Способ и устройство для оценки повреждения подшипников качения, в частности, в электрических машинах, питаемых через преобразователь частоты переменного тока

Авторы патента:

ГАТТЕРМАНН Свен (DE)

ТИШМАХЕР Ханс (DE)

КОВАЛЕВСКИЙ Ральф (DE)

ШТЕКЕНБОРН Арно (DE)

ТАЙЛЕ Оливер (DE)

ПРОБОЛЬ Карстен (DE)

G01M13/04 - испытание подшипников

Владельцы патента RU 2563597:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к устройствам для оценки повреждения подшипника качения электрической машины. При реализации заявленного способа электрическая машина, содержащая контролируемый подшипник качения, электрически подключена к инвертору с промежуточным контуром напряжения, а указанный подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения и внешним кольцом подшипника и телом качения. При этом для оценки повреждений осуществляется регистрация энергии электрического события разряда в смазочном зазоре подшипника качения, регистрация частоты событий разряда и оценка событий разряда посредством корреляции частоты и энергии. Устройство содержит электрическую машину, содержащую контролируемый подшипник качения, которая электрически подключена к инвертору с промежуточным контуром напряжения, а указанный подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения, и внешним кольцом подшипника и телом качения. Также оно содержит средства для регистрации энергии электрического события разряда в смазочном зазоре подшипника качения, средства для поиска совпадающего события выше одного гигагерца, средства для регистрации частоты событий разряда и устройство оценки зарегистрированных данных частоты и энергетического содержания. Технический результат заключается в повышении точности оценки ресурса подшипников. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

В электрических машинах, в частности в двигателях с питанием от преобразователя частоты переменного тока (инвертора), возникают паразитные эффекты, которые, в том числе приводят к протеканию тока через подшипники соответствующего двигателя.

В случае больших двигателей, которые подключены непосредственно к синусоидальной электрической сети, прежде всего возникают токи подшипников, причиной которых является несимметричность электрического контура, допуска на изготовление и анизотропия материалов. Асимметричное распределение магнитного потока в двигателе индуцирует напряжение в валу электрической машины, которое приводит к низкочастотному протеканию тока через подшипники. Эти токи циркулируют в замкнутом контуре: вал - подшипник - экран подшипника - корпус.

Прерывание этого протекания тока реализуется посредством изоляции подшипника.

В электрических машинах с электрическим питанием через инвертор, в частности инвертор с промежуточным контуром напряжения, формируется выходное напряжение посредством регулируемого включения промежуточного контура постоянного напряжения, которое затем прикладывается к выходу инвертора. Смена положительного и отрицательного потенциала в быстрой последовательности приводит в двухпозиционном инверторе к характеристике напряжения, сумма трезхфазного напряжения которого не равна нулю и обозначается как так называемое синфазное напряжение.

Каждое из этих «крутых» действий переключения напряжения обуславливает высокочастотные возбуждения, которые приводят к высокочастотным высшим гармоникам с результирующими токами, которые через паразитные пути возвращаются к источнику, то есть в промежуточный контур инвертора.

Эти токи могут в подшипниках, особенно в подшипниках качения, вызвать изменения дорожки качения. При сильных изменениях дорожки качения подшипники качения обуславливают прежде всего шум при перекатывании. Позже подшипник с повреждениями, вызванными усталостью, выходит из строя, что может привести к отказу двигателя или даже к его разрушению.

Таким образом, соответствующие подшипники должны заменяться до достижения желательного срока службы, что вызывает незапланированные расходы.

В случае двигателей, встроенных в установки, за счет внешних измерений принимается решение об электрической нагрузке подшипников. При этом пытаются путем измерения токов заземления, токов вала и напряжений вала выполнять описание состояния подшипника. Однако это описание состояния является крайне неточным. Поэтому в целях безопасности подшипники заменяются задолго до собственно их отказа.

Исходя из этого, задачей изобретения является создать более точный способ по сравнению с нынешними измерениями шума и сравнительными измерениями, чтобы иметь возможность более точно оценить остаточный срок службы подшипника.

Решение поставленной задачи достигается способом для оценки повреждения подшипника качения электрической машины, которая электрически подключена к инвертору, в частности к инвертору с промежуточным контуром напряжения,

причем это повреждение вызывается токами подшипника, в особенности высокочастотными токами подшипника,

причем подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения и внешним кольцом подшипника и телом качения посредством следующих этапов:

- регистрация энергии электрического события разряда в смазочном зазоре подшипника качения,

- регистрация частоты событий разряда,

- оценка событий разряда посредством корреляции частоты и энергии.

