Способ регистрации начальной стадии разрушения подшипников качения при ресурсных испытаниях на долговечность и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к технике ресурсных испытаний машин и механизмов и может быть использовано в подшипниковой промышленности для регистрации начального момента разрушения исследуемого изделия при установлении его долговечности, а также непрерывного диагностирующего контроля за состоянием подшипниковых узлов бортовых систем транспортных средств в процессе их эксплуатации.

Цель изобретения состоит в повышении надежности определения при ресурсных испытаниях перехода подшипника качения в стадию разрушения и повышение за счет этого достоверности информации о его потенциальной долговечности.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Способ заключается в том. что ударные импульсы от дефектов начального разрушения, маскируемых фоном шумовой помехи, подвергают комплексному воздействию амплитудной, фазовой и временной селекции, причем амплитудную селекцию полезного сигнала осуществляют путем динамической фильтрации, а устройство, осуществляющее предлагаемый способ,выполнено в виде системы амплитудной, фазовой и временной селекции.

Устройство состоит из фазового селектора, содержащего два согласующих пред- усилителя 1 и 2 с элементом 3 балансировки их коэффициентов усиления, каскада 4 вычитания сигналов с индикатором 5 баланса; дискретного аттенюатора 6, амплитудного селектора, состоящего из динамического шумопонижающего фильтра 7, временного селектора, содержащего счетчик 8 числа ударных импульсов и таймер 9, узла 10 управления испытательной машины, входных шин 11 и 12, измерительных датчиков 13 и 14, при этом измерительные датчики 13 и 14 установлены на исследуемых подшипниках 15 и 16 и подсоединены к входным шинам 11 и 12 соответственно, которые соединены также соответственно со входами предуси- лителей 1 и 2, на другие входы которых подсоединен элемент 3 балансировки их коэффициентов усиления, выходы предуси- лителей 1 и 2 соединены с каскадом 4 вычитания сигналов, с которым связан индикатор 5 баланса. Фазовый селектор через дискретный аттенюатор б подключен к входу динамического шумопонижающего фильтра 7, который подключен к счетчику 8 числа ударных импульсов, который своим выходом связан с узлом 10 управления испытательной машины, а входом - с таймером 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом ресурсных испытаний на оба конца приводного вала испытательной машины устанавливаются исследуемые подшипники 15 и 16. К неподвижно закрепленным в станине машины наружным кольцам этих подшипников подводят акустические шумы пьезодатчика 13 и 14, В процессе работы технологического стенда механизм испытательной машины возбуждает мешающие акустические колебания, оказывающие маскирующее действие на сигналы от зарождающихся дефектов Мешающие колебания работающего механизма, преобразованные пьезодатчиками 13 и 14 в электрические сигналы, в противофазе подают через согласующие предусилители 1 и 2 на каскад 4 сравнения, в котором осуществляется их взаимная компенсация. В дальнейшем, в процессе ресурсных испытаний, усталостное разрушение исследуемы/, подшипников 15 и 16 начинает проявляться в виде выкрашивания материала дорожек колец и тел качения С развитием

дефекта наблюдается систематический рост уровня амплитуды сигнала от дефекта и этот прирост выходит за рамки доверительного интервала; устанавливаемого аттенюатором 6 Сигналы превышения порогового

0 уровня, наличие которых дает основание рассматривать механизм подшипника как находящийся в состоянии начального разрушения, беспрепятственно канализируются по одному из каналов через фазовый

5 селектор к входу амплитудного селектора, Полезный сигнал поступает в сопровождении помех от вращающихся подшипников 15 и 16 а сиде виОроз,;устических и ударных колебаний, генерируемы;; некруглостью,

0 шероховатостью ч прочими отклонениями в конструкции пода ипнчксв В динамической фильтре 7 амплитудного селектора эти томехи в достаточной степени ослабляются. Основой динамического фильтра является

5 управляемый фильтр низких частот второго порядка. Уменьшение помех на выходе фильтра в широкой полосе частот достигает 15 дБ, в области высоких частот - превышает 30 дБ. Когда чсе на динамический фильтр

0 7 одновременно поступают ч импульсные сигналы ударов от зарождающихся дефек- юе.чо реакция системы фильтра оказывается недостаточной для их Подавления: короткий импульс практически блокирует

5 работу системы, в результате чего импульсный сигнал от зарