Способ контроля подшипника роторной системы

 

Изобретение относится к машиностроению и подшипниковой промышленности и может быть использовано для неразрушающего контроля подшипниковых узлов роторных систем. Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля подшипников. Измеряют вибрацию по окружности корпуса подшипника и определяют место на корпусе подшипника, в котором величина среднеквадратичного отклонения амплитуды вибрации наибольшая. В этом месте измеряют интервалы времени между положительными выбросами амплитуды вибрации, превышающими три величины ореднеквадратического отклонения, находят усредненный интервал времени и среднеквадратическое отклонение интервалов времени между выбросами за период времени , определяемый по соответствующей формуле. Затем определяют коэффициент вариации между измеренными интервалами времени, а наличие и количество дефектов подшипника определяют по величине интервала времени между выбросами амплитуды вибрации и коэффициенту вариации, сравнивая с экспериментальными эталонными зависимостями. 1 табл., 3 ил. ЧяГ Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ Ы,„, 1719953 А1 (51)5 G 01 M 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ЧО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к средствам не- низкочастотные радиальные колебания корразрушающего контроля подшипниковых пуса, по величине которых судят о узлов роторных систем и может. быть ис- траектории оси вращения подшипника. пользовано в машиностроении и подшипни- Радиальные колебания — это следствие дис- О ковой промышленности. баланса, который является значительным Q

Известен способ контроля качества из- дефектом посравнению, например,сдефек- (Я готовления подшипниковых узлов, вклю- " . тами. колец подшипника. В то же время до- (Д чающий измерение амплитуды колебаний . стоверность способа зависит от осреднения корпуса подшипникового узла в двух взаим- круговой диаграммы от скорости вращения но перпендикулярных направлениях и фик- при постоянной величине дисбаланса. т.е. сацию результатов измерения в виде необходима достаточноточная и однозначкруговой диаграммы, по характерным изме- ная тарировка. Такую тари ровку собранного нениям которой судят о качестве подшипни-. подшипникового узла однозначно осущекового узла. ствить достаточно сложно, что отражается, Недостатками данного способа контро- на достоверности контроля. ля являются нйзкие чувствительность и до- Наиболее близким к предлагаемому явстоверность контроля. Первое объясняется ляется способ диагностирования дефектов тем, что в указанном способе фиксируют поверхностей трения в подшипниках каче(21) 4797074/27 (22) 28.02.90 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Каунасский политехнический институт .(72) В.В. Волков, В.С. Потапенко и В.П. Пячкус (53) 658.562.012.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1392422, кл. G 01 М 13/04, 1988. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКА

РОТОРНОЙ СИСТЕМЪ| (57) Изобретение относится к машиностроению и подшипниковой промышленности и может быть использовано для неразрушающего контроля подшипниковых узлов роторных систем. Цель изобретения — повышение чувствительности и достоверности контроля подшипников. Измеряют вибрацию по окружности корпуса подшипника и определяют место на корпусе подшипника, в котором величина среднеквадратичного отклонения амплитуды вибрации наибольшая. В этом месте измеряют интервалы времени между положительными выбросами амплитуды вибрации, превышающими три величины среднеквадратического отклонения, находят усредненный интервал времени и среднеквадратическое отклонение интервалов времени между выбросами за период времени, определяемый по соответствующей формуле. Затем определяют коэффициент вариации между измеренными интервалами времени, а наличие и количество дефектов подшипника определяют по величине интервала времени между выбросами амплитуды вибрации и коэффициенту вариации,: 3 сравнивая с экспериментальными эталонными зависимостями. 1 табл., 3 ил.