Решение поставленной задачи обеспечивается также посредством устройства для оценки повреждения подшипника качения динамоэлектрической машины, которая электрически подключена к инвертору, в частности к инвертору с промежуточным контуром напряжения,

причем это повреждение вызывается токами подшипника, в особенности высокочастотными токами подшипника,

причем подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения и внешним кольцом подшипника и телом качения, содержащего:

- средство для регистрации энергетического содержания события разряда в смазочном зазоре,

- средство для регистрации частоты события разряда,

- устройство оценки, которое оценивает зарегистрированные данные частоты и энергетического содержания.

В соответствии с изобретением за счет непосредственной регистрации возникающей в смазочном зазоре передачи энергии становится возможной точная оценка повреждения или остаточного срока службы подшипника, которая также классифицируется посредством соответствующих методов оценки.

Разность напряжений приводит к разрядам электрической дуги и, тем самым, к протеканию тока через смазочную пленку подшипников и, следовательно, к расплавлениям материала или к испарениям материала в дорожках качения подшипников. Равномерная структура расплавления не представляет при этом, как правило, никакой проблемы в отношении срока службы дорожек качения подшипников. Только если материал дорожки качения при прохождении тока частично испаряется, то это приводит к опасному рифлеобразованию. Это рифлеобразование отличается характеристической структурой выступов и впадин, ориентированной перпендикулярно направлению качения тела качения.

При этом для испарения материала требуется заметно более высокая энергия по сравнению с той, которая необходима для расплавления материала для идентичного объема материала.

Подобный учет энергии до сих пор не проводился.

При достаточно высоком напряжении на подшипнике электрической машины происходит превышение напряжения пробоя смазочной пленки, что приводит к электрической дуге между подшипниками качения и внутренним или внешним кольцом. В зависимости от энергии, преобразуемой в смазочном зазоре, это может привести к расплавлениям в дорожке качения тела качения или даже к испарениям материала на теле качения или внешнем или внутреннем кольце.

Испарения материала являются предпосылкой для образования опасной структуры рифлей.

Оба процесса расплавлений материала и испарений материала предполагают, однако, определенную минимальную энергию, которая выводится из термодинамических расчетов. Для этого при событии разряда непосредственно измеряются или электрический ток через подшипник, и/или электрическое напряжение на подшипнике. Путем определения соответствующей мгновенной мощности Р = U*I события разряда и суммирования этих мгновенных мощностей путем интегрирования по времени определяется преобразованная в смазочном зазоре электрическая энергия. При этом время является характеристической константой времени, с которой происходит событие.

Если эта энергия больше, чем минимальная энергия для испарения материала, то это может привести к образованию рифлей. Тем самым можно теперь из преобразования энергии в смазочной пленке оценить, имеет ли подшипник тенденцию к образованию рифлей.

Кроме того, можно из производственного опыта, конкретные значения которого сохранены в банке данных, вывести критический полный объем испарения, приходящийся на рифлю, начиная с которого подшипник выходит из строя. Тем самым можно из частоты этих критических событий вычислить интервал времени до возможного отказа подшипника.

За счет соответствующего изобретению метода для измерения или контроля электрических параметров токов подшипника могут теперь регистрироваться характеристики протекания импульсных процессов разряда, которые обуславливают необратимые изменения в зоне дорожек качения подшипников, тел качения и/или действующих в смазочных зазорах смазочных материалов.

За счет соответствующего изобретению подхода в отношении измерения тока подшипника и соответствующей оценки становится возможным определить связанные с процессами разряда локально переносимые энергии или временной ход локальных плотностей мощности.

В принципе, имеются, в зависимости от локальных плотностей мощности, по меньшей мере следующие возможности группирования воздействия события прохождения тока на компоненты подшипника качения на различные классы.

Локальная плотность мощности протекания тока настолько мала, что это не приводит ни к влиянию на поверхности дорожки качения, ни к влиянию на смазочный материал, например, в непосредственном металлическом контакте тел качения, тем самым имеет месте некритичный случай функционирования.

Локальная плотность мощности протекания тока, то есть разряд или перемещение твердого тела за счет тока обуславливает уже термическое изменение смазочного материала, однако без изменения поверхности дорожки качении. Тем самым имеет место предварительная стадия перед критическим состоянием подшипника. В частности, в случае подшипников с непрерывной смазкой, и при несоблюдении предусмотренных сроков смазки из этого может возникнуть крайне критическое состояние.

Но, в конечном счете, этот случай является еще относительно некритичным для режима работы электрической машины.

