СПОСОБ ОЦЕНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ РАЗРЯДОВ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД Российский патент 2015 года по МПК G01R31/12 

Настоящее изобретение относится к способу оценки для электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника для подшипника качения.

Настоящее изобретение относится, кроме того, к испытательному стенду для подшипника качения, который имеет внутреннее кольцо подшипника и внешнее кольцо подшипника и элементы качения, катящиеся между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника.

В двигателях с питанием от преобразователя частоты переменного тока (инвертора) возникают паразитные эффекты, которые проявляются посредством протекания тока через подшипник двигателя. В результате через смазочную пленку подшипника могут возникать электродуговые разряды, которые в экстремальном случае приводят к расплавлениям материала и, тем самым, к изменениям в дорожках качения подшипника. Эти изменения могут в длительной перспективе приводить к повреждениям подшипниковой опоры, вплоть до полного отказа подшипниковой опоры.

Для регистрации электродуговых разрядов и токов подшипника в уровне техники до сих пор выполнялись только измерения в общей приводной системе, которая состоит из инвертора и двигателя. Изолированное воздействие на рабочие параметры подшипника качения при таком методе невозможно. Рабочее состояние подшипника качения устанавливается скорее на основе внешних условий «некоторым образом». Испытания параметров, при которых целенаправленно проходятся все параметрические поверхности, таким способом не могут выполняться.

Для того чтобы получить меру для обусловленных электродуговыми разрядами возможных повреждений подшипника качения, в уровне техники регистрируется плотность тока электродуговых разрядов. Однако это приводит только к неудовлетворительной корреляции между нагрузкой подшипника качения из-за электродуговых разрядов, с одной стороны, и обусловленным этим повреждением подшипника качения.

Возникновение повреждения подшипника обусловлено рядом параметров. К ним относятся, с одной стороны, естественно, ток подшипника и соответствующее напряжение подшипника. С другой стороны, к ним относятся другие параметры, например механическое и термическое рабочее состояние подшипника. Число оборотов, механическое колебание, температура и т.д. влияют на толщину смазочной пленки и тем самым на вероятность электродугового разряда. Для того чтобы иметь возможность установить, какое влияние отдельные параметры имеют на электродуговые разряды и связанное с ними повреждение подшипника, требуется, чтобы имелась возможность отдельно управлять этими параметрами. Только так можно определить возможные зависимости вплоть до допустимых предельных значений.

Из DE 4441828 А1 известен способ для диагностики подшипника скольжения посредством измерения магнитного поля. При этом способе в вал двигателя вводится ток. Ток утечки через подшипник определяется через измерение разности токов, которые протекают перед подшипником и после подшипника в вале. Введенный ток является переменным током. Для определения токов измеряются магнитные поля, вырабатываемые посредством токов.

Из US 2005/184751 А1 известен способ для регистрации искровой активности электрической машины. В этом способе для регистрации искровой активности измеряется и анализируется напряжение вала и/или ток вала. Искровая активность может представлять собой искры эрозии вала, возникающие между частями подшипников вала.

Из DE 4410639 А1 известен испытательный стенд для подшипника качения, причем подшипник качения имеет внутреннее кольцо подшипника и внешнее кольцо подшипника и элементы качения, катящиеся между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника. Испытательный стенд имеет основной корпус, который, со своей стороны, имеет монтажное устройство, в котором может разъемно монтироваться подшипник качения. Испытательный стенд имеет, кроме того, электрический привод с изменяемым числом оборотов, который стационарно размещается на основном корпусе и воздействует на вал, который при смонтированном подшипнике качения соединен с внутренним кольцом подшипника или внешним кольцом подшипника. В этом испытательном стенде осуществляется чисто механическая проверка подшипника качения.

Согласно DE 19844822 А1, в устройстве управления приводом для двигателя внутреннего сгорания (конкретно, автомобильного двигателя) в энергонезависимой памяти сохранены предельные значения, которые указывают максимально допустимые ускорения автомобиля в зависимости от соответственно включенной передачи.

Первая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать способ оценки для электродуговых разрядов между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника для подшипника качения, который - в противоположность уровню техники - обеспечивает надежное прогнозирование относительно вызываемых или не вызываемых искровыми разрядами повреждений подшипника.

Вторая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать соответствующий испытательный стенд, посредством которого может выполняться вышеупомянутый способ оценки.

Первая задача решается способом оценки с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения способа оценки являются предметом зависимых пунктов 2-5.

В соответствующем изобретению способе оценки предусмотрено,

- что устанавливается определенное рабочее состояние подшипника качения,

- что для установки определенного рабочего состояния устанавливается по меньшей мере один из параметров: число оборотов подшипника качения, температура подшипника качения, воздействующий на подшипник качения дисбаланс, вызывающий колебания, смазочное средство, осевая, радиальная, опрокидывающая нагрузка, опрокидывание внутреннего кольца подшипника относительно внешнего кольца подшипника, форма импульса и частота повторения импульсов приложенного электрического напряжения, люфт подшипника и предварительное повреждение подшипника качения,

- что в определенном рабочем состоянии посредством приложения импульсного электрического напряжения между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника генерируется множество электродуговых разрядов,

- что для каждого электродугового разряда определяется по меньшей мере одно значение, которое является характерным для энергии, мощности, напряжения, тока и/или длительности соответствующего электродугового разряда, и

- что оцениваются только те электродуговые разряды, при которых определенное в зависимости от по меньшей мере одного из зарегистрированных характеристических значений соответствующего электродугового разряда квалифицирующее значение лежит выше предварительно определенного предельного значения.

Соответствующее изобретению решение основывается на таком подходе, что вопрос здесь не в электродуговых разрядах как таковых. Скорее, оно основывается на по меньшей мере одном характеристическом значении соответствующего дугового разряда. В частности, здесь вопрос в том, в каком объеме распределяется энергия соответствующего электродугового разряда. Повреждения подшипника возникают только тогда, когда относящийся к объему вклад энергии электродугового разряда приводит к испарениям материала.

Распространение энергии, введенной посредством электродугового разряда во внутреннее кольцо подшипника или внешнее кольцо подшипника, осуществляется по существу со скоростью звука в соответствующем материале. Далее, распространяющаяся волна имеет по существу форму полусферы. Ее радиус равен произведению длительности электродугового разряда и скорости звука в материале внутреннего кольца подшипника или внешнего кольца подшипника. Поэтому квалифицирующее значение зависит не только от энергии соответствующего электродугового разряда, но и от его длительности. Особенно хорошие значения в практических опытах получались, если квалифицирующее значение пропорционально энергии и обратно пропорционально третьей степени длительности соответствующего электродугового разряда.

Предварительно определенное предельное значение может определяться любым способом, в частности, экспериментально. Предпочтительным образом предварительно определенное предельное значение, по отношению к материалу, из которого состоят внутреннее кольцо подшипника и/или внешнее кольцо подшипника, определяется через энтальпию нагревания, которая требуется, чтобы нагреть материал от рабочей температуры до температуры плавления, через энтальпию плавления, которая требуется, чтобы расплавить материал, и через энтальпию нагрева, которая требуется, чтобы материал нагреть от температуры плавления до температуры кипения, причем упомянутые энтальпии относятся к одному и тому же объему. В частности, это приводит к испарениям материала, если отнесенная к объему энергия электродугового разряда превышает энтальпию, которая получается посредством суммирования упомянутых энтальпий.

Если эта энтальпия превышена, то происходит испарение материала. Если отнесенная к объему энергия даже больше, чем упомянутая сумма, включая энтальпию испарения, которая требуется, чтобы испарить материал, то осуществляется даже полное испарение соответствующего объема.

Чтобы иметь возможность сделать прогнозы для (почти) любых рабочих состояний, способ оценки повторяется для множества рабочих состояний подшипника качения. Для каждого рабочего состояния определяется частота оцениваемых электродуговых разрядов. В зависимости от частоты, определенной для соответствующего рабочего состояния, рабочие состояния классифицируются как допустимые или недопустимые. В частности, рабочие состояния, при которых не возникают или возникает лишь мало «критических» электродуговых разрядов (то есть электродуговых разрядов, при которых квалифицирующее значение лежит выше предварительно определенного предельного значения), классифицируются как допустимые, а рабочие состояния, при которых возникает много критических электродуговых разрядов, - как недопустимые. При необходимости, возможны промежуточные классификации состояния, как, например, «критическое, но кратковременно допустимое» или «допустимое для ограниченного времени».

Количество варьируемых параметров подшипника качения может определяться по потребности.

Соответствующий изобретению способ оценки может, например, применяться для того, чтобы записать в энергонезависимое запоминающее устройство (ЗУ), которое является составной частью устройства управления приводом для питаемого от инвертора электрического двигателя, который имеет подшипник качения,

- либо только классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника качения,

- либо только классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника качения,

- либо, совместно с их соответствующей классификацией, классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника качения и классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника качения.

В этом случае устройство управления приводом может само при текущем функционировании распознавать, имеет ли место или угрожает рабочее состояние, наносящее ущерб подшипнику качения, и при необходимости применять соответствующие меры.

Два примера.

- В определенном диапазоне числа оборотов возникают колебания, которые приводят к критическим электродуговым разрядам. Устройство управления приводом пытается по возможности избежать этого диапазона числа оборотов. Например, обслуживающему персоналу устройства управления машиной может выдаваться соответствующее предупредительное указание, если требуемый режим работы машины обуславливает соответствующий диапазон числа оборотов. Также устройство управления приводом при ускорениях и торможениях, то есть в случаях, когда невозможно избежать соответствующего диапазона числа оборотов, может управлять двигателем с максимальным крутящим моментом двигателя, чтобы критический диапазон числа оборотов пройти по возможности быстро.

- В определенном рабочем состоянии возникают критические электродуговые разряды, если привод нагружается с более чем 80% его полного рабочего тока. Устройство управления приводом ограничивает рабочий ток максимально на 75% полного рабочего тока.

Поэтому настоящее изобретение также относится к устройству управления приводом для питаемого от инвертора электрического двигателя, который имеет подшипник качения, с энергонезависимым запоминающим устройством, в которое записаны

- либо только классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника качения,

- либо только классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника качения,

- либо, совместно с их классификацией, классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника качения и классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника качения.

Однако решающим при этом является то, что записанные в энергонезависимое запоминающее устройство рабочие состояния были определены согласно соответствующему изобретению способу оценки и что рабочие состояния включают в себя по меньшей мере один из параметров: число оборотов подшипника качения, температура подшипника качения, воздействующий на подшипник качения дисбаланс, вызывающий колебания, смазочное средство, осевая, радиальная, опрокидывающая нагрузка, опрокидывание внутреннего кольца подшипника относительно внешнего кольца подшипника, форма импульса и частота повторения импульсов приложенного электрического напряжения, люфт подшипника и предварительное повреждение подшипника качения.

Вторая задача решается испытательным стендом с признаками пункта 7 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения соответствующего изобретению испытательного стенда являются предметом зависимых пунктов 8-15 формулы изобретения.

В соответствии с изобретением упомянутый испытательный стенд дополнительно характеризуется тем,

- что испытательный стенд имеет основной корпус,

- что основной корпус имеет монтажное приспособление, в котором может разъемно монтироваться подшипник качения,

- что монтажное приспособление выполнено из электрически изолирующего материала и/или посредством выполненного из электрически изолирующего материала промежуточного элемента электрически изолировано от основного корпуса,

- что испытательный стенд имеет электрический привод с изменяемым числом оборотов, который стационарно закреплен на основном корпусе и действует на вал, который, при смонтированном подшипнике качения, без проворачивания соединен с внутренним кольцом подшипника или внешним кольцом подшипника,

- что электрический привод электрически изолирован от подшипника качения,

- что испытательный стенд имеет генератор напряжения, посредством которого переход от внутреннего кольца подшипника внешнему кольцу подшипника может нагружаться импульсным электрическим напряжением с устанавливаемой формой импульсов и частотой повторения импульсов, и

- что испытательный стенд имеет устройство регистрации, посредством которого может регистрироваться по меньшей мере одно значение, которое является характерным для энергии, мощности, напряжения, тока и/или длительности электродуговых разрядов, возникающих между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника.

Предпочтительным образом на валу размещен подшипник нагрузки, посредством которого может выполняться статическое и/или динамическое нагружение подшипника качения. Например, испытательный стенд, для выполнения статического и/или динамического нагружения, может иметь гидравлическую систему, действующую на подшипник нагрузки. Нагрузка, прикладываемая к подшипнику качения, может действовать в осевом направлении, радиально и/или асимметрично.

Предпочтительным образом, кроме того, на валу размещен дебалансный диск, посредством которого на подшипник качения может действовать дисбаланс, обуславливающий колебания. Дебалансный диск может с этой целью иметь по меньшей мере один держатель для удерживания дебалансной массы.

В другом предпочтительном выполнении испытательного стенда предусмотрено, что испытательный стенд имеет по меньшей мере одно устройство воздействия на температуру для активной установки рабочей температуры подшипника качения. В качестве альтернативы или дополнительно, испытательный стенд может иметь устройство перемещения для «опрокидывания» (перекашивания) внутреннего кольца подшипника относительно внешнего кольца подшипника. В качестве альтернативы или дополнительно, на монтажном приспособлении могут быть размещены датчики ускорения, посредством которых могут регистрироваться горизонтальные и/или вертикальные ускорения монтажного приспособления.

Другие преимущества и особенности изложены в последующем описании примеров выполнения со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - схематичное представление испытательного стенда для подшипника качения, и

Фиг.2 - схематичное представление способа оценки для электродуговых разрядов.

Согласно Фиг.1 испытательный стенд для подшипника 1 качения содержит основной корпус 2. На основном корпусе 2 стационарно размещен (в том числе) электрический привод 3. Электрический привод 3 является регулируемым по меньшей мере по числу оборотов, но часто дополнительно регулируется по моменту. Электрический привод 3 действует на вал 5. Между электрическим приводом 3 и валом 5 может размещаться муфта 4.

Электрический привод 3 электрически изолирован от подшипника 1 качения. Например, с этой целью муфта 4 может выполняться из электрически изолирующего материала.

Основной корпус 2 имеет монтажное приспособление 6. Монтажное приспособление 6 может быть выполнено из электрически изолирующего материала. В качестве альтернативы или дополнительно, может иметься промежуточный элемент 7, который выполнен из электрически изолирующего материала и посредством которого монтажное приспособление 6 является электрически изолированным от остального основного корпуса 2. В монтажном приспособлении 6 может разъемно монтироваться подшипник 1 качения.

Подшипник 1 качения имеет, как общепринято, внутреннее кольцо 8 подшипника и внешнее кольцо 9 подшипника, а также элементы 10 качения. При работе элементы 10 качения катятся между внутренним кольцом 8 подшипника и внешним кольцом 9 подшипника. В монтажном приспособлении 6, в смонтированном состоянии подшипника 1 качения, стационарно удерживается одно из колец 8, 9 подшипника, как правило внешнее кольцо 9 подшипника. Другое из колец 8, 9 подшипника, как правило внутреннее кольцо 8 подшипника, при смонтированном подшипнике 1 качения, связано без проворачивания с валом 5.

Испытательный стенд имеет, кроме того, генератор 11 напряжения. Посредством генератора 11 напряжения подшипник 1 качения может нагружаться электрическим напряжением U. В частности, согласно представлению на Фиг.1 каждый из двух выходов генератора 11 напряжения соединен с внутренним кольцом 8 подшипника и с внешним кольцом 9 подшипника. Соединение с кольцом 8 подшипника, связанным без проворачивания с валом 5 (как правило, с внутренним кольцом 8 подшипника), может осуществляться через контактное кольцо 12. За счет того, что генератор 11 напряжения электрически соединен с обоими кольцами 8, 9 подшипника, в результате электрическое напряжение U, выдаваемое генератором 11 напряжения, прикладывается к переходу от внутреннего кольца 8 подшипника к внешнему кольцу 9 подшипника.

Генератор 11 напряжения может выполняться в зависимости от потребности. Предпочтительным образом генератор 11 напряжения выполнен так, что выдаваемое генератором 11 напряжения электрическое напряжение U, как показано на Фиг.1, является импульсным. Форма импульсов напряжения, выдаваемых генератором 11 напряжения (время нарастания, высота, длительность, время спада), может устанавливаться. Также может устанавливаться частота повторения импульсов. Например, генератор 11 напряжения может содержать генератор функций, после которого включен усилитель мощности.

На основе приложенных импульсов напряжения между внутренним кольцом 8 подшипника и внешним кольцом 9 подшипника могут возникать электродуговые разряды. Для регистрации характеристических значений электродуговых разрядов - в особенности их энергии Е и/или их длительности t - испытательный стенд содержит (по меньшей мере одно) соответствующее устройство 13 регистрации.

Посредством устройства 13 регистрации могут согласно потребности определяться регистрируемые значения. Например, могут регистрироваться временные характеристики напряжения, существующего между внутренним кольцом 8 подшипника и внешним кольцом 9 подшипника, или ток, протекающий через подшипник 1 качения. В частности, спад напряжения или нарастание тока может оцениваться как признак электродугового разряда. Упомянутые временные характеристики могут, например, индицироваться и сохраняться посредством соответственно быстродействующего запоминающего осциллоскопа.

Также возможна регистрация других параметров. Например, может регистрироваться частотный спектр электромагнитных помех, генерируемых электродуговыми разрядами или временная характеристика сформированных электрических и/или магнитных полей. Также может регистрироваться мощность электродуговых разрядов.

Соответствующий изобретению испытательный стенд согласно Фиг.2 работает следующим образом.

Сначала на этапе S1 устанавливается определенное рабочее состояние подшипника 1 качения. Возможности установки ниже будут рассмотрены более подробно. Затем на этапе S2 прикладывается выдаваемое генератором 11 напряжения электрическое напряжение U между внутренним кольцом 8 подшипника и внешним кольцом 9 подшипника. На этапе S3 регистрируются характеристические значения - предпочтительно для энергии Е и длительности t появляющихся электродуговых разрядов.

На этапе S4 - автоматически или вручную - определяется соответствующее значение Q, квалифицирующее электродуговой разряд. Определение квалифицирующего значения Q осуществляется в рамках этапа S4 в зависимости от зарегистрированных характеристических значений соответствующего электродугового разряда. Предпочтительным образом определение осуществляется в зависимости от энергии Е и длительности t соответствующего электродугового разряда. В частности, определение может осуществляться согласно соотношению

Q=E/t³.

На этапе S5 проверяется, находится ли квалифицирующее значение Q выше предварительно определенного предельного значения G. Если это имеет место, то на этапе S6 оценивается соответствующий электродуговой разряд. В простейшем случае с этой целью получает приращение счетчик. В ином случае этап S6 пропускается.

Предельное значение G может определяться по потребности. В частности, предельное значение G может определяться посредством упомянутых во вводной части описания энтальпий материала, из которых состоят внутреннее кольцо 8 подшипника и/или внешнее кольцо 9 подшипника. Во избежание повторения следует обратиться к соответствующему изложению во вводной части описания.

