Устройство для диагностики подшипников качения Советский патент 1988 года по МПК G01M13/04 

cpue.i

Изобретение относится к машино- 4троению и может быть преимутцественно использовано для диагностики подшип- инков качения.

Целью изобретения йвляется повы- фение точности и надежности контроля.

На фиг,1 изображена блок-схема устройства для диагностики подщипни- ов качения; на фиг.2 - блок-схема дифференциального амплитудного дискриминатора и связи его с другими блоками устройства на фиг.З - схема лычитания. .

ля 2 подается на фильтр 3, позволяющий выделять в полосе частот от 20 ;до 200 кГц наиболее информативную по- лосу частот сигналов от влияния факторов дефектности подшипников. Отфильтрованный сигнал поступает на детектор 6 уровня сигналов, который производит индикацию уровня, и на вход амплитудного дискриминатора А, который пропускает все виброакустические сигналы подшипника, превьшюющие по амплитуде уровень собственных шумов измерительной аппаратуры. Затем сиг

Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано для диагностики подшипников качения. Цельповышение точности и надежности контроля. Сигнал с преобразователя 1 через усилитель 2 поступает на фильтр 3, вьзделяющий информативную полосу частот. С помощью дискриминатора 4 и блока 5 счета определяют общее количестг- во импульсов. Детектор 6 производит индикацию уровня сигналов. Сигнал с фильтра 3 через дифференциальный амплитудный дискриминатор 7, блок 8 счета, цифроаналоговый преобразователь 9, пиковый детектор 10 поступает на индикатор 11 параметров подшипника. Регистратор 12 фиксирует амплитудное распределение сигналов. 3 ил.

сов, который подсчитывает общее число импульсов (TN). Одновременно с выхода фильтра 3 сигнал поступает на

1 Устройство для диагностики подтип- 15 л в виде импульсов поступает на- 1|1иков качения содержит последователь- вход первого блока 5 счета импуль- соединенные преобразователь 1 виб- оакустических сигналов, усилитель 2, Ьильтр 3, амплитудный дискриминатор 4 I первый блок 5 счета общего количе- 20 входы дискриминаторов 16 и 17 диффе- :тва импульсов, детектор 6 уровня сиг- ренциального амплитудного дискри- чалов, подключенный к выходу фильт- минатора 7. Опорное напряжение (поза 3, последовательно соединенные РОГ) дискриминатора 16 нижнего уровня поступает от генератора 13 линей- 25 но изменяющегося напряжения, а опорное напряжение дискриминатора 17 верхдиффереН1диальный амплитудный дискриминатор 7 с регулируемыми порогами дискриминации, второй блок 8 счета импульсов в узком коридоре .амплитуд, Ь 1фроаналоговый преобразователь 9, пиковый детектор 10 и индикатор 11 па- раметра диагностирования подшипни- 30 ков, регистратор 12 амплитудного распределения сигналов, подключенный к выходу цифроаналогового преобразователя 9, К входу развертки регистра 12

подключен генератор 13 дифференциаль- 5 Дискриминатора 17 верхнего уровня |Ного дискриминатора 7, который содер- равно ,,,j Ug;,,,, 0,1U, жит упомянутый генератор 13 линейно изменяющегося напряжения, схему 14 ре ;гулировки коридора амплитуд, сумма- iTop 15, дискриминатор 16 нижнего уров-40 ступают на схему 18 вычитания. На эту ня, дискриминатор 17 верхнего уровня же схему поступают и импульсы, выра- и схему 18 вычитания, содержащую ж,а;у- ;щнй мультивибратор 19, триггер 20 и ; схему 21 совпадения И-НЕ. При этом к второму входу пикового детектора 10 подключён генератор 13 дифференциального дискриминатора 7, а выход первого блока счетча 5 импульсов соединен с входом сброса второго блока 8 счета импульсов в узком кори- Q доре амплитуд.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1, например, пьезонего уровня поступает от сумматора 15, который суммирует нa Ipяжeниe генератора 13 и напряжение Иц коридора амплитуд, задаваемое схемой 14 коридора амплитуд, например, Uy 0,1U, где и - уровень сигнала по инди- . катору детектора 6 уровня сигналов. Таким образом, опорное напряжение

Импульсы, вьфаботанные дискриминатором 16 нижнего уровня, от амплитуды виброакустического сигнала поботанные дискриминатором 17 верхнего уровня, от амплитуд сигнала, пре- вьшающих опорное напряжения Uj ,j