Локальная плотность мощности протекания тока является достаточной, чтобы обусловить локальное расплавление поверхностей дорожки качения и изменить смазочный материал подшипника качения. Тем самым имеет место уже критичное состояние.

Локальная плотность мощности протекания тока настолько высока, что поверхность дорожки качения сначала локально расплавляется, а затем испаряется, и смазочный материал к тому же изменяется. При этом получаются оценки для известных сталей подшипников, что при событиях прохождения тока, которые имеют плотность энергии примерно на порядок выше той, которая требуется только для локального расплавления поверхности, начинается испарение соответствующей зоны поверхности.

Структуры рифлей обуславливаются дополнительными механическими влияниями, такими как начальные повреждения дорожки качения, которые в принципе нельзя исключить, прежде всего за счет процессов разряда, их энергий, в частности, локальные плотности мощности приводят к локальным расплавлениям, которые, однако, достигают также высокой доли энергий испарения соответствующих зон поверхности.

Для расплавления в кольцах подшипника, а также в поверхностях тел качения должны выполняться два критерия. Энергия события тока подшипника или локальная плотность мощности должна быть достаточно высокой или превышать определенное значение. Кроме того, импульс не может превышать определенной максимальной длительности, так как иначе тепло может отводиться или стекать уже в материале и, таким образом, не приводить к расплавлению или даже к испарению металлов дорожки качения.

Результат различных измерений показывает, что является возможным проверять или измерять условия независимо друг от друга. Для этого является особенно предпочтительным регистрировать событие разряда в двух различных частотных диапазонах. В качестве меры для энергетического содержания события может определяться в однозначном и до многозначного мегагерцового диапазона время спада напряжения на подшипнике. Из отношения С*dU/dt получается высота тока подшипника. Если теперь отыскивают совпадающее событие в микроволновом диапазоне выше одного гигагерца, то подобное событие показывает, что следует исходить из события тока подшипника, опасного для подшипника.

Подразделение этих обеих частотных полос является особенно выгодным, так как при ограниченной ширине полосы в базовой полосе в несколько мегагерц невозможно обязательно сделать заключение о вредоносности. С другой стороны, излучение микроволн подвергается экстремальным колебаниям. Из-за этих неточностей измерения в микроволновом диапазоне определение энергии импульса здесь невозможно и поэтому должно осуществляться в другом частотном диапазоне, то есть в мегагерцовом диапазоне.

Во всех соответствующих изобретению регистрациях, разумеется, необходимо учитывать теорему о дискретном представлении (теорему Котельникова), чтобы получить убедительные результаты.

Регистрация в гигагерцовом диапазоне осуществляется предпочтительно через антенны.

Однако решающей является точечным образом действующая (кратерообразная) энергия, которая должна протекать лишь в течение короткого временного интервала, типично в диапазоне нескольких сотен пикосекунд, чтобы энергия за счет теплопроводности не стекала в настолько большой объем, что более не вызываются повреждения. Этот типично короткий временной интервал является существенным ключевым параметром для рифлеобразования на компонентах подшипника, таких как тело качения, внутреннее кольцо подшипника и внешнее кольцо подшипника.

Точечным образом действующая (кратерообразная) энергия, приходящаяся на единицу времени, является энергией, которая высвобождается в течение определенного короткого временного интервала в подшипнике за счет разряда. Временной интервал определяется на основе диаметра D_k кратера и скорости V звука.

Типичными значениями являются:

Поэтому точечным образом действующая энергия определяется следующим образом:

Для регистрации точечным образом действующей энергии необходимо, с одной стороны, измерение тока или измерение напряжения или одновременное измерение тока и напряжения. Вместе с вышеприведенным измерением подобных событий в микроволновом диапазоне, то есть выше одного ГГц, подобные события разряда могут точно определяться по времени и по их энергетическому содержанию.

Для измерения тока необходима дополнительная изоляция на подшипнике с шунтированием мостом, с одновременной установкой пригодного для высокочастотного диапазона перекрытия, посредством которого может измеряться протекание тока.

Также возможно связанное с этим одновременное измерение напряжения на подшипнике и, тем самым, вычисление мощности. Эта мощность соответствует энергии, переносимой во временном интервале.

Другая возможность получить точечным образом действующую (кратерообразную) энергию обеспечивается посредством энергии разряда и емкости на подшипнике согласно следующему математическому соотношению:

U_Gleich: синфазное напряжение на клеммах электродвигателя,

U_Lager: напряжение на подшипнике электродвигателя (напряжение на подшипнике) ,

t: время,

BVR: отношение напряжений на подшипнике, отношение U_Lager к U_Gleich,

C_Lager: емкость на подшипнике двигателя,

f: функция, которая должна быть определена на основе эквивалентной схемы,

f¹: обратная функция по отношению к f,

W_KE: точечным образом действующая (кратерообразная) энергия.