На этапе S7 проверяется, должно ли заканчиваться установленное на этапе S1 рабочее состояние. Если это не так, то осуществляется переход к этапу S2. В противном случае выполняется переход к этапу S8. Критерий решения этапа S7 может определяться по потребности. В простейшем случае критерием решения является истечение времени, выдача предварительно определенного числа импульсов посредством генератора 11 напряжения или ввод указания о прерывании пользователем.

На этапе S8 классифицируется установленное на этапе S1 рабочее состояние соответственно оценке этапа S8. Классификация содержит по меньшей мере категории «допустимое» и «недопустимое». При необходимости могут иметься промежуточные категории, например промежуточная категория «допустимое, но критически» или промежуточная категория «только кратковременно допустимое». В простейшем случае осуществляется классификация в зависимости от числа (= частотности) просуммированных на этапе S6 электродуговых разрядов.

На этапе S9 проверяется, пройдены ли все рабочие состояния. Если это не так, то осуществляется переход к этапу S10, на котором устанавливается следующее рабочее состояние подшипника 1 качения.

Предпочтительным образом, имеется дополнительный этап S11. Однако этап S11 является лишь опциональным, то есть не требуется обязательным образом. Если этап S11 имеется, то в энергонезависимом ЗУ, которое является составной частью устройства управления приводом, записываются рабочие состояния. При этом возможно, что в ЗУ записываются только допустимые рабочие состояния, но не другие рабочие состояния. В этом случае, правда, возможно, что дополнительно имеется информация, что эти состояния являются допустимыми. Но обязательным образом это не требуется, так как допустимость рабочих состояний указывается уже тем фактом, что эти рабочие состояния записаны в ЗУ.

Аналогичным образом, возможно, что в ЗУ записываются только недопустимые рабочие состояния. Также и в этом случае можно дополнительно сохранять информацию, что эти рабочие состояния являются недопустимыми, но это не является обязательным.

Предпочтительным образом, в ЗУ записываются как допустимые, так и недопустимые рабочие состояния. В этом случае запись должна осуществляться вместе с классификацией. Это может осуществляться таким образом, что отдельные рабочие состояния ассоциированы с соответствующими их классификациями. В этом случае с каждым отдельным рабочим состоянием ассоциирована соответствующая классификация. В качестве альтернативы, рабочие состояния могут группироваться согласно их отдельным классификациям. То, какой способ действий выбирается конкретно, является второстепенным. Решающим является то, что позже должна иметься возможность определения того, какое рабочее состояние классифицировано каким образом.

В рамках Фиг.2 устанавливается множество рабочих состояний. Для каждого рабочего состояния проходятся этапы с S2 до S8. Для установки множества рабочих состояний подшипника 1 качения может варьироваться множество параметров. Ниже приведены некоторые из возможностей варьирования. Разумеется, возможны комбинации.

Так, например, может варьироваться число n оборотов подшипника 1 качения. Это варьирование осуществляется, естественно, посредством соответствующего управления электрическим приводом 3.

В качестве альтернативы или дополнительно, может варьироваться температура подшипника 1 качения. С этой целью испытательный стенд имеет при необходимости (по меньшей мере одно) устройство 14 воздействия на температуру, посредством которого рабочая температура подшипника 1 качения может устанавливаться активным образом. Как правило, устройство 14 воздействия на температуру в соответствии с представлением на Фиг.1 выполнено как нагревательное устройство. В отдельных случаях, однако, также возможно выполнение в виде охлаждающего устройства.

В качестве альтернативы или дополнительно, может варьироваться воздействующий на подшипник 1 качения дисбаланс. Дисбаланс обуславливает механические колебания. Для варьирования дисбаланса на валу 5 может, например, устанавливаться дебалансный диск 15, посредство которого может осуществляться дисбаланс, воздействующий на подшипник 1 качения. Дебалансный диск 15 может иметь удерживающее устройство 16. Удерживающее устройство служит для удерживания (не показанной на фиг.1) дебалансной массы.

В качестве альтернативы, может варьироваться смазочный материал, применяемый для смазки подшипника 1 качения. В качестве возможностей варьирования здесь могут использоваться, в частности, состав и возраст смазочного материала.

В качестве альтернативы или дополнительно, может варьироваться нагрузка подшипника 1 качения. Например, на валу 5 может размещаться нагрузочный подшипник 17, посредством которого может выполняться нагружение вала 5 и, тем самым, косвенно подшипника 1 качения. Нагрузка может быть альтернативно статической, динамической или - подобно наложению постоянного и переменного напряжения - быть в комбинации статической и динамической.

Способ, которым нагрузка прикладывается к нагрузочному подшипнику 17, может выбираться по потребности. Например, соответственно стрелке 18 может прикладываться радиальная нагрузка. В этом случае вал 5 должен предпочтительно устанавливаться, в дополнение к установке в подшипнике 1 качения, в дополнительном подшипнике 19 качения. Если имеется дополнительный подшипник 19 качения, то дополнительный подшипник 19 качения должен быть электрически изолированным от подшипника 1 качения и/или остального испытательного стенда.

