Способ определения технического состояния подшипников качения валов машин

 

Изобретение относится к машинострое-- нию и может быть использовано при оценке технического состояния подшипников качения валов. Цель изобретения - снижение погрешности определения технического состояния . Для определения технического состояния подшипников качения валов обеспечивают заданные скоростной и нагрузочный режимы. Измеряют максимальную амплитуду углового ускорения вала на частотах, равных частотам составляющих спектра вибрации подшипников качения, создаваемых дефектами подшипников и по ее отклонению от эталонного значения оценивают техническое состояние подшипников качения. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !) (5!)5 G 01 M 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (21) 4699735/27 технического состояния подшипников каче(22) 27.03.89 ния валов. Цель изобретения — снйжение (46) 30.03.92. Бюл. М 12 погрешности определения технического со(71) Пензенский сельскохозяйственный инс- стояния. Для определения технического сотитут стояния подшипников качения валов (72)В.И.Шишкин,В.А,МачневиЛ.M,Клюкин обеспечивают заданные скоростной и на(53) 621;822.6(088.8) . грузочный режимы. Измеряют максималь(56) Авторское свидетельство СССР:, ную амплитуду углового ускорения вала на

М 1160259, кл. G 01 М 13/04, 1985. частотах, равных частотам составляющих (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕ- . спектра вибрации подшипников качения, СКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ КА-: создаваемых дефектами подшипников и по

ЧЕНИЯ ВАЛОВ МАШИН: -.:. . ее отклонению от эталонного значения оце(57) Изобретение относится к машинострое-.. Нивают техническое состояние подшипнинию и может быть использовано при оценке: . ков качения. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к безраэбор- мощности спектра с техническим состояниным испытаниям, т.е. к диагностированию ем подшипников качения из-за искажений механизмов и машин, и может быть исполь- вибросигнала при его прохождении по вибзовам при оценке технического состояния. роканалу, Кроме того, реальные механизмы подшипников качения различных валов. одной и той же конструкции из-за отклонеДля безразборной оценки технического ний деталей в размерах могут иметь соверсостоянияподшипниковкачениямогутбыть шенно различные зоны чувствительности, использованы различные способы оценки, зачастую не совпадающие между собой. основанные на анализе вибраций, возника- Цель изобретения — снижение погрешющих при работе механизма. ности. диагностирования подшипников каНедостаток этих способов.— высокая по-::чения, что, в свою очередь, позволяет более грешность определения технического.со- полно испольэовать ресурс подшипников стояния.. качения, предупредить аварийный износ, Известен способ определения техниче- - снизить трудоемкость при определении техского состояния подшипников качения, за- . нического состояния. ключающийся в том, что измеряют Поставленная цель достигается тем, что вйбрационное ускорение вращающегося с измеряют максимальную амплитуду угловопостоянной скоростью и нагрузкой испыту-:: го ускорения вала на частотах, соответствуемого подшипника с учетом изменения . ющих частотам проявления. дефектов мощности спектра и ее дисперсию, по вели- подшипников качения, который вращается чине которых определяют состояние под- в испытуемом подшипнике с заданными чашип ника,. стотами и нагрузкой. По отклонение максиНедостатками этого способа являются мальной амплитуды углового ускорения от высокая погрешность измерения вследст- Эталонного значения, на частотах, соответвие недостаточно тесной связи ускорения . ствующих частотам проявления дефектов

1723480

10 подшипника качения, определяют техническое состояние испытуемого подшипника качения.

В основе способа лежит явление изменения угловой скорости вращения вала. Ось вала, вращающегося в подшипниках, не занимает постоянного положения в пространстве в силу радиального зазора. а также того, что дорожки и тела качения имеют отклонения от требуемого профиля.

В связи с тем. что ось не занимает постоянного положения s пространстве, то вектор относительной угловой скорости также не занимает постоянного положения, хотя по величине он может и не изменяться ввиду постоянства частоты вращения привода (например, электродвигателя).

