, соответствующим идеальной колебательной системе (с единичной И(О) = 1 передаточной Функцией), при постоянной частоте вращения Q будет х (и ) Ор а

K = -- - -, -- = (--) хь(Qi

Таким образом, для того, чтобы.восстановить значения возмущений спектра вибрации, прошедших через узкополбс- ный фильтр, необходимо произвести его умножение на коэффициент пересчета К., 5

Для этого в устройство введены блок

14 возведения в квадрат, на выходе которого будет сформирован сигнал

V = Q и второй масштабный усилитель 15, производящий усиление вход» ного сигнала на величину (Я ) / Cd>

2 задается). С выхода второго масштабного усилителя 15 сигнал, равный К, поступает на первый вход умножителя 8, в котором происходит перемно-, жение выходного сигнала узкополосного Фильтра 6 на коэффициент К

Скорректированные значения амплитуд передаются на первый вход блока

9 вычисления дефектов подшипников.

В блоке 9 вычисления дефектов подшипника на основании восстановленного спектра, соответствующего идеальной колебательной системе контролируемый подшипник - испытательный стенд при рабочей частоте вращения подшип-, ника, используя известные алгоритмы диагностики (Формула (1), фиг.2), определяются дефекты контролируемого. подшипника.

Результат диагностики подшипника высвечивается на индикаторе 10. ного умножителя соответственно, выход частотомера подключен к входу

1698669

Составитель В. Родимов

Техред М.Моргентал Корректор А Обручар

Редактор М. Васильева

Процзводсгвенно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ ч386 Тираж Подписное

ВНИИПИ Го ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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