1719953 ния, согласно которому вращают нагружен- шум и позволяет увеличить достоверность ный подшипник, измеряют его вибрацию в контроля. заданной полосе частот, а также эксцессы На фиг. 1 изображено распределение выборочных распределений амплитуд виб- среднеквадратического отклонения амплирацииза равные последовательные перио- 5 тудывибрацииa {у)поокружностиподшипды времени, а о. дефектах поверхностей ника и местоположение, определяемое rp, тРения судят по коэффициенту вариации иэ- где 0 (ó) 6>е (у ); на фиг. 2 — информамеренных эксцессов. тивный сигнал в различные моменты времеОсновными недостатка и известного ни; на фиг. 3 — блок-схема устройства для способа Яв ЯютсЯ низкие чувствительность 10 реализации предлагаемого способа контрои достоверность койтроля. Это обусловлено ля по шипни„а тем. что фиксируют общую вибрацию в по- . устройство. содержит последовательно лосе пРопУсканиЯ фильтРа, по котоРой on- соединенные преобразователь 1, усилитель

2 и полосовой фильтр 3, выход которого чеРаспРеделений амплитУд вибРации. Т.е. ди- 15 реэ аналого-.цифровой преобразователь агностический сигнал содержит полезную (АЦП) 4 подлец,ючен к микроэЯМ 5 связан и1фоРмацию, фоРмиРУемУю поЯвлением ной с блоком 8 буферной памяти.и регистили наличием дефекта, и общий шум тРениЯ Ром 7 представления результатов контроля, тел качениЯ о повегРхности (кольца подшип- АЦП 4 и микроэВМ 5 управляются блоком 8 ников)г Достоверноеистатистическисосто- 20 управления и синхронизации, к которому ятельйое измерение эксцесса в таких подключены три регистра 9-11 входных условиях и его последующее. осреднение дан„ы„ тРебУет большой выбоРки. Заметное изме- Способ осуществляют следующим обнение эксцесса происходит только в том Разо слу ае, если дефект приводит к иэменению 25 р регистры 9-11 заносятся соответстусловий трения пар качения. Т.е..когда де- . венно значения и (частота вращения подфект достаточно развился, чтобы изменить шипника) и гл (количество тел качени общийУРовеньвибрациивРегиСТРиРУемом подшипнике). По этим данным в блоке 8 диапазоне частот. Кроме того способ не .управления и синхронизации формируется дает возможности достовеРно сУдить об из- 30. период времени T - (100 — 1ppp)/n-m, котоменении твхнического состоян я подшип- pblM задается время выборки для микроника, в астнос и об изменен и количеСтва .ЭВМ 5. атем преобразователь 1 дефектов повеРхностей трен Я.. Устанавливается на корпусе вращающегося

Цель изобретениЯ вЂ” Увеличение чувст- подшипника (не указан) в точке, условно вительности и достоверности контРолЯ. 35 обозначаемой rp p. вибрация подшипниПоставленная цель достйгается тем, что ка в виде электрического сигнала на выходе согласно способУ измеР ют. случайные виб- преобразователя 1 подается на усилитель 2, рации корпуса вращающегося подшипниКа выход которого подключен к полосовому в заданной полосе частот в равные последо- фильтру 3 с частотой пропускания Д1- (30ательные периоды вРемени, которые опРе- 40 «200) кГц, 8ыбор такой полосы пропускания делЯют. исходЯ из частоты вращениЯ и позВоляет избежать мощных помех низкоколичества тел качения в подшипнике. Кро- . частотной вибрации, исходящей от роторме того контроль осуществляют в месте ной системы, а также влияния опРЕделЯемом на окРУжности коРпУса под- высокочастотного шума из-за трения других шипника по максимальной величине сред- 45. побочных физических процессов, С выхода неквадратического отклонения амплитуды . фильтра 3 ..сигнал пос упает на АЦП 4, где вибрации,Это позволЯетувеличитьчувстви- преобразуется и в виде цифровой последотельность. ПРи этом измеРЯют интеРвалы . вательности при наличии управляющегоо

aPeMel"" межДУ положительнь ми sbl6Poea сигнала от блока 8 управления и синхроними амплитУды, котоРые пРевышают три ве» 50 зации поступает в микроэРМ 5 л чи ы сРеднеквадРатического При подаче сигнала мПуск" в блоке 8 отклонениЯ, по измеРенным интервалам Ус управленйя и синхронизации формируется танавливают средний интервал и средне- упомянутый сигнал управления и втечение квадратическое отклонение интервалов времени 1 микроэрМ формирует последо времени, из которых определяют коэффици- 55 вательность значений процесса y(t) — проентвариациимежДуизмеРеннымиинтеРа цесса вбрации подшипника в.точке(л-0 . лами времени. Исключение иэ диагностичаскоа информации сосгавсвю- г.а. X ôñX2,...,Хс...Хн гдаИ-у; ог щих, обУсловленных тРением тел качениЯ, определяется частотой дискретизации АцП увеличивает отношение полезный сигнал1719953