Напряжение на подшипнике двигателя измеряется посредством специального датчика напряжения, например, с аналоговой схемой или вычисляется посредством числовой обработки сигналов. Посредством упомянутого соотношения можно теперь сделать вывод относительно точечным образом действующей энергии.

Представление и оценка распределения энергии осуществляется, например, на диаграмме, при этом амплитуда энергии наносится для измеренного напряжения. Результаты при непрерывном измерении при работе динамоэлектрической машины являются множеством точек измерения в форме облака энергии, которое описывает энергетическую нагрузку подшипника. Посредством этого метода представления могут, прежде всего, распознаваться критические энергетические разряды.

События в другой форме выполнения представляются также на 3-D диаграмме. Третья размерность представляет, в частности, частоту появления в так называемом «ложном цветовом представлении» (например, чем более красное, тем более частое).

С помощью далее подключенной логики, которая предусматривает задаваемые зависимые от материала граничные значения, также является возможным их визуализировать для конечного пользователя по типу ампельной системы и, тем самым, как системы сигнализации. С помощью измерения соответствующего времени нахождения на одном энергетическом уровне подшипника можно в течение долговременных оценок сделать выводы о возможном сроке службы подшипника.

Предпочтительным образом подшипники или подшипниковые щиты уже оснащены требуемыми измерительными выводами для напряжения и/или тока и/или регистрации в ГГц диапазоне. При встраивании подобных подшипников или подшипниковых щитов в электрические машины можно таким образом устройство оценки с соответствующим ему объемом памяти и возможностями анализа просто позиционировать в или на электрической машине, не требуя реализации отдельной пригодной для ВЧ измерительной структуры.

Измерительные выводы можно, таким образом, реализовывать пригодными для высокочастотного применения и проверять уже при изготовлении подшипников или подшипниковых щитов, так что ошибки измерения при работе электрической машины могут быть минимизированы ввиду «навесной измерительной структуры».

Также можно через соответствующие этому пути передачи (проводные или беспроводные) передавать результаты измерений или оценки некоторого значения.

Изобретение и его предпочтительные выполнения представлены на чертежах, где показано следующее:

Фиг.1 - принципиальная конфигурация установки,

Фиг.2 - ВЧ эквивалентная схема электродвигателя,

Фиг.3 - эквивалентная схема подшипника,

Фиг.4 - диаграмма и

Фиг.5 - другая диаграмма для оценки.

Фиг.1 показывает в принципиальном представлении структуру динамоэлектрической вращающейся машины с окружающими деталями установки. Более конкретно, инвертор 1 через соединительные линии 7 подключен к динамоэлектрической машине, которая находится внутри корпуса 10 двигателя и имеет статор 11 и ротор 12, который через подшипник 14 и вал 13 через муфту приводит нагрузочную машину 8 или приводится ею.

Электрическое соединение между инвертором 1 и динамоэлектрической машиной посредством соединительного кабеля 7 имеет кабельный экран 6, который имеет соответствующее соединение 5 с заземлением инвертора 1 или корпуса 10 двигателя. Как инвертор 1, так и нагрузочная машина 8 через заземление 12 или 4 соединены с землей 3. Также электрическая машина, в частности, через не показанное подробно основание корпуса 10 двигателя электрически соединена с заземлением установки.

Выходное напряжение инвертора 1, в частности, выполненного как преобразователь частоты переменного тока с промежуточным контуром напряжения, прикладывается через регулируемое переключение промежуточного контура постоянного напряжения на выходе. Смена положительного и отрицательного потенциала в быстрой последовательности приводит в двухпозиционном преобразователе частоты переменного тока к характеристике изменения напряжения, для которого сумма трехфазного напряжения не равна нулю, и получается так называемое синфазное напряжение.

Подшипник 14, в частности подшипник качения, имеет между внешним кольцом подшипника и внутренним кольцом подшипника несколько равномерно распределенных тел качения. Внешнее кольцо подшипника обычно позиционировано в подшипниковом щите, в то время как внутреннее кольцо подшипника размещено непосредственно на валу. В особенности, между кольцами подшипника и телами качения находится смазочная пленка толщиной в несколько десятков микрометров. Существуют, таким образом, два смазочных зазора.

На смазочном зазоре подшипника 14 емкостной делитель напряжения по Фиг.2 обуславливает полное отображение синфазного напряжения, которое отличается от последнего по величине на коэффициент напряжения на подшипнике (BVR). При этом BVR является отношением напряжения на подшипнике к синфазному напряжению на клеммах электродвигателя.