45 Bbwii вычитания обеспечивает получение на ее выходе числа импульсов N в узком кортедоре амплитуд, равном, например, 0,1U. Генератор 13 линейно изменяющегося напряжения позволяет перемещать этот коридор от минимальных до максимальных значений амплитуд, обеспечивая , получение амплитудного распределения (числа импульсов N в разньк коридоэлектрический преобразует механичес- рах). С выхода дифференциального кие импульсы вибрации, поступающие дискриминатора 7 импульсы N поступа-

ют на вход второг о блока 8 счета импульсов, который подсчитьшает число

от подшипника, в электрические сигналы, которые поступают на вход усилителя 2. Сигнал с выхода усипитеимпульсов N,4 в узКом корнцоре амплисов, который подсчитывает общее число импульсов (TN). Одновременно с выхода фильтра 3 сигнал поступает на

л в виде импульсов поступает на- вход первого блока 5 счета импуль- входы дискриминаторов 16 и 17 диффе- ренциального амплитудного дискри- минатора 7. Опорное напряжение (поРОГ) дискриминатора 16 нижнего уровня поступает от генератора 13 линей- но изменяющегося напряжения, а опорное напряжение дискриминатора 17 верхнего уровня поступает от сумматора 15, который суммирует нa Ipяжeниe генератора 13 и напряжение Иц коридора амплитуд, задаваемое схемой 14 коридора амплитуд, например, Uy 0,1U, где и - уровень сигнала по инди- . катору детектора 6 уровня сигналов. Таким образом, опорное напряжение

Дискриминатора 17 верхнего уровня равно ,,,j Ug;,,,, 0,1U, ступают на схему 18 вычитания. На эту же схему поступают и импульсы, выра-

Импульсы, вьфаботанные дискриминатором 16 нижнего уровня, от амплитуды виброакустического сигнала поДискриминатора 17 верхнего уровня равно ,,,j Ug;,,,, 0,1U, ступают на схему 18 вычитания. На эту же схему поступают и импульсы, выра-

ботанные дискриминатором 17 верхнего уровня, от амплитуд сигнала, пре- вьшающих опорное напряжения Uj ,j

Bbwii вычитания обеспечивает получение на ее выходе числа импульсов N в узком кортедоре амплитуд, равном, например, 0,1U. Генератор 13 линейно изменяющегося напряжения позволяет перемещать этот коридор от минимальных до максимальных значений амплитуд, обеспечивая , получение амплитудного распределения (числа импульсов N в разньк коридоимпульсов N,4 в узКом корнцоре амплиU2393С вытуд по всему спектру амплитуд. хода первого 5 блока счета импульсов сигнал поступает на вход сброса второго блока 8 счета импульсов. Сброс блока 8 счета происходит при перепол- нении первого блока 5 счета, который подсчитывает общее число импульсов IN, поэтому на выходе второго блока 8 счета формируется число, про- порциональное отношению числа импульсов N в коридоре амплитуд к общему

числу импульсов , т.е.

- %20

25

При этом схема 18 вычитания работает g следующим образом. Запуск триггера 20 схемы 18 вычитания осуществляется передним фронтом импульса, выработанного дискриминатором 16 нижнего уровня, приводя триггер к 1, а задний фронт этого же импульса запускает ждущий мультивибратор 19, который вырабатывает короткий импульс длительностью 1-2 МКС постоянной амплитуды, Задний фронт короткого импульса, выработанного ждущим мультивибратором 19, служит для возврата тригге-. ра 20 к О,

Выходные импульсы ждуЬ1его мультивибратора 19 и триггера 20 поступают на схему 21 совпадения И-НЕ,При совпадении во времени импульсов (1) ждущего мультивибратора и триггера на выходе схемы И-НЕ получается О при несовпадении - 1,Совпадение 1 возможно, когда сигнал находится внутри заданного коридора амплитуд. Для счета числа амплитуд сигнала, попавших в узкий коридор, производится инвертирование О и 1. и подача им- Q пульсов на второй блок 8 счета. Таким образом, блок 8 счета вьщает число, пропорциональное отношению числа им30

ti II

35

параметра ( технического состояния подшипника осуществля ется автоматически посредством пикового детектора 10 и индикатора 11 под управлением сигнала генератора 13 линейно изменяющегося напряжения. Ге нератор 13 задним фронтом своего сиг нала запускает ждущий ьгультивибратор (не п ;казан) пикового детектора 10, которьй вырабатьшает л оро ткий импуль сброса пикового детектора 10 (в конце, предыдущего цикла измерения) до выходного напряжения пикового детектора, равного нулю. Затем генератор 1 подает линейно увеличивающееся напря жение на входы дифференциального дис криминатора 7 (фиг.2), тем самым на вход пикового детектора 10 поступает с выхода блока 9 скачкообразно увели чивающееся напряжение;. Увеличение этого напряжения Л происходит пропорционально увеличению частоты амп /Nk Ч

литуд () по узким коридорам амплитуд. Увеличивающимся напряжением Ugyj, 2 заряжается запоминающий конденсатор (не показан) пикового детектора 10. Заряд происходит до максималь ного значения напряжения ( tK

В дальнейшем происходит уменьшение напряжения Ug(амплитудное распре- деление происходит по кривой Гаусса) а пиковый детектор 10 запоминает

максимальное значение

гЬ.