5 6

4. задаваемой блоком 8 управления и синх- только отдельные случайные выбросы могут ронизации. Элементы последовательности превышать этот порог, пркчем согласно теХТ накапливаются в буферном запоминаю- ории вероятности вероятность появления щем устройстве 6 и по истечении временит - таких выбросов равна р(ц > 3 о(<р )= микроЭВМ 5 рассчитывает и запоминает 5 00044 среднеквадратическоезначениеипроцесса Таким образом, за любой последоваX(t). Величина среднеквадратического зна- тельный период времени Т при нормальном чениЯ 0 одновременна из микроЭВМ S no- функционировании подшипника с вероятдаетсЯ в Регистр 7 пРедставлениЯ ностью Р (х) 0,9956 имеет место условие результатов. Последовательно подставляя 10 .

Mt ) > — . Определяемые.при этом преобразователь 1 по.окружности корпуса М и ., ° О Р д подшипника в Различные точки P(9 0- ), оо = О и Чо= О характеризуют большой раззапУскаЯ блок 8 УпРавлениЯ и синхРониза- брас интервалов времени, что является приции атакжеслед" запоказаниЯми Регистра я знаком отсутствия дефекта При появлении

7 представления результатов, выбирается 15. знаком первого дефекта в подшипнике, точкат", где.имеетсв™аксимальноезначе-.: микротрещины какого-либо из колец, выние 0 (фиг. 1). брсы процесса X(t) появляются почти периДалее:преобразователь закрепляется в одически (фиг, 2). Тогда за любой точке р корпуса подшипника и последова- 20 последовательный период времени Т растельно в блок 8 управления и синхрониза- считанный усредненный интервал времени

Ции поДаютсЯ сигналы "ПУск" и "КонтРоль", М1=„2, кроме того, п1=0, Ч1=0 ., т.е. причем последний формируется через ли-нию задержки с r aa > Т. Первый сигнал значения параметров Мс, % Чс в данном

1 1 1 позволяет измерить и запомнить e(y ), а 25 случае отличаются от номинальных при поступлении сигнала "Контроль" вели- Mt1 о1 Vt1 и однозначно определяют начина <*(X) устраивается также в микраЭВМ swee одного дефекта подшипника

5 и производится сравнение поступающих . При появлении последующих дефектов из АЦП 4 значений Х процесса X(t) с вели- происходит изменение указанных параметчиной 3 о (р ). Одновременно происходит ров и имеет место условие М < „

4 2 2 формирование в течение периода времени

Т с учетом времени дискретизации ht процесса X(t) интервалов времени между вы- Таким образом, путем достаточно проЯс е 35 стого анализа информации; выдаваемой регистром 7 представления Результатов, Указанного процесса x(t), т.е. У =fht1, и, однозначно определяется качество под...,Ь |..., которые РазмещаютсЯ в буфеРном шипника роторной системы путем оценки запоминающем Устройстве 6. Последнее . количествадефектов(нетдефектов,одинденаходится в режиме обмена с мйкроЭВМ 5, фект более одного дефекта). Указанный

40 поэтомУ после ФОРМИРованиЯ последова- анализ может быть легко автоматизир ван тельности У последнЯЯ Рассчитывает Ус-. с помощью микроЭВМ 5, а полученные при т редненны Й интервал. Времени а этом результаты позволяют организовать среднеквадратическое отклонение интер- как периодический контроль подшипника валов времени % и коэффициент вариации роторной системы, так и мониторинг для

%. Эти РезУльтаты из микроЭВМ 5 последа- наиболее ответственных роторных систем.