G_wh - статорная обмотка и корпус,

G_wr - статорная обмотка и статорное железо,

G_rh - роторное железо и корпус,

C_b - смазочная пленка подшипниковой опоры,

Z_n - нелинейный импеданс смазочной пленки при пробое (электрическая дуга),

R_b - омическое сопротивление подшипниковой опоры.

Приложенное между клеммами двигателя и корпусом напряжение должно измеряться в соответствии с коэффициентом деления BVR на подшипнике, как это представлено, например, на Фиг.3. Емкость смазочной пленки подшипниковой опоры C_b через емкость роторной обмотки и роторное железо заряжается посредством зарядного тока 21 емкости смазочной пленки, если смазочная пленка изолирована и ротор 12 не заземлен. Коэффициент BVR является мерой для высоты этого заряда. Если напряжение на подшипнике превышает напряжение пробоя смазочной пленки подшипника, то это приводит к электрическому пробою смазочной пленки.

Напряжение 20 на изоляции смазочной пленки приводит, в зависимости от высоты напряжения, к разряду. Разряд осуществляется внутри подшипника и приводит, в зависимости от вышеупомянутых выполнений, к расплавлениям или точкам испарения в дорожках качения подшипника, то есть к микрократерам в дорожках качения тел качения.

Фиг.4 показывает на диаграмме представленную графически энергию в зависимости от диаметра расплавления, причем энергия в области I приводит к расплавлению кратера, а в области II энергия достаточна, чтобы достичь испарения металла, в частности стали, на дорожках качения или телах качения.

Фиг.5 показывает на другой диаграмме представленную графически энергию в зависимости от напряжения на подшипниках, на которой нанесены соответствующие этому импульсы. При этом представлены энергия испарения 52 и энергия расплавления 51, и отдельные точки измерения находятся в облаке 50, так что относительно отдельных точек измерения или их частоты можно сделать вывод об остаточном сроке службы подшипника.

1. Способ для оценки повреждения подшипника качения электрической машины, которая электрически подключена к инвертеру (1), в частности к инвертеру (1) с промежуточным контуром напряжения,
причем это повреждение вызывается токами подшипника, в частности высокочастотными токами подшипника,
причем подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения и внешним кольцом подшипника и телом качения посредством следующих этапов:
- регистрация энергии электрического события разряда в смазочном зазоре подшипника качения,
- поиск совпадающего события выше одного гигагерца, причем подобное событие показывает, что следует исходить из опасного события тока подшипника,
- регистрация частоты событий разряда,
- оценка событий разряда посредством корреляции частоты и энергии.

2. Способ для оценки повреждения подшипника качения по п. 1, отличающийся тем, что энергию регистрируют посредством измерения напряжения, в частности, на подшипнике (14) и емкостной составляющей.

3. Способ для оценки повреждения подшипника качения по п. 1, отличающийся тем, что энергию регистрируют посредством измерения напряжения на подшипнике (14) и изоляции подшипника и емкостной составляющей.

4. Способ для оценки повреждения подшипника качения по п. 1, отличающийся тем, что энергию определяют посредством регистрации тока.

5. Способ для оценки повреждения подшипника качения по п. 4, отличающийся тем, что регистрацию тока осуществляют посредством шунтирования изоляции подшипника высокочастотным мостом, причем для измерения тока необходима изоляция подшипника в качестве дополнительной изоляции на подшипнике (40) с шунтированием мостом, с одновременной установкой пригодного для высокочастотного диапазона моста, посредством которого обеспечивается измерение протекания тока.

6. Способ для оценки повреждения подшипника качения по п. 1, отличающийся тем, что энергию определяют посредством измерения напряжения и измерения тока во временном интервале, заданном посредством события разряда.

7. Способ для оценки повреждения подшипника качения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что посредством антенны событие разряда также регистрируют в ГГц-диапазоне.

8. Устройство для оценки повреждения подшипника качения электрической машины, которая электрически подключена к инвертеру, в частности к инвертеру (1) с промежуточным контуром напряжения,
причем это повреждение вызывается токами подшипника, в частности высокочастотными токами подшипника,
причем подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения и внешним кольцом подшипника и телом качения, содержащее
- средства для регистрации энергетического содержания события разряда в смазочном зазоре,
- средства для поиска совпадающего события выше одного гигагерца, причем подобное событие показывает, что следует исходить из опасного события тока подшипника,
- средства для регистрации частоты события разряда,
- устройство оценки, которое оценивает зарегистрированные данные частоты и энергетического содержания.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что средства для регистрации напряжения представляют собой измерительные головки, которые регистрируют сигналы в пикосекундном диапазоне.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что ток, в частности ток разряда, может регистрироваться посредством подходящего преобразователя высокочастотного тока.

