Устройство для диагностики подшипниковых узлов

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам функциональной диагностики подшипниковых узлов машин и механизмов в процессе эксплуатации. Цель изобретения - повышение надежности работы подшипникового узла. Устройство содержит два токосъема, соединенные с преобразователем сопротивления, с которого сигнал поступает на последовательно соединенные интегратор, блок сравнения и сигнализатор нештатного режима работы подшипникового узла по значению среднеинтегрального сопротивления, а также на последовательно соединенные пороговой элемент, временной селектор, счетчик, тактируемый импульсами высокочастотного генератора и цифровой индикатор значения контролируемого параметра - нормированного интегрального времени электрического контактирования сопрягаемых деталей. Со счетчика сигнал поступает также через блок сравнения на сигнализатор предаварийного режима. В зависимости от значения контролируемого параметра обратно пропорционально меняется время измерения, что позволяет при больших значениях контролируемого параметра исключить аварийный режим работы подшипникового узла путем данного его обнаружения. Для непрерывной фиксации результатов измерения текущего значения нормированного интегрального времени электрического контактирования в устройстве имеется второй интегратор, подключенный к регистрирующему устройству. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам функциональной диагностики подшипниковых узлов машин и механизмов в процессе эксплуатации. Цель изобретения повышение надежности работы подшипниковых узлов путем повышения достоверности диагностирования за счет автоматического изменения времени измерения в зависимости от значения контролируемого параметра. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Преобразователь 1 сопротивления в напряжение входами связан с токосъемниками 2 и 3, один из которых выполнен с возможностью подключения к валу 4 контролируемого узла, а второй к корпусу 5 узла. К выходу преобразователя 1 сопротивления в напряжение подключены пороговый элемент 6 и интегратор 7. Временной селектор 8 первым входом связан с выходом порогового элемента 6, куда также подключен интегратор 9, вторым входом связан с высокочастотным генератором 10 к которому также подключен формирователь 11 тактовых импульсов, третьим входом связан с выходом блока сравнения 12, подключенного входом к интегратору 7, выходом к сигнализатору 13. Счетчик 14 измерительным входом связан с выходом временного селектора 8, управляющим входом связан с первым выходом формирователя 11 тактовых импульсов, а выходом связан с блоком цифровой индикации 15 и измерительным входом блока сравнения 16, к управляющему входу которого подключен второй вход формирователя 11 тактовых импульсов, а к выходу подключены управляющий вход формирователя 11 тактовых импульсов и сигнализатор 17. Регистрирующее устройство 18 подключено к выходу интегратора 9. Для диагностирования подшипниковых узлов используются параметры электрического сопротивления, в частности нормированное интегральное время (НИВ) электрического контактирования деталей. Численное значение НИВ определяется как отношение суммарной длительности импульсов электрического сопротивления узла вследствие контактов его деталей при разрушении смазочной пленки ко времени измерения. Устройство работает следующим образом. Токосъемник 2 подключен к валу 4 контролируемого подшипникового узла, а токосъемник к его корпусу 5. При работе узла между телами качения и кольцами подшипников вследствие гидродинамического эффекта возникает пленка смазочного материала, разделяющая поверхности трения. Появление дефектов в подшипнике (риски, лунки, коррозия, трещины и т.п.), ухудшение условий его работы из-за износа других деталей узла (дисбаланс вращающихся деталей, перекосы и смещение колец и т.п.), загрязнение смазочного материала и недостаточное его количество вследствие некачественной работы системы смазывания приводят к резким уменьшениям толщины смазочной пленки и ее разрывом в контактах наиболее высоких неровностей поверхностей, т.е. к появлению так называемых микроконтактов или электрических контактирований деталей. Смазочный материал обладает высоким удельным сопротивлением поэтому при микроконтактировании в подшипнике электрическое сопротивление узла резко уменьшается, что преобразуется блоком 1 в изменение напряжения и приводит к срабатыванию порогового элемента 6, на выходе которого формируется импульс напряжения с длительностью, равной длительности микроконтактирования и амплитудой, соответствующей уровню логической единицы. Импульсы напряжения с порогового элемента 6 поступают на интегратор 9 и на первый вход временного селектора 8, на второй вход которого поступают импульсы от высокочастотного генератора 10. Временный селектор выполняет функцию логического умножения, поэтому при условии наличия логической единицы на его третьем входе высокочастотные импульсы с генератора 10 проходят через него и поступают на измерительный вход счетчика 14 только в моменты электрического контактирования деталей контролируемого узла. Формирователь 11 тактовых импульсов, подключенный к высокочастотному генератору 10, управляет схемой измерения параметров НИВ. Счетчик 14 суммирует поступающие на его измерительный вход импульсы, определяя их количество за время измерения Т, задаваемое путем