Способ диагностики проскальзывания тел качения в подшипнике Российский патент 2024 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к способу диагностики технического состояния подшипников качения, а именно диагностики проскальзывания тел качения подшипника с использованием динамического тензометрирования колец для повышения надежности. Изобретение может найти применение во всех узлах механических систем, имеющих подшипники качения.

Традиционно для диагностики технического состояния машин и механизмов используется метод вибрографирования (ГОСТ ИСО 10816-1-97). Первичным преобразователем для данного метода является датчик вибраций, устанавливаемый на корпуса машин. Основным недостатком вибрографирования является удаленность датчика вибраций от источника сигнала, особенно от роторных элементов, что приводит к невозможности контроля процессов, происходящих внутри машины, когда чувствительности датчика вибраций недостаточно

Кроме нагрузок, воспринимаемых подшипниками качения, для оценки их работоспособности следует выполнять диагностику проскальзывания тел качения при работе подшипникового узла. Данная диагностика особенно актуальная для подшипниковых узлов многорежимных изделий, когда для введения мероприятий, направленных на обеспечение работоспособности подшипников, следует знать, на каком режиме реализуется проскальзывание тел качения.

Наиболее близким к изобретению является способ диагностики путем измерения и анализа параметров электрического сигнала тензорезисторов измеряющих деформацию кольца, установленных на наружном кольце подшипника, сравнения их величин с данными полученными на эталонной установке, при этом для тензорезисторов выполняется градуировка усилий (изобретение №2789616, МПК G01M 13/04 опубл. 06.02.2023). Оценка действующих нагрузок выполняется на рабочих частотах вращения подшипника. Недостатком данного способа является отсутствие возможности определения появления дефекта, связанного с проскальзыванием тел качения, который в дальнейшем может привести к выходу из строя узла, в который монтируется подшипник качения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является повышение надежности работы подшипников качения, за счет своевременного определения проскальзывания тел качения, и проведения необходимых превентивных мер по его исключению.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе диагностики проскальзывания тел качения в подшипнике, путем измерения параметров электрического сигнала тензорезисторов, установленных на наружном кольце подшипника, в отличие от известного, в качестве параметра наблюдения измеряемого электрического сигнала тензорезисторов выбирают значение частоты прокатывания тел качения по кольцу, выполняют спектральный анализ электрического сигнала, вычисляют значение частоты прокатывания тел качения по кольцу при штатной работе подшипника, измеряют и при этом сравнивают значение частоты прокатывания тел качения по кольцу с ее расчетным значением, диагностируется наступление проскальзывания тел качения - если измеренное значение частоты прокатывания меньше ее расчетного значения, соответствующего штатной работе подшипника.

На чертеже показан пример показаний тензорезистора: амплитудно-частотная характеристика электрического сигнала и спектр частот на исследуемом режиме.

Способ осуществляется следующим образом.

Проводят расчет значения частоты прокатывания тел качения по кольцу на исследуемом режиме. Далее на наружном кольце подшипника устанавливают тензорезисторы. Подшипник с тензорезисторами монтируют в механизм. При испытаниях механизма фиксируют показания электрического сигнала с тензорезисторов, проводят спектральный анализ и измеряемые тензорезисторами значения частоты прокатывания тел качения по кольцу сравнивают со значением, соответствующим расчетному значению прокатывания тел качения при штатной работе подшипника. Если фактическое значение частоты прокатывания тел качения по кольцу меньше, чем расчетное значение, соответствующее штатной работе подшипника, то диагностируют наступление проскальзывания тел качения и принимают необходимые меры по его исключению.

Пример

Проводят расчет по формуле (1) для определения f_н - значения частоты прокатывания тел качения по наружному кольцу на исследуемом режиме при штатной работе подшипника:

, (1)

где f_вр - частота вращения подвижного кольца относительно неподвижного;

d_TK - диаметр тела качения;

d_C - диаметр окружности, проходящей через центры тел качения (диаметр сепаратора);

α - угол контакта тел и дорожек качения;

z - число тел качения.

Во время работы механизма записывают показания электрического сигнала с тензорезистора, расположенного на кольце подшипника, на контрольно-измерительную аппаратуру, проводят спектральный анализ на исследуемом режиме и определяют фактическое значение частоты прокатывания тел качения (чертеж). Если измеренное значение меньше ее расчетного значения то диагностируется проскальзывание тел качения, что недопустимо.

Использование данного способа диагностики дефекта проскальзывания тел качения в подшипнике позволяет его идентифицировать на ранних стадиях.

Таким образом, данное техническое решение позволяет повысить надежность работы подшипников качения за счет раннего выявления дефекта, связанного с проскальзыванием тел качения.

Изобретение относится к способу диагностики технического состояния подшипников качения и может найти применение во всех узлах механических систем, имеющих подшипники качения. В способе путем измерения параметров электрического сигнала тензорезисторов, установленных на наружном кольце подшипника, в качестве параметра наблюдения измеряемого электрического сигнала тензорезисторов выбирают значение частоты прокатывания тел качения по кольцу. При этом выполняют спектральный анализ электрического сигнала, вычисляют значение частоты прокатывания тел качения по кольцу при штатной работе подшипника, измеряют и при этом сравнивают значение частоты прокатывания тел качения по кольцу с ее расчетным значением. Диагностируется наступление проскальзывания тел качения, если измеренное значение частоты прокатывания меньше ее расчетного значения, соответствующего штатной работе подшипника. Технический результат заключается в повышении надежности работы подшипников качения. 1 ил.

Способ диагностики проскальзывания тел качения в подшипнике путем измерения и анализа параметров электрического сигнала тензорезисторов, установленных на наружном кольце подшипника, отличающийся тем, что в качестве параметра наблюдения измеряемого электрического сигнала выбирают значение частоты прокатывания тел качения по кольцу, выполняют спектральный анализ электрического сигнала, вычисляют значение частоты прокатывания тел качения по кольцу при штатной работе подшипника, измеряют и при этом сравнивают значение частоты прокатывания тел качения по кольцу с ее расчетным значением, диагностируется наступление проскальзывания тел качения, если измеренное значение меньше ее расчетного значения, соответствующего штатной работе подшипника.