Устройство диагностики состояния подшипников Советский патент 1987 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к измерительной технике и диагностике машин и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и скольжения.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия диагностики, а также расширение диапазона скоростей и нагрузок подшипников при ди- агностике.

На чертеже изображено устройство диагностики состояния подшипников.

Устройство содержит генератор 1, первый выход которого соединен с бесконтактным токосъемником 2, исследуемым подшипником 3 и индуктивностью 4. Параллельно индуктивности 4 подсоединен конденсатор 5, обеспечивающий с ней резонанс на частоте генера- тора 1. Параллельно индуктивности 4 подсоединен предусилитель 6, выход которого подсоединен к посоедователь- но соединенным многожильному устройству 7, полосовому усилителю 8, де- тектору 9 огибающей и первым входом измерительного устройства 10.

Второй выход генератора 1 через амплитудный детектор 11 подсоединен к первому входу дифференциального усилителя 12. Выход детектора 9 огибающей через низкочастотный фильтр 13 подсоединен к второму входу дифференциального усилителя 12, выход которого подсоединен к вторым входам мно- жительного устройства 7 и измерительного устройства 10.

Устройство работает следующим образом.

С первого выхода генератора 1 нап- ряжение величиной порядка 0,1 В и частотой порядка нескольких сотен килогерц через токосъемник 2 и подшипник 3 подается на параллельный резонансный контур, состоящий из ин- дуктивности 4 и конденсатора 5. Величина емкости токосъемника 3 и конденсатора 5 выбирается на один-два порядка больше емкости подшипника 3, диоды детекторов 9 и 11 выбираются одного типа, напряжения на их выходах примерно одинакового уровня, а коэффициент гтередачи замкнутой цепи значительно больше единицы. Низкочастотный фильтр 13 представляет собой интегрирующую цепочку с постоянной времени 1-5 с. Постоянная времени детектора 9 на два порядка меньше пс стоянчстй времени фильтра 13. При

выполнении такил условий обеспечивается стабильность устройства и получаются такие информативные сигналы

II к С1 + -2.1 и, К, U + ,

(1)

- напряжение на выходе детектора 9;

- среднее значение и амплитуда изменения емкости подшипника;- постоянный множитель.

U,, к; --е-и..

(2)

где U2 - напряжение на выходе дифференциального усилителя 12; С - емкость конденсатора 5; С„ - емкость подшипника 3; Q - добротность резонансного

контура;

К - постоянный множитель; Up - выходное напряжение генератора 1.

Подставляя в выражение (2) величину емкости подшипника

К

где К - постоянный коэффициент; d - толщина пленки смазки, получаем

UrK, - d.

Формулы (1) и (3) получены таким образом. Напряжение на втором входе дифференциального усилителя 12

,. К, tv-Ky-u,- к,-Ку-к з ,

где К| - модуль коэффициента передачи контура;

К - коэффициенты передачи соответствующих блоков-.

С другой стороны, напряжение на выходе дифференциального усилителя 12

и, (и, к„ - и ) к,,

где К|2 и Kj, - коэффициенты передачи дифференциального усилителя 12 и амплитудного детектора 1 1.

Из последних двух выражений с учетом принятых условий и получается формула (3). Этот коэффициент передачи К. цепи контур - подшипник

ZK

.

где Ъ - комплексное сопротивление

контура; Z - емкостное сопротивление

подшипника;

г - сопротивление индуктивности. После несложных преобразований при резонансе получаем

W I I

К.

Формула (1) получается исходя из того, что напряжение на входе множителя обратно пропорционально среднему значению емкости С„ подшипника. Ввиду инерционности фильтра 13 напряжение на выходе детектора огибающнй при наличии переменной составляющей емкости 4 Сг, пропорционально величи- С

С муле (1).

Информативные сигналы в виде, напряжений и и и подаются иа входы измерительного устройства 10, где они измеряются и сравниваются с заданными. Заданные уровни сравнения определяются экспериментально для каждого тира подшипника. По результату срав25

не

Си.

LУстройство диагностики состояния подшипников, содержащее электрическ последовательно соединенные генератор переменного напряжения, бескон- тактнйй токосъемник, индуктивность, к которой подключен предусилитель, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности и быстродействия диагностики, а также расширения диапазона скоростей и нагрузок подшипников при диагностике, оно снабжено конденсатором, соединенным параллельно с индуктивностью для обеспечения резонанса на частоте генератора, последовательно соединенны ми множительным устройством, первый вход которого подсоединен к выходу предусилителя, полосовым усилителем, детектором огибающей и измерительным

что соответствует фор- an „,.

устройством, а также дифференциальзс

ч

ным усилителем, к первому входу кото рого через амплитудный детектор подсоединен второй выход генератора переменного напряжения, ко второму через низкочастотный фильtp - выход детектора огибающей, а к выходу - вторые входы множительного и измерительного устройств.

0

5

0

5

нения принимается решение о состоянии подшипника.

Таким образом, устройство позволяет повысить точность и быстродействие процесса диагностики, расширить диапазон скоростей и нагрузок подшипника при диагностике.

Формула изобретения

Устройство диагностики состояния подшипников, содержащее электрически последовательно соединенные генератор переменного напряжения, бескон- тактнйй токосъемник, индуктивность, к которой подключен предусилитель, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности и быстродействия диагностики, а также расширения диапазона скоростей и нагрузок подшипников при диагностике, оно снабжено конденсатором, соединенным параллельно с индуктивностью для обеспечения резонанса на частоте генератора, последовательно соединенными множительным устройством, первый вход которого подсоединен к выходу предусилителя, полосовым усилителем, детектором огибающей и измерительным

n „,.

ным усилителем, к первому входу которого через амплитудный детектор подсоединен второй выход генератора переменного напряжения, ко второму через низкочастотный фильtp - выход детектора огибающей, а к выходу - вторые входы множительного и измерительного устройств.

Изобретение относится к измерительной технике и диагностике машин и может быть использовано для диагностики состояния подшипников (П) качения и скольжения. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия диагностики, а также расширение диапазона скоростей и нагрузок П при диагностике. Устройство содержит генератор, который через емкостный токосъемник и емкость П питает параллельный резонансный контур, настроенный на частоту генератора. Напряжение на контуре пропорционально емкости П. Для уменьшения влияния нестабильности напряжения генератора и обеспечения линейного детектирования огибающей усиленного напряжения резонансного контура применена замкнутая схема, включающая множительное устройство, усилитель, детектор огибающей, низкочастотный фильтр и дифференциальный усилитель, на один вход которого в качестве опорного напряжения подается проде- тектированное напряжение генератора. Диагностика осуществляется по величине толщины пленки смазки и по переменной составляющей емкости П. 1 ил. i (Л 00 itsD