11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что данные измерительных головок передаются на устройство оценки для приема и хранения данных, в частности на осциллоскоп с подходящей предельной частотой.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что данные преобразователей высокочастотного тока передаются на устройство оценки для приема и хранения данных, в частности на осциллоскоп с подходящей предельной частотой.

13. Устройство по любому из пп. 8-10, отличающееся тем, что измерительные устройства для регистрации напряжения и/или регистрации тока и для детектирования высокочастотных процессов в ГГц-диапазоне размещены в подшипнике (14) и/или в подшипниковом щите.

14. Подшипник, в частности подшипник качения, с устройством по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что измерительные устройства для регистрации напряжения и/или регистрации тока и для детектирования высокочастотных процессов в ГГц-диапазоне размещены в подшипнике (14) и/или в подшипниковом щите.

15. Электрическая машина, содержащая подшипник (14) и/или подшипниковый щит с устройством по любому из пп. 8-10, отличающаяся тем, что устройство оценки с соответствующим объемом памяти и возможностями анализа размещено в или на корпусе (10) мотора электрической машины, причем измерительные устройства для регистрации напряжения и/или регистрации тока и для детектирования высокочастотных процессов в ГГц-диапазоне размещены в подшипнике (14) и/или в подшипниковом щите.

Изобретение относится к устройствам для измерения радиального зазора в подшипниках качения, преимущественно радиальных и радиально-упорных, применяемых на различных производствах.

Устройство для измерения осевого биения наружного кольца подшипника качения // 2561317

Изобретение относится к устройствам для измерения осевого биения наружных колец подшипников качения, преимущественно радиальных и радиально-упорных, применяемых на различных производствах.

Способ обнаружения повреждения, по меньшей мере, одного опорного подшипника двигателя // 2558007

Заявленное изобретение относится к области измерительной техники, и может быть использовано для контроля износа двигателя. Способ содержит следующие этапы: в течение всего периода измерения Р считывают текущий вибрационный сигнал (Vc) механической вибрации компонентов двигателя; в течение периода P дискретизируют сигнал (Vc); сигнал синхронизируют относительно изменений режима N; сигнал преобразуют в частотный сигнал для получения частотных спектральных полос, упорядоченных по режиму N; вычисляют среднее значение амплитуд спектральных полос, чтобы получить текущую вибрационную сигнатуру (Sc) двигателя; вычисляют степень отклонения (Δ) между сигнатурой (Sc) и нормальной контрольной вибрационной сигнатурой (Ss); и степень отклонения (Δ) сравнивают с указателями дефектов заранее сформированной базы данных, объединяющей теоретические повреждения опорных подшипников двигателя, для определения потенциальных повреждений опорного подшипника.

Стенд для испытаний газодинамических подшипников // 2556304

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях и доводке газовых подшипников высокооборотных турбомашин. Стенд содержит статор, в котором размещен ротор, установленный в двух опорах, выполненных с возможностью размещения в них испытуемых газодинамических подшипников.

Устройство для диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя // 2552389

Изобретение относится к устройству для комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении.

Система и способ для заблаговременного распознавания повреждения в подшипнике // 2550500

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах. Технический результат - повышение точности оценки токов подшипников в отношении потенциального повреждения соответствующего подшипника.

Способ диагностики повреждения деталей машин // 2540195

Способ диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя // 2537669

Изобретение относится к способу комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных авиационных и наземных газотурбинных двигателей методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении.

Способ (варианты) и устройство диагностики подшипника качения // 2536797

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к диагностике подшипников качения. Способ включает измерение интервалов времени, соответствующих перемещению, по меньшей мере, одного тела качения, по меньшей мере, на одно заданное расстояние, и интервалов времени, соответствующих полному повороту вращающегося кольца подшипника или его повороту, по меньшей мере, на один заданный угол.

Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин // 2535435

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

Устройство для диагностики подшипников качения // 2567086

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано преимущественно в различных отраслях машиностроения. Устройство содержит узел установки и крепления внутреннего кольца контролируемого подшипника на приводном валу электродвигателя, два токосъемника, преобразователь, регистрирующую аппаратуру и источник электрического напряжения, один полюс которого через первый токосъемник связан с приводным валом, второй полюс связан с преобразователем, к которому подключен второй токосъемник, выполненный с возможностью подключения к наружному кольцу контролируемого подшипника. Также оно содержит связанный с электродвигателем преобразователь частоты напряжения питания электродвигателя, источник электрического напряжения снабжен регулятором тока. Устройство также содержит основание с установленными на нем подшипниковым узлом, электродвигателем, узлом компенсации осевой нагрузки от веса электродвигателя, узлами осевой и радиальной нагрузки на контролируемый подшипник. Технический результат заключается в повышении информативности устройства при оценке работоспособности и долговечности подшипников качения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ виброакустической диагностики технического состояния подшипников в составе газотурбинного двигателя // 2575243

Изобретение относится к определению технического состояния авиационных газотурбинных двигателей всех типов способом виброакустической диагностики с применением технического микрофона. Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя включает установку технического микрофона в диагностируемом сечении двигателя на технологически необходимом расстоянии от него, прием измеренного виброакустического сигнала работающего двигателя. Получают спектр частот, который анализируют. По появлению в спектре устойчиво выделяемого на фоне аппаратных шумов поля частот в интервале от 2 кГц до верхнего предела измерения используемой аппаратуры определяют техническое состояние подшипников двигателя. Технический результат - надежность, простота и высокая достоверность результатов при диагностике подшипников в составе газотурбинного двигателя. 2 ил.

Способ стабилизации параметров подшипника // 2581408

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении колец подшипника под внешней осевой нагрузкой, внешнюю нагрузку устанавливают равной Р=k Со, а частоту вращения подшипника устанавливают не более 200 об/мин, где Со - осевая статическая грузоподъемность подшипника; k - коэффициент надежности (k=0,8-0,9). Технический результат заключается в увеличении контактных напряжений и повышении интенсивности проработки. 1 ил.

Способ стабилизации параметров шарикоподшипника // 2581414

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении подшипника под нагрузкой, при этом внешнюю нагрузку направляют к оси подшипника под углом не более 12 градусов, число шариков в процессе обработки устанавливают равным 4-6, в качестве шариков используют шарики из материала с твердостью на 8-12 единиц HRC выше твердости материала колец подшипника, а силу воздействия на подшипник устанавливают такой, чтобы в процессе приработки шарики осуществляли пластическую деформацию дорожки качения. Технический результат заключается в снижении контактных напряжений и повышении работоспособности подшипника. 1 ил.

Стенд для испытаний шарнирных подшипников // 2587693

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур. Стенд состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание состоит из рамы, верхняя часть которой выполнена в виде трубопровода для прохождения охлаждающей жидкости. В центре трубопровода жестко закреплен кронштейн, снаружи которого размещены нагревательные элементы. Кронштейн содержит два симметричных уха с соосными отверстиями, в которых размещена ось внутреннего кольца. Между ушами размещена качалка с центральным отверстием, в котором шарнирно установлено наружное кольцо подшипника. Один конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко соединенной со штоком привода. Другой конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко закрепленной со штоком нагрузочного устройства, установленным с возможностью продольного перемещения. Нагрузочное устройство состоит из корпуса с установленными внутри (с возможностью продольного перемещения) подпружиненными втулками. Шток нагрузочного устройства установлен во втулках. В нижней части рамы расположена жестко закрепленная на боковых и нижних стенках рамы перегородка с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки для размещения вилок. С одной стороны каждая вилка шарнирно соединена с верхней частью тензовставки, а нижняя часть тензоставки шарнирно соединена с нижней стенкой рамы, при этом одна вилка шарнирно соединена с корпусом нагрузочного устройства, а другая соединена с корпусом привода. Технический результат заключается в упрощении конструкции, возможности испытаний подшипников с имитацией условий эксплуатации. 4 ил.

Способ контроля изменения состояния рамовых подшипников дизеля в процессе эксплуатации системы дизель - валопровод // 2594387

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для эксплуатационного контроля изменения состояния подшипников двигателя (дизеля). Способ заключается в определении в процессе эксплуатации на частоте вращения выходного вала дизеля амплитуды и фазы вибрации на двух опорах - на первой опоре - корпусе подшипника выходного вала дизеля и на второй опоре - корпусе первого подшипника валопровода в осевом и радиальном направлениях с помощью датчиков вибрации. Эти датчики установлены на опорах навстречу друг другу в осевом направлении и в одну сторону в радиальном направлении. Об изменении состояния рамовых подшипников делают вывод, если амплитуда вибрации на каждой опоре в осевом направлении больше, чем в радиальном направлении, и вибрация на первой опоре синфазна по отношению к вибрации на второй опоре в радиальном и в осевом направлениях соответственно, или если амплитуда вибрации на каждой опоре в радиальном направлении больше, чем в осевом направлении, и вибрация на первой опоре противофазна по отношению к вибрации на второй опоре в радиальном направлении. Технический результат заключается в повышении оперативности, надежности и точности определения изменения состояния рамовых подшипников дизеля при эксплуатации судна. 1 табл., 1 ил.

