СЕНСОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытаниях узлов трения качения.

Известно устройство для диагностики подшипников качения, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователи, коммутатор со встроенным предусилителем заряда, блок автонормирования, фильтр высших частот (ФВЧ), управляемый выходным напряжением, блок амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и индикатор [1]
Недостатком этого устройства является низкая степень автоматизации процесса измерения состояния подшипников качения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователи, коммутатор с встроенным предусилителем заряда, заграждающий фильтр напряжения силовой сети, блок автонормирования, ФВЧ, управляемый выходным напряжением, блок АЧХ, пиковый детектор, АЦП, блок ввода-вывода и микропроцессорный блок обработки, блок связи по сети, соединенный с входом микропроцессорного блока обработки, блок индикации и управления, соединенный с входом микропроцессорного блока обработки, последовательно соединенные с выходом блока АЧХ блок выделения абсолютной величины сигнала и блок регистрации максимальных значений амплитуд, выходом соединенный с входом блока ввода-вывода, при этом вход блока ввода-вывода соединен с входом сброса пикового детектора и входом управления коммутатора с встроенным предусилителем заряда [2]
Недостатком этого устройства является отсутствие регистрации информации о характере дефектов на ранней стадии разрушения в виде данных о принадлежности дефектов к определенному элементу подшипника.

Техническим результатом изобретения является расширение регистрируемой информации о характере повреждений на ранней стадии разрушения.

Это достигается тем, что предлагаемый сенсор содержит последовательно соединенные вибропреобразователи, коммутатор с встроенным предусилителем заряда, заграждающий фильтр напряжения силовой сети, блок автонормирования, ФВЧ, управляемый входным напряжением, блок АЧХ, пиковый детектор, АЦП, блок ввода-вывода и микропроцессорный блок обработки, блок связи по сети, соединенный с входом микропроцессорного блока обработки, блок индикации и управления, соединенный с входом микропроцессорного блока обработки, последовательно соединенные с выходом блока АЧХ блок выделения абсолютной величины сигнала и блок регистрации максимальных значений амплитуд, выходом соединенный с входом блока ввода-вывода, при этом вход блока ввода-вывода соединен с входом сброса пикового детектора и входом управления коммутатора с встроенным предусилителем заряда, кроме того, устройство имеет последовательно соединенные второй коммутатор, фильтр низких частот и второй АЦП, выходом соединенный с входом блока ввода-вывода, при этом первый и второй входы второго коммутатора соединены соответственно с входом и выходом блока выделения абсолютной величины сигнала, а управляющий вход второго коммутатора соединен с входом блока ввода-вывода, микропроцессорный блок может быть выполнен на базе однокристальной ЭВМ.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На ранней стадии разрушения периодичность и частотный ритм ударных импульсов от дефектов проявляются на соответствующих частотах относительного вращения элементов подшипника качения. Регистрация ритма и частот следования ударных импульсов дает информацию о принадлежности дефекта к определенному элементу подшипника, что позволяет более точно определить опасность повреждений (дефектов) и более точно спланировать ремонтные операции.

Функциональные возможности предлагаемого сенсора могут быть расширены изменением отдельных связей. Так, с целью повышения помехозащищенности следует соединить вход ФНЧ с выходом блока выделения абсолютной величины сигнала.

На чертеже изображена структурная схема сенсора.

Сенсор содержит последовательно соединенные вибропреобразователи 1, коммутатор 2 с встроенным предусилителем заряда, заграждающий фильтр 3 напряжения силовой сети, блок 4 автонормирования, ФВЧ 5, управляемый выходным напряжением, блок 6 АЧХ, пиковый детектор 7, АЦП 8, блок 9 ввода-вывода и микропроцессорный блок 10 обработки. Сенсор также содержит блок 11 связи по сети, соединенный с входом микропроцессорного блока 10 обработки, блок 12 индикации и управления, соединенный с входом микропроцессорного блока 10 обработки, последовательно соединенные с выходом блока 6 АЧХ, блок 13 выделения абсолютной величины сигнала и блок 14 регистрации максимальных значений амплитуд, выходом соединенный с входом блока 9 ввода-вывода, последовательно соединенные второй коммутатор 15, фильтр 16 низших частот и второй АЦП 17, выходом соединенный с входом блока 9 ввода-вывода. При этом вход блока 9 ввода-вывода соединен с входом сброса пикового детектора 7, входом управления коммутатора 2 с встроенным предусилителем заряда и входом управления второго коммутатора 15. Первый и второй входы второго коммутатора 15 соединены соответственно с входом и выходом блока 13 выделения абсолютной величины сигнала.

Сенсор работает следующим образом.