На чертеже изображена относительная угловая скорость вала со> в момент времени t, Через промежуток времени ht угловая скорость изменяется на вектор ЬБ Результирующая угловая скорость вала в этот момент времени равна

Ы= Bj+ Л й).

Угловое ускорение вала равно производной от угловой скорости

Я = — д.— .

С изменением технического состояния подшипниковых опор увеличиваются зазоры. в силу чего во время вращения вала увеличивается угол а между осью вала.и осью, проходящей через центр опор, по этой причине происходит изменение углового ускорения вала, т.е, увеличение его максимальной амплитуды.

Таким образом, отличительным признаком изобретения является измерение максимальной амплитуды угловых ускорений вала, вращающегося в подшипниках качения, возникающих из-за отклонений в геометрии тел качения. При вибрационном способе используют анализ колебаний, возникающих за счет сил от изменения геометрии тел качения, что является вторичным признаком. Способ позволяет определить не только зазоры. но и состояние дорожек и тел качения. Для этого в спектре частот угловых ускорений необходимо измерить максимальную амплитуду углового ускорения на частотах, равных частотамсоставляющих спектра вибрации подшипников качения, создаваемых дефектами подшипников. Зазор в подшипнике качения следует определить на частоте

f= — л4», 1

2 где n - частота вращения вала,с

4, — число тел качения.

При оценке состояния подшипников качения по предлагаемому способу зоны чувствительности влияния на результаты

5 диагноза оказывать.не будут, так как установленная жестко нэ валу измерительная насадка имеет жесткую кинематическую связь с испытуемым объектом. Угловое ускорение измеряется с помощью насадки, уста10 новленной на валу, с равномерно расположенными на ее поверхностиделениями.

Устройство для диагностирования включает лазерный излучатель, направляю15 щий луч на посадку, и аппаратуру для обработки сигналов. позволяющую фиксировать время между делениями и по нему находить угловое ускорение вала, Пример реализации способа. На валу

20 устанавливается насадка, Вал редуктора приводится в движение на заданной частоте вращения, например, 100 oб/с, В редукторе создается заданная нагрузка (например, номинальная). Измеряют

25 максимальную амплитуду углового ускорения вала на частотах,. равных частотам составляющих спектра вибрации подшипников качения, создаваемых дефектами подшипников. Например, радиальный

30 зазор. проявляется на частоте

f = — nLg.

Для подшипника коробки передач трактора Т-74 для определения зазора надо вы35 делить сигнал на частоте

f - - 100 ° 12 = 600 Гц.

2

Определяют отклонение максимальной амплитуды углового ускорения от эталонно40 го значения. Эталонное значение может быть установлено экспериментальным путем, например, для предельного значения зазора в подшипниках качения, По отклонеwe судят о техническом состоянии под45 шипников качения. Если измеренное значение превышает эталонное, то констатируется дефектное состояние механизма.

В таблице приведены сравнительные с прототипом данные, снятые для подшипнике

ЬЬ 308 при п - 980 об/мин номинальной нагрузки в коробке передач трактора Т-74 при ее установке на испытательном стенде, 5 Погрешность при определении технического состояния по предлагаемому способу ниже, чем по прототипу.

Формула изобретения

Способ определения технического состояния подшипников качения валов машин;

1723480

Составитель В. Мачнев

° Редактор И. Касарда Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк

Заказ 1060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 заключающийся в том, что нагружают и вращают вал с постоянной скоростью. изме-; ряют параметры вибрационного ускорения. создаваемого подшипниками, и в результате сравненйя этих параметров с эталонны-. 5 ми, полученными экспериментальным . путем, определяют состояние подшипников, качения, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности, измеряют максимальную амплитуду углового ускорения вибрации вала на частотах, равных частотам составляющих спектра вибраций подшипников. создаваемых дефектами подшипников,