Способ диагностики повреждения деталей машин // 2606164

Изобретение относится к области диагностики повреждения деталей машин в процессе их непрерывной эксплуатации и может быть использовано для определения технического состояния машинных агрегатов и обеспечения их безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации. В предложенном способе диагностики измеряют уровень вибрации в информативных точках корпуса машины в информативной полосе частот, фиксируют выбросы вибрации, длительность интервалов между выбросами, строят тренды изменения длительности интервалов и их отношений, сравнивают полученные значения с критическими границами, и по результатам сравнения судят о состоянии деталей машины. Согласно изобретению наблюдают изменение тренда вибрации на протяжении всего жизненного цикла машины; селектируют выбросы вибрации во времени; строят тренды длительности интервалов между выбросами вибрации и их отношений; запоминают стадии повреждения деталей машины. Изобретение направлено на предотвращение аварий машин в условиях непрерывной эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

Способ контроля технического состояния подшипников качения // 2623177

Изобретение относится к области метрологии, в частности к методам контроля подшипников. Способ контроля технического состояния подшипников качения заключается в обнаружении дефекта и места повреждения путем измерения и анализа параметров вибрации работающего двигателя, анализа параметров вибрации и сравнении получаемых данных с данными в исходном состоянии, за которое принимаются данные, полученные для полностью исправного двигателя. При этом спектральный анализ вибрации основан на применении оконного преобразования Фурье с использованием весовых функций Гаусса. Временной интервал сигнала разделяется на подинтервалы и преобразование выполняется для каждого из них в отдельности, получаемый набор интегральных данных от функции, описывающей изменения значений виброускорения по времени, аппроксимируется с применением формулы трапеций, определяется коэффициент превышения, выделяющий информативные особенности сигнала, обусловленные дефектами подшипника качения по времени, частоте и амплитуде. Технический результат - повышение точности и расширение функциональных возможностей способов вибрационной диагностики подшипников качения. 3 ил.

Способ определения долговечности подшипникового узла сухого трения // 2624609

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано преимущественно для определения долговечности подшипниковых узлов сухого трения с антифрикционным твердосмазочным заполнителем. Способ заключается в том, что определяют динамическую грузоподъемность подшипника и эквивалентную нагрузку. Измеряют радиальный и тангенциальный зазоры подшипника перед установкой его в узел, наполняют подшипник антифрикционным твердосмазочным заполнителем, устанавливают подшипник в узел, нагружают его эквивалентной нагрузкой и вновь измеряют радиальный и тангенциальный зазоры. Долговечность подшипникового узла определяют по зависимости, учитывающей допуски на радиальный и тангенциальный зазоры подшипника и изменения радиального и тангенциального зазоров подшипника с антифрикционным заполнителем после установки его в подшипниковый узел. Дополнительно измеряют дополнительно осевой зазор подшипника перед его наполнением антифрикционным твердосмазочным заполнителем. После нагружения подшипника эквивалентной нагрузкой вновь измеряют упомянутый осевой зазор, а уточненную долговечность подшипникового узла сухого трения определяют по формуле. Технический результат заключается в повышении точности определения долговечности подшипникового узла сухого трения. 5 ил.

Аппаратура контроля вибрации // 2628674

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам контроля вибрации. Аппаратура контроля вибрации содержит не менее двух датчиков вибрации, каждый из которых содержит пьезоэлемент, не менее двух преобразователей и двух, обладающих повышенной жесткостью, кабелей, каждый из которых соединяет один из датчиков вибрации с соответствующим преобразователем. Также содержит электронный блок, включающий в себя не менее двух информационно-измерительных каналов, каждый из которых подключен к выходу одного из преобразователей и состоит из последовательно соединенных между собой полосового фильтра, масштабного усилителя и детектора, основной выход которого соединен со входами первого и второго компараторов. Масштабный усилитель и детектор содержат дополнительный выход для выдачи информации во взаимодействующие системы по соответствующей информационной линии связи. В электронном блоке расположена кросс-плата, содержащая выходные линии связи каждого из информационно-измерительных каналов. Все информационно-измерительные каналы смонтированы на единой, общей для них, печатной плате и размещены в ее противолежащих участках. Кросс-плата расположена перпендикулярно единой печатной плате. Технический результат - снижение вероятности формирования ложных сигналов. 1 ил.