Устройство для контроля состояния подшипников Советский патент 1988 года по МПК G01M13/04 

-

Изобретение относится к конт- рольно- измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле сборочных узлов, в частности подшипников качения. Цель - повьипение точности контроля путем снижения по грешностей, связанных с флуктуациями переходного сопротивления токосъем- г ника. От генератора переменного тока 10 через первый трансформатор (Т) 6 в вале 3 и контролируемом подшипнике 1 индуцируется ток. Величина тока контролируется Т 7 и токовым детек тором (Д) И. Падение напряжения на контролируемом подшипнике I снимает ся с помощью токосъемника 13 и подается на вход Д 12 напряжения. На первый вход измерителя 14 отношения подается выходное напряжение токового Д П непосредственно, а на второй выходное напряжение Д 12 напряжения через температурно« зависимый дели тель. Измеритель 14 отношения форми рует цифровой эквивалент отношения падения напряжения на подшипнике к протекающему через него току и передает его на регистратор 15. Токосъем- 5 S с &

ttT lifar

Фю.}

144

ник перенесен в высокоомную цепь из-- мерения падения напряжения на подшип- инке. Контроль состояния подшипника качения осуществляется по отношению падения напряжения на нем к величине протекающего через негр тока. Каждый

1

Изобретение относится к контроль- но--измерительной технике и может быть использовано при наразрушающем конт- роле сборочных узлов, в частности подшипников качения.

Цель изобретения повьщ1ение точ- ности контроля путем снижения погреш-- ностей, связанных с флуктуациями пе--- реходного сопротивления токосъемника

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 эквива-- лентная схема устройства.

Устройство для контроля состояния подшипников содержит контролируемый подшипник I качения, внутреннее кольцо 2 которого.закреплено на валу 3, а наружное 4 - в корпусе 5, первый 6 и второй 7 трансформаторы, магнито-- проводы 8 и 9 которых соосны с валом 3, причем последний является одной из обмоток каждого из трансформаторов 6 и 7, генератор 10 переменного тока, выход которого соединен с первичной обмоткой первого трансформатора 6, токовый детектор 11, вход которого подключен к вторичной обмотке второго трансформатора 7, детектор 12 напря- Женин, вход которого соединен с валом 3 через токосъемник 13, последователь но соединенные измеритель I4 отношений и регистратор 15, первый вход измерителя 14 отношений соединен с выходом токового детектора П непосредственно, а второй - с выходом детектора 12 напряжений через постоян ный резистор 16, ас корпусом 5 - через температурно зависимый резистор 17.

Токовый детектор 11 содержит one- рационный усилитель 18, неинвертиру- ющий вход которого соединен с корпусом 5, а инвертирующий - с вторичной обмоткой второго трансформатора 7 непосредственно и со своим выходом

из магнитопроводов Т 6 и 7 выполнен в виде двух полуколец, на одном из которых размещена первичная обмотка Т 6 или вторичная обмотка Т 7, что обеспечивает закрепление обоих Т на вялу 3 без разборки узла. 2 ил.

Ш

20

|5 25 зо

Q

5

через параллельно соединенные резистор 19 н диод 20.

Детектор 12 напряжения содержит операционный усилитель 21, неинверти рующий вход которого соединен с токосъемником 13 непосредственно, а инвертирующий - с корпусом 5 через резистор 22 и со своим выходом через параллельно соединенные резистор 23 и диод 24.

Для удобства закрепления трансформаторов 6 и 7 на валу 3 без разборки узла каждый из магнитопроводов 8 и 9 выполнен в виде двух полуколец, на одном из которых расположена первичная обмотка трансформатора 6 или вторичная обмотка трансформатора 7.

Устройство работает следуюдцим образом.

Генератор 10 переменного тока вырабатывает напряжение заданной частоты (порядка 0,1-1 МГц) и амплитуды, которое подается на первичную обмотку первого трансформатора 6. Под действием электродвижущей силы, наведенной во вторичной обмотке первого трансформатора 6, которой является вал 3, контролируемый подшипник 1, корпус 5 и неконтролируемые элементы, электрически подключенные между валом 3 и корпусом 5, например второй подшипник зубчатая пара и другие, начинает протекать ток I, величина которого определяется комплексным сопротивлением Zp контролируемого подшипника и комплексным сопротивлением Z неконтролируемых элементов.

Величина тока I, протекающего по валу 3 и контролируемому подшипнику 1, контролируется с помощью второго трансформатора 7, электродвижущая си ла на вторичной обмотке которого равна

Е где L

i(JMI jnULfll,

индуктивность первичной об мотки трансформатора 7; п - число витков во вторичной обмотке трансформатора 7; М - взаимная индукция. Входная электродвижущая сила и выходное напряжение U, операционного усилителя 18 токового детектора II связаны соотношениями

У:У . и -и- V

j, и, и. . о, ,

ОС

де L - индуктивность вторичной об- мотки трансформатора 7, рав2.

и,.

ОС

ная п

напряжение на инвертирующем входе усилителя 18; коэффициент усиления усилителя 18 бея обратной связи;, сопротивление обратной связи, равное нулю при отрицательной полуволне выходного напряжения усилителя 18 и Z К,д . где R ,а величина сопротивления резистора 19, при положительной полуволне.

Поскольку модуль усиления усилитея 18 достаточно велик

Zoc

К

01

У 1 +

V

IUL

13

во всем диапазоне рабочих частот, для 35 постоянной соc i являющей токового детектора 1

и,

Падение напряжения на контролируемом подшипнике 1 через токосъемник 13 подается на высокоомный неинвертиру- ющий вход усилителя 2 детектора 12 напряжения. Выходное напряжение этого усилителя равно

г

IZ,

ог

вх

де К, - коэффициент усиления усилителя 21 без обратной связи; переходное сопротивление токосъемника 13; входное сопротивление усилителя 21 по неинвертирующему входу;

ОС г

величина сопротивления резистора 22 между инвертирующим входом усилителя 21 и корпусом 5;

сопротивление обратной связи, равное нулю при отрицательной полуволне на выходе усилителя 21 и

2: R

ti

сс, где Rjj величина

Так как соотношения

сопротивления резистора 23, для положительной полуволны, обычно всегда выполняются

/ Ко.

1 +

Zoc „

р

Z

22

ДЛЯ ПОСТОЯННОЙ составляющей сигнальном входе измерителя шений можно записать

1

на 1А

втором о т но-

г

i|(,

V.2i R. ,,

25

30

где

р

&

И R

17

величины coripc - явлений постояимого резистора 1 6 и температур. но-зависимого резистора 17 соответственно.

Измеритель 14, выполненный в виде аналого-цифрового интегрирующего преобразователя, формирует цифровой эквивалент отношения

i,/u, . п ..Li-|i «i Л|„ 1 tV 56 , л (

19

ЧГ

40

45

35

И передает его на вход регистратора 15 для регистрации.

Таким образом, регистрируемая величина Zj5 с точностью до постоянног множителя, легко учитываемого при начальной настройке прибора, равна комплексному сопротивлению Z контролируемого подшипника 1 качения.

Температурная зависимость удельной электропроводности смазки подшипника корректируется соответствующим выбором величин сопротивлений резисторов 16 и 17 и температурного ° коэффициента резистора 17.

Величина погрешности контроля, равная для известного устройства

пр Z,j

/2.

И реально составлякнцая 10-15% при применении металлических клк ртутных токосъемников, падает до значения

О Z, /Zgx

аг. г