подачи управляющих импульсов с первого выхода формирователя 11 на управляющий вход счетчика. Период следования импульсов Т_n, высокочастотного генератора 10 является величиной постоянной, поэтому измеренное n_т пропорционально значению параметра НИВ которое индицируется блоком цифровой индикации 15 (НИВ n_т · T_г/T). Блок сравнения 16 по истечении времени Т/К от начала каждого измерения по команде, подаваемой со второго выхода формирователя 11 тактовых импульсов на управляющий вход блока 16, сравнивает число импульсов на счетчике 14 - n_т/c_к с допускаемым числом n_o, соответствующим при времени измерения Т/К предельно допускаемому значению параметра НИВ (НИВ_доп), при котором дальнейшая эксплуатация контролируемого подшипникового узла должна быть прекращена. Значение K выбирается из ряда целых чисел, кратных 10, в зависимости от вида объекта диагностирования и может быть равно, например, 10. Значение определяется из выражения n_d=НИВ_допT/(K·T_г) и устанавливается при регулировке устройства. При результате сравнения n_т/k <n счетчик 14 продолжает суммировать поступающие на его измерительный вход импульсы, производя измерение НИВ за время T. В случае, если n_т/k≥ n_d, на выходе блока сравнения 16 формируется импульс напряжения, который поступает на сигнализатор 17 и на управляющий вход формирователя 11 тактовых импульсов. При этом блок 17 сигнализирует о работе контролируемого подшипникового узла в предварительной ситуации, а формирователь 11 начинает новый цикл измерения. Интегратор 9 формирует напряжение, пропорциональное текущему значению НИВ, которое регистрируется регистрирующим устройством 18. Интегратор 7, подключенный к выходу преобразователя 1 сопротивления в напряжение, формирует напряжение, пропорциональное среднему сопротивлению контролируемого подшипникового узла (R), которое сравнивается в блоке сравнения 12 с напряжением сравнения, эквивалентном значению среднего сопротивления узла (R_d) при переходе его в нештатный режим работы. При R > R_d на выходе блока сравнения 12 имеет место напряжение с уровнем логической единицы, которое поступает на третий вход временного селектора, открывая его для измерения параметра НИВ. В случае R≅R_d на выходе блока 12 формируется напряжение с уровнем логического ноля, которое включает сигнализатор 13 и закрывает временной селектор 8, при этом блок 13 сигнализирует о работе контролируемого узла в нештатном режиме, а измерение НИВ не производится, т.е. осуществляется блокировка. В зависимости от состояния объекта диагностирования в устройстве автоматически устанавливается время измерения параметра НИВ, что повышает достоверность диагностирования. Если НИВ<<НИВ, то задается время измерения T, которое может быть достаточно большим для обеспечения статически достоверного результата измерения диагностического параметра с целью, например, прогнозирования работоспособности объекта. В случае, когда НИВ ≥ НИВ_доп. устройство автоматически переходит в режим измерения параметра за время в K раз меньшее T и сигнализирует о предаварийной ситуации. Причем выбор времени измерения осуществляется при каждом из измерений за время Т/К, что по сравнению с известным устройством позволяет в K раз быстрее выявить предаварийную ситуацию. В случае НИВ ≥ НИВ_доп значение диагностического параметра сравнительно велико и для его достоверного определения не требуется большого времени измерения, поэтому К может быть выбрано в зависимости от объекта диагностирования и НИВ_доп равным 10 и даже 100 при обеспечении требуемой достоверности диагностирования. Эксплуатация устройства, кроме того, за счет введения сигнализации и блокировки менее трудоемка, поскольку не требует непрерывного наблюдения за табло блока цифровой индикации с целью отсчета значения параметра НИВ и сравнения его с предельно допускаемым значением.

Формула изобретения

Устройство для диагностики подшипниковых узлов, содержащее последовательно соединенные преобразователь сопротивления в напряжение, пороговый элемент, временной селектор, счетчик и блок цифровой индикации, последовательно соединенные первый интегратор и регистрирующее устройство, высокочастотный генератор, два токосъемника, один из которых выполнен с возможностью подключения к валу контролируемого узла, а второй к его корпусу, при этом высокочастотный генератор подключен к второму входу временного селектора, первый интегратор входом к выходу порогового элемента, а токосъемники к входам преобразователя сопротивления в напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы подшипниковых узлов путем повышения достоверности диагностирования за счет автоматического изменения времени измерения в зависимости от значения контролируемого параметра, в него введены последовательно соединенные второй интегратор, первый блок сравнения и первый сигнализатор, последовательно соединенные второй блок сравнения и второй сигнализатор, формирователь тактовых импульсов, первым входом связанный с выходом высокочастотного генератора, вторым входом - с выходом второго блока сравнения, первым выходом с вторым входом счетчика, а вторым выходом с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом счетчика, вход второго интегратора подключен к выходу преобразователя сопротивления в напряжение, а выход второго блока сравнения к третьему входу временного селектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---