Электрический сигнал вибропреобразователей 1, закрепленных на корпусах контролируемых подшипников качения, проходит через коммутатор 2 с встроенным предусилителем заряда, заграждающий фильтр 3 напряжения силовой сети, блок 4 автонормирования, ФВЧ 5, управляемый выходным напряжением, блок 6 АЧХ, пиковый детектор 7 и поступает в АЦП 8. Последний преобразует входной сигнал в цифровой код, пропорциональный максимальной глубине повреждений, и передает его через блок 9 ввода-вывода в микропроцессорный блок 10 обработки. Микропроцессорный блок 10 обработки сохраняет значение цифрового кода АЦП 8 и транслирует его значение в блок 12 индикации и управления для отображения глубины повреждения и блок 11 связи по сети с целью передачи в центральную ЭВМ (не показана) для визуализации, архивирования и расчета остаточного ресурса подшипников.

Далее электрический сигнал с выхода блок 6 АЧХ выпрямляется в блоке 13 выделения абсолютной величины сигнала и поступает через блок 14 регистрации максимальных значений амплитуд, блок 9 ввода-вывода в микропроцессорный блок 10 обработки, что позволяет судить о распределении динамической толщины слоя смазки в контролируемых подшипниках качения. Далее электрический сигнал проходит с выхода блока 6 АЧХ, второй коммутатор 15, фильтр 16 низших частот, второе АЦП 17, блок 9 ввода-вывода и в виде двоичного кода поступает в микропроцессорный блок 10 обработки, рассчитывающий ритм ударных импульсов (периодичность).

Далее микропроцессорный блок 10 обработки переводит второй коммутатор 15 во второе состояние и электрический сигнал поступает с выхода блока 13 выделения абсолютной величины сигнала через фильтр 16 низших частот, второе АЦП 17, блок 9 ввода-вывода в микропроцессорный блок 10 обработки. Последний рассчитывает частотный состав следования ударных импульсов, что с информацией о периодичности ударных импульсов позволяет определить поврежденный элемент подшипника качения. Кроме того, микропроцессорный блок 10 обработки через блок 9 ввода-вывода синхронизирует работу коммутатора 2 с встроенным предусилителем заряда и пикового детектора 7.

Предлагаемый сенсор для контроля и диагностики состояния подшипников качения обеспечивает регистрацию и обработку ритма и частоту следования ударных импульсов от дефектов, что позволяет более детально оценить степень разрушения подшипника и принять меры по ремонту оборудования на ранней стадии разрушения.

Использование: в измерительной технике при испытаниях узлов трения качения. Сущность: электрический сигнал вибропреобразователей 1, закрепленных на узлах трения качения, проходит через коммутатор 2, блок 4 автонормирования, фильтр 5 высших частот, блок 6 АЧХ, пиковый детектор 7, АЦП 8, блок 9 ввода-вывода и в виде оценки степени дефектности обрабатывается микропроцессорным блоком 10 обработки. Информативный электрический сигнал с выхода блока 6 АЧХ поступает в блок 14 регистрации максимальных значений амплитуд и в виде информации о толщине слоя смазки передается в микропроцессорный блок 10 обработки. Последний также воспринимает и обрабатывает сигнал о частоте и ритме проявления дефектов, поступающий через второй коммутатор 15, фильтр 16 низших частот и второй АЦП 17. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СЕНСОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные вибропреобразователи, коммутатор с встроенным предусилителем заряда, заграждающий фильтр напряжения силовой сети, блок автонормирования, фильтр высших частот, управляемый выходным напряжением, блок амплитудно-частотной характеристики, пиковый детектор, первый аналогово-цифровой преобразователь, блок ввода-вывода и микропроцессорный блок обработки, блок связи по сети, соединенный с входом микропроцессорного блока обработки, блок индикации и управления, соединенный с входом микропроцессорного блока обработки, последовательно соединенные с выходом блока амплитудно-частотной характеристики блок выделения абсолютной величины сигнала и блок регистрации максимальных значений амплитуд, выходом соединенный с входом блока ввода-вывода, при этом вход блока ввода-вывода соединен с входом сброса пикового детектора и входом управления коммутатора с встроенным предусилителем заряда, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные второй коммутатор, фильтр низших частот и второй амплитудно-цифровой преобразователь, выходом соединенный с входом блока ввода-вывода, при этом первый и второй входы второго коммутатора соединены соответственно с входом и выходом блока выделения абсолютной величины сигнала, а управляющий вход второго коммутатора соединен с входом блока ввода-вывода. 2. Сенсор по п.1, отличающийся тем, что микропроцессорный блок обработки выполнен на базе персональной ЭВМ. 3. Сенсор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что микропроцессорный блок обработки выполнен на базе однокристальной ЭВМ.