,т

V«4 N те

пульсов N в узком коридоре амплитуд

имевшее место за данный цикл измерения параметра оценки технического состояния подшипника. Максимальное

..,. .. „ j -.„..„„ значение напряжения U,,... , пропор- к общему числу импульсов ZN по всему . выхэ спектру амплитуд сигнала, Цифроанало- говый преобразователь 9 преобразует данные блока 8 счета в аналоговую величину для дальнейшего вывода результатов на регистратор 12 и вход g пикового детектора 10, Регистратор 12, в качестве которого может быть использован осциллограф, регистрирует распределение амплитуд сигнала по уз/NK ч циональное ()р , сохраняется на

выходе пикового детектора 10 и на индикаторе 11 до момента появления импульса сброса пикового детектора. Далее описанный цикл измерения (инди кации) параметра оценки состояния по шипника автоматически повторяется. Предлагаемое устройство позволяет

КИМ коридорам амплитуд U , 0,1иш1И повысить точность и надежность диаготображает амплитудное распределение на экране для дополнительного визуального контроля состояния подшипника. Определение же значения

ностирования подшипников качения, так как учитывает статистический характер виброакустических сигналов подшипников, давая значительно мень23931

20

25

g

Q30

35

параметра ( технического состояния подшипника осуществляется автоматически посредством пикового детектора 10 и индикатора 11 под управлением сигнала генератора 13 линейно изменяющегося напряжения. Генератор 13 задним фронтом своего сигнала запускает ждущий ьгультивибратор (не п ;казан) пикового детектора 10, которьй вырабатьшает л оро ткий импульс сброса пикового детектора 10 (в конце, предыдущего цикла измерения) до выходного напряжения пикового детектора, равного нулю. Затем генератор 13 подает линейно увеличивающееся напряжение на входы дифференциального дис- криминатора 7 (фиг.2), тем самым на вход пикового детектора 10 поступает с выхода блока 9 скачкообразно увеличивающееся напряжение;. Увеличение этого напряжения Л происходит пропорционально увеличению частоты амп /Nk Ч

литуд () по узким коридорам амплитуд. Увеличивающимся напряжением Ugyj, 2 заряжается запоминающий конденсатор (не показан) пикового детектора 10. Заряд происходит до максимального значения напряжения ( tK

В дальнейшем происходит уменьшение напряжения Ug(амплитудное распре- деление происходит по кривой Гаусса), а пиковый детектор 10 запоминает

максимальное значение

гЬ.

,т

V«4 N те

значение напряжения U,,... , пропор- . выхэ

/NK ч циональное ()р , сохраняется на

выходе пикового детектора 10 и на индикаторе 11 до момента появления импульса сброса пикового детектора. Далее описанный цикл измерения (индикации) параметра оценки состояния подшипника автоматически повторяется. Предлагаемое устройство позволяет

ностирования подшипников качения, так как учитывает статистический характер виброакустических сигналов подшипников, давая значительно меньший разброс значений регистрируемого па1| аметра оценки технического состояния подшипников.

Формула, изобретения

jУстройство для диагностики подтипНИКОВ качения,содержащее последовательно соединенные преобразователь ви(1роакустических сигналов, усилитель, фильтр, амплитудный дискриминатор и первый блок счета общего количества импульсов, детектор уровня сигналов, подключенный к выходу фильтра, и 1)егистратор, отличающее- с )г тем, что, с целью повышения точно |:т и и надежности контроля,

снабжено последовательно соединенными дифференциальным амплитудным дискриминатором с регулируемыми порогами дискриминации, вторым блоком счета импульсов, цифроаналоговым преобразователем и пикЪвым детектором, второй вход которого подключен к второму выходу генератора дифференциального дискриминатора и входу регистратора, и индикатором, при этом вход дифференциального амплитудного дискриминатора подключен к выходу фильтра, выход первого блока счета импульсов соединен с вторым входом второго блока счета импульсов, а выход цифроаналогового преобразователя сое(риг2