Способ определения радиальных сил, действующих на вращающиеся валы в подшипниках

 

Использование: в измерительной технике при стендовых исследованиях роторных машин различного назначения. Сущность: способ заключается в том, что сканируют в рабочем режиме вала по линии выбранной окружности торцовой поверхности внешнего кольца подшипника тепловое излучение и коррелируют текущее изменение температуры в значение механических напряжений индицируемого кольца. Воспроизводят на дисплее эпюры механических напряжений и сравнивают рабочие эпюры механических напряжений с тарировочными. По полученным значениям механических напряжений определяют величину приложенной динамической нагрузки на подшипник, после чего судят о радиальной силе, воздействующей на вал по соответствующей аналитической зависимости. Данный способ не требует силоизмерительных датчиков и специальных силовых элементов, при этом система измерений приближена к натурным испытаниям диагностируемых машин. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при стендовых исследованиях роторных машин различного назначения.

Целью изобретения является повышение надежности и обеспечение удобства измерения за счет исключения силоизмерительных датчиков и бесконтактной регистрации радиальных сил.

На фиг. 1 изображена блок-схема, реализующий способ; на фиг. 2 - эпюры нагрузочных тарировочных характеристик.

Устройство содержит вал 1, шарикоподшипник 2, корпус 3, сканирующий блок 4, коррелятор 5, аналого-цифровой нормализатор 6, дисплей с принтером 7.

Сканирующий блок 4 включает приемник излучения и электронные ключи переключающими датчики приемника в электрической цепи. Приемник состоит из многоэлементных фокальных решеток (мозаик), сориентированных относительно регистрируемой поверхности внешнего кольца подшипника 2. В качестве фотодетекторов фокальных решеток ИК-датчиков применяют, например, фоторезисторы. Носители заряда, генерируемые падающими на фотодетектор фотонами, накапливаются в инверсной области, формируемой за счет смещения на управляющем электроде. Изменение напряжения на управляющем электроде фоторезисторов обеспечивается последовательной передачей зарядов во вторичную цепь, которая реализуется путем последовательного опрашивания индицируемой поверхности подшипника.

Способ реализуется следующим образом.

Перед регистрацией радиальных сил производят сквозную тарировку измерительной системы. Для этого вал 1 с подшипником 2 на определенной частоте подвергают динамической нагрузке. Частота воздействующей на подшипник динамической нагрузки определяется из условия рабочего режима вала. С помощью сканирующего блока 4 производят регистрацию интенсивности теплового излучения по линии выбранной окружности торцовой поверхности внешнего кольца подшипника 2, которое возникает от изменения механических напряжений в кольце (фиг. 2).

В процессе измерения индицируемая поверхность в определенной последовательности дискретно опрашивается сканирующим блоком 4. Преобразованный электрический сигнал со сканирующего блока 4 подается на функциональный преобразователь-коррелятор 5. Поступивший в коррелятор электрический сигнал преобразуется в сигнал, пропорциональный изменению механического напряжения индицируемой поверхности кольца подшипника 2. С выхода коррелятора сигнал подается на аналого-цифровой нормализатор 6, где производится фильтрация помех и масштабирование полезного сигнала.

С выхода нормализатора сигнал подается на дисплей с принтером 7. Калиброванный дисплей воспроизводит эпюры динамических напряжений от воздействующей на подшипник нагрузки. Эпюры механических напряжений выдаются принтером в виде графических карт. Изменяя нагрузку на подшипник 2 с валом 1, получают семейство тарировочных механических напряжений по индицируемой поверхности внешнего кольца подшипника. После проведенной тарировки выводят вал на рабочий режим. Сканируют в рабочем режиме вала по линии выбранной окружности торцовой поверхности внешнего кольца подшипника тепловое излучение, коррелируют текущее изменение температуры в значения механических напряжений и сравнивают их с тарировочными, по полученным значениям механических напряжений определяют величину приложенной динамической нагрузки на подшипник, а о радиальной силе, воздействующей на вал, судят из аналитической зависимости R_ϕ= 0,79 sinϕ, где Q_из - измеренная нагрузка, воздействующая на вращающийся вал, кгс; L_ϕ - расстояние от линии сканирования внешнего кольца подшипника по направлению главной оси, м; r - радиус окружности сканирования внешнего кольца подшипника, м.

Использование данного способа в технической диагностике позволяет повысить надежность и удобство измерения радиальных сил, действующих на вращающиеся валы в подшипниках качения, так как не требуется использование в экспериментальных установках силоизмерительных элементов и датчиков силы, а результаты измерений могут быть выведены на экран дисплея и печатающее устройство.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ВРАЩАЮЩИЕСЯ ВАЛЫ В ПОДШИПНИКАХ, заключающийся в воздействии на вал динамической нагрузки и изменении параметров подшипника, изменяющихся под воздействием действующей нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и обеспечения удобства измерения за счет исключения силоизмерительных датчиков и бесконтактной регистрации радиальных сил, сканируют в рабочем режиме вала по линии выбранной окружности торцевой поверхности внешнего кольца подшипника тепловое излучение, коррелируют текущее изменение температуры в значения механических напряжений и сравнивают их с тарировочными, по полученным значениям механических напряжений определяют величину приложенной динамической нагрузки на подшипник, а о радиальной силе, воздействующей на вал, судят из аналитической зависимости R_ϕ= 0,79 sinϕ , где Q_из - измеренная нагрузка, воздействующая на вращающийся вал, кгс; L_Y - расстояние от линии сканирования внешнего кольца подшипника по направлению главной оси, м, r - радиус окружности сканирования внешнего кольца подшипника, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2