45 вательно поступают в регистр 7 аредставлениЯ РезУльтатов контРолЯ. По истечении П Р и м е р . Осуществляют контроль пеРиода временй Т процесс контролЯ авто- подшипника 206 (е = 9) с валом и массой на матически повтоРЯетсЯ, фоРмиРУЕтсЯ новаЯ - конце, имитирующими роторную систему. последовательность У и из нее РасСчитыва для измерений используют акустический

50 ютсЯ текУщ е значениЯ Мь % и Ч по сост- преобразователь, усилитель и фильтр отече.ношению котоРых судят о наличии и ственной аппаратуры A©11. 8 качестве количестве дефектов Последнее осУществ- мйкроЭВМ используют микроконтролвр ляется следующим образом. ВибРационные. МК-01 с системой ввода для интерфейса шУмы нормально функционирующего под- АцП, подключаемого к А 11, и системой шипника подчинЯютсЯ нормальномузакону вывода информации на цифропечатающее

Распределения Тогда при выборе порога устройство. управление осуществляют пРиема диагностической инфоРмаЧии, Pas- вручную с пульта управления, согласованного А = 3((p ), и вотсутствиедефектов ного с MK-01. Вращение подшипника осуе

1719953 ществляют при 1000 об/мин, т,е. n - 16,7 Гц, период времени Т - 10ÎÎ вЂ”.6,,7 о .

16;7 9

Дефект создают электроискровым разрядом на дорожке тел качения подшипника. S

Результаты измерения параметров Мь ст, VI при различных количествах дефектов приведены в таблице.

Анализ результатов показывает, что отчетливо просматривается зависимость па- 10 раметров Мь с „Ч от состояния подшипника, а их соотношения для „.

=0,0134 с позволяет однозначно идентифицировать количество дефектов в подшипни- 15 ке роторной системы: нет дефектов: в » „., (7i, Чт Ф О;

2 один дефект: пи, а +О, ЧкеО; 2О

2 более одного дефекта: mt «

O Ill

%W, Ч Ф О.

Таким образом, введение в предлагае- 2S мый способ новых операций: определение месторасположения преобразователя и порога приема диагностической информации, ее обработка с целью получения группы параметров, однозначно определяющих каче- 30 ство подшипника, позволяют увеличить чувствительность и достоверность способа контроля, а также создать достаточно про- стые автоматизированные устройства реализации способа контроля подшипниковых узлов различных роторных систем.

Формула изобретения

Способ контроля подшипника роторйой системы, заключающийся в том, что измеряют случайные вибрации корпуса вращающегося подшипника в заданной полосе частот в равные последовательные периоды вре-. мени.отл ичающийс ятем. что, с целью повышения чувствительности и достоверности.контроля, измеряют вибрацию по окружности корпуса подшипника, определяют место на корпусе, в котором величина среднеквадратического отклонения амплитуды вибрации наибольшая, в этом месте измеряют интервалы времени между положительными выбросами амплитуды вибрации, превышающими три .величины среднеквадратического отклонения, находят усредненный мнтернаал времени и среднеквадратическое отклонение интервалов времени между выбросами за период времени Т, определяемый по формуле

Т.(100-1000)/m и, где m —. количество тел качения подшипника; и — частота вращения подшипника, Гц, затем определяют коэффициент вариации между измеренными интервалами времени, а наличие и количество дефектов подшипника определяют по величине среднего интервала времени между выбросами амплитуды вибрации и коэффициентом вибрации, сравнивая с эксперимтентальными эталонными зависимостями.

1719953

Uc2

Составитель 8, Волков

Редактор М. Петрова Техред М.МОргентал . Корректор М. Демчик

Заказ 767 Тираж - йодписное

ВНИИПИ Государственного к©митетэ ао изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва. Ж-36, Раувсквя нвб., 4/б

Производственно-издательский юибинэт "Патеи ". г. Ужгород, ул. Гагарина. 101