Альтернативно, согласно стрелке 20 может прикладываться осевая нагрузка. В этом случае может иметься дополнительный подшипник 19 качения. Однако это не требуется. Вновь, в качестве альтернативы, согласно стрелке 21 может прикладываться опрокидывающая нагрузка. В этом случае предпочтительным образом не следовало бы иметь дополнительный подшипник 19 качения, так как иначе на вал 5 не действовала бы опрокидывающая нагрузка или она действовала бы лишь в незначительной мере.

Опрокидывание вала 5 действует в том случае, когда подшипник 1 качения имеет лишь относительно малый люфт, что вызывает воздействие на подшипник 1 качения упомянутой опрокидывающей нагрузки. Если, напротив, подшипник 19 качения имеет достаточно большой люфт, то происходит по существу без усилий опрокидывание внутреннего кольца 8 подшипника относительно внешнего кольца 9 подшипника. Поэтому опрокидывание внутреннего кольца 8 подшипника относительно внешнего кольца 9 подшипника и люфт в подшипнике также являются устанавливаемыми параметрами подшипника 19 качения. Нагрузочный подшипник 17 может также применяться для опрокидывания внутреннего кольца 8 подшипника относительно внешнего кольца 9 подшипника.

Способ, которым действует нагрузка со стороны нагрузочного подшипника 17, может также выбираться по потребности. Например, испытательный стенд для приложения статической и/или динамической нагрузки на нагрузочный подшипник 17 может иметь гидравлическую систему 22, которая воздействует на нагрузочный подшипник 17. Гидравлическая система 22 может быть выполнена согласно представлению на Фиг.1, в частности, как блок гидравлического цилиндра. Нагрузочный подшипник 17 также должен быть электрически изолирован по отношению к подшипнику 1 качения и/или к гидравлической системе 22.

Уже упоминалось, что форма импульсов и частота повторения импульсов прикладываемого электрического напряжения U могут варьироваться. За счет варьирования этих значений может имитироваться (моделироваться) имитация электрической нагрузки подшипника 1 качения в запитываемом от инвертора двигателе.

Другим устанавливаемым параметром является предварительное повреждение подшипника 1 качения, например, посредством соответствующего надреза.

Устройство 13 регистрации для регистрации значений, характерных для энергии Е и длительности t электродуговых разрядов, представляет собой минимальное оснащение сенсорными средствами испытательного стенда. Как правило, имеются дополнительные сенсоры. В частности, на монтажном приспособлении 6 могут размещаться датчики 23 ускорения, посредством которых могут регистрироваться горизонтальное и/или вертикальное ускорения а монтажного приспособления 6.

Настоящее изобретение имеет множество преимуществ. В частности, посредством соответствующего изобретению испытательного стенда могут исследоваться практически любые рабочие состояния подшипника 1 качения на их опасность в отношении рифлеобразования из-за токов подшипника. При сохранении допустимых и/или недопустимых рабочих состояний в энергонезависимом ЗУ устройства управления приводом может дополнительно осуществляться автоматический учет этих состояний при текущем функционировании того привода, который управляется устройством управления приводом. Для порядка здесь следует упомянуть, что в случае этого привода речь идет не об электрическом приводе 3 испытательного стенда, а о том приводе, который собственно предназначен для подшипника 1 качения.

Приведенное выше описание служит исключительно объяснению настоящего изобретения. Объем защиты настоящего изобретения должен, напротив, определяться исключительно приложенной формулой изобретения.

Изобретение относится к способу оценки для электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника для подшипника качения. Способ оценки электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника для подшипника (1) качения. Устанавливают определенное рабочее состояние подшипника (1) качения. Для установки определенного рабочего состояния устанавливают по меньшей мере один из параметров: число (n) оборотов подшипника (1) качения, температура подшипника (1) качения, воздействующий на подшипник (1) качения дисбаланс, вызывающий колебания, смазочное средство, осевая, радиальная, опрокидывающая нагрузка, опрокидывание внутреннего кольца (8) подшипника относительно внешнего кольца (9) подшипника, форма импульса и частота повторения импульсов приложенного электрического напряжения (U), люфт подшипника и предварительное повреждение подшипника (1). Причем посредством приложения импульсного электрического напряжения между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника генерируют множество электродуговых разрядов. Причем для каждого электродугового разряда регистрируют значение, которое является характерным для энергии (Е), мощности, напряжения, тока и/или длительности (t) соответствующего электродугового разряда. Оценивают только те электродуговые разряды, при которых определенное в зависимости от одного из зарегистрированных характеристических значений соответствующего электродугового разряда квалифицирующее значение (Q) лежит выше предварительно определенного предельного значения (G). Технический результат заключается в возможности исследовать любые рабочие состояния подшипника качения на возможность износа из-за токов подшипника. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ оценки для электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника для подшипника (1) качения,
- причем устанавливают определенное рабочее состояние подшипника (1) качения,
- причем для установки определенного рабочего состояния устанавливают по меньшей мере один из параметров: число (n) оборотов подшипника (1) качения, температура подшипника (1) качения, воздействующий на подшипник (1) качения дисбаланс, вызывающий колебания, смазочное средство, осевая, радиальная, опрокидывающая нагрузка, опрокидывание внутреннего кольца (8) подшипника относительно внешнего кольца (9) подшипника, форма импульса и частота повторения импульсов приложенного электрического напряжения (U), люфт подшипника и предварительное повреждение подшипника (1),
- причем в определенном рабочем состоянии посредством приложения импульсного электрического напряжения между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника генерируют множество электродуговых разрядов,
- причем для каждого электродугового разряда регистрируют по меньшей мере одно значение, которое является характерным для энергии (Е), мощности, напряжения, тока и/или длительности (t) соответствующего электродугового разряда, и
- причем оценивают только те электродуговые разряды, при которых определенное в зависимости от по меньшей мере одного из зарегистрированных характеристических значений соответствующего электродугового разряда квалифицирующее значение (Q) лежит выше предварительно определенного предельного значения (G).

2. Способ оценки по п.1, отличающийся тем, что квалифицирующее значение пропорционально энергии (Е) и обратно пропорционально третьей степени длительности (t) соответствующего электродугового разряда.

3. Способ оценки по п.1 или 2, отличающийся тем, что предварительно определенное предельное значение (G), по отношению к материалу, из которого состоят внутреннее кольцо (8) подшипника и/или внешнее кольцо (9) подшипника, определяется через энтальпию нагрева, которая требуется, чтобы нагреть материал от рабочей температуры до температуры плавления, через энтальпию плавления, которая требуется, чтобы расплавить металл, и через энтальпию нагрева, которая требуется, чтобы материал нагреть от температуры плавления до температуры кипения, причем упомянутые энтальпии относятся к одному и тому же объему.

4. Способ оценки по п.1, отличающийся тем, что он повторяется для множества рабочих состояний подшипника (1) качения, что для каждого рабочего состояния определяется частотность оцениваемых электродуговых разрядов и что рабочие состояния, в зависимости от определенной для соответствующего рабочего состояния частотности, классифицируются как допустимые или недопустимые.

5. Способ оценки по п.2, отличающийся тем, что он повторяется для множества рабочих состояний подшипника (1) качения, что для каждого рабочего состояния определяется частотность оцениваемых электродуговых разрядов и что рабочие состояния, в зависимости от определенной для соответствующего рабочего состояния частотности, классифицируются как допустимые или недопустимые.

6. Способ оценки по п.3, отличающийся тем, что он повторяется для множества рабочих состояний подшипника (1) качения, что для каждого рабочего состояния определяется частотность оцениваемых электродуговых разрядов и что рабочие состояния, в зависимости от определенной для соответствующего рабочего состояния частотности, классифицируются как допустимые или недопустимые.

7. Способ оценки по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что в энергонезависимое запоминающее устройство, которое является составной частью устройства управления приводом для питаемого от инвертора электрического двигателя, который имеет подшипник (1) качения, записывают
- либо только классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника (1) качения,
- либо только классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника (1) качения,
- либо, совместно с их соответствующей классификацией, классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника (1) качения и классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника (1) качения.

8. Устройство управления приводом для питаемого от инвертора электрического двигателя, который имеет подшипник (1) качения, с энергонезависимым запоминающим устройством, в котором записаны
- либо только классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника (1) качения,
- либо только классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника (1) качения,
- либо, совместно с их соответствующей классификацией, классифицированные как допустимые рабочие состояния подшипника (1) качения и классифицированные как недопустимые рабочие состояния подшипника (1) качения,
причем записанные в энергонезависимое запоминающее устройство рабочие состояния определялись согласно способу оценки по п.4, и рабочие состояния подшипника (1) качения включают в себя соответственно по меньшей мере один из параметров: число оборотов подшипника качения, температура подшипника качения, воздействующий на подшипник качения дисбаланс, вызывающий колебания, смазочное средство, осевая, радиальная, опрокидывающая нагрузка, опрокидывание внутреннего кольца подшипника относительно внешнего кольца подшипника, форма импульса и частота повторения импульсов приложенного электрического напряжения, люфт подшипника и предварительное повреждение подшипника качения.

9. Испытательный стенд для подшипника (1) качения, который имеет внутреннее кольцо (8) подшипника, внешнее кольцо (9) подшипника и элементы (10) качения, катящиеся между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника,
- причем испытательный стенд имеет основной корпус (2),
- причем основной корпус (2) имеет монтажное приспособление (6), в котором может разъемно монтироваться подшипник (1) качения,
- причем монтажное приспособление (6) выполнено из электрически изолирующего материала и/или посредством выполненного из электрически изолирующего материала промежуточного элемента (7) электрически изолировано от основного корпуса (2),
- причем испытательный стенд имеет электрический привод (3) с изменяемым числом оборотов, который стационарно закреплен на основном корпусе (2) и действует на вал (5), который при смонтированном подшипнике (1) качения без проворачивания соединен с внутренним кольцом (8) подшипника или внешним кольцом (9) подшипника,
- причем электрический привод (3) электрически изолирован от подшипника (1) качения,
- причем испытательный стенд имеет генератор (11) напряжения, посредством которого переход от внутреннего кольца (8) подшипника к внешнему кольцу (9) подшипника может нагружаться импульсным электрическим напряжением (U) с устанавливаемой формой импульсов и частотой повторения импульсов, и
- причем испытательный стенд имеет устройство (13) регистрации, посредством которого может регистрироваться по меньшей мере одно значение, которое является характерным для энергии (Е), мощности, напряжения, тока и/или длительности (t) электродуговых разрядов, возникающих между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника.

10. Испытательный стенд по п.9, отличающийся тем, что на валу (5) размещен нагрузочный подшипник (17), посредством которого статическая и/или динамическая нагрузка может прикладываться к подшипнику (1) качения.

11. Испытательный стенд по п.10, отличающийся тем, что испытательный стенд, для приложения статической и/или динамической нагрузки, имеет гидравлическую систему (22), действующую на нагрузочный подшипник (17).

12. Испытательный стенд по п.10, отличающийся тем, что нагрузка, прикладываемая к подшипнику (1) качения, действует аксиально, радиально и/или асимметрично.

13. Испытательный стенд по п.11, отличающийся тем, что нагрузка, прикладываемая к подшипнику (1) качения, действует аксиально, радиально и/или асимметрично.

14. Испытательный стенд по п.9, отличающийся тем, что на валу (5) размещен дебалансный диск (15), посредством которого на подшипник (1) качения может действовать дисбаланс, обуславливающий колебания.

15. Испытательный стенд по п.10, отличающийся тем, что на валу (5) размещен дебалансный диск (15), посредством которого на подшипник (1) качения может действовать дисбаланс, обуславливающий колебания.

16. Испытательный стенд по п.11, отличающийся тем, что на валу (5) размещен дебалансный диск (15), посредством которого на подшипник (1) качения может действовать дисбаланс, обуславливающий колебания.

17. Испытательный стенд по п.12, отличающийся тем, что на валу (5) размещен дебалансный диск (15), посредством которого на подшипник (1) качения может действовать дисбаланс, обуславливающий колебания.

18. Испытательный стенд по п.13, отличающийся тем, что на валу (5) размещен дебалансный диск (15), посредством которого на подшипник (1) качения может действовать дисбаланс, обуславливающий колебания.

19. Испытательный стенд по любому из пп.9-18, отличающийся тем, что дебалансный диск (15) имеет по меньшей мере один держатель (16) для удерживания дебалансной массы.

20. Испытательный стенд по любому из пп.9-18, отличающийся тем, что испытательный стенд имеет по меньшей мере одно устройство (14) воздействия на температуру для активной установки рабочей температуры подшипника (1) качения.

21. Испытательный стенд по любому из пп.9-18, отличающийся тем, что испытательный стенд имеет устройство (17) перемещения для опрокидывания внутреннего кольца (8) подшипника относительно внешнего кольца (9) подшипника.

22. Испытательный стенд по любому из пп.9-18, отличающийся тем, что испытательный стенд имеет устройство (17) перемещения для опрокидывания внутреннего кольца (8) подшипника относительно внешнего кольца (9) подшипника, и испытательный стенд имеет по меньшей мере одно устройство (14) воздействия на температуру для активной установки рабочей температуры подшипника (1) качения.

23. Испытательный стенд по любому из пп.9-18, отличающийся тем, что на монтажном приспособлении (6) могут быть размещены датчики (23) ускорения, посредством которых регистрируются горизонтальные и/или вертикальные ускорения (а) монтажного приспособления (6).

24. Испытательный стенд по любому из пп.9-18, отличающийся тем, что на монтажном приспособлении (6) могут быть размещены датчики (23) ускорения, посредством которых регистрируются горизонтальные и/или вертикальные ускорения (а) монтажного приспособления (6), и испытательный стенд имеет по меньшей мере одно устройство (14) воздействия на температуру для активной установки рабочей температуры подшипника (1) качения.

25. Испытательный стенд по любому из пп.9-18, отличающийся тем, что на монтажном приспособлении (6) могут быть размещены датчики (23) ускорения, посредством которых регистрируются горизонтальные и/или вертикальные ускорения (а) монтажного приспособления (6), испытательный стенд имеет устройство (17) перемещения для опрокидывания внутреннего кольца (8) подшипника относительно внешнего кольца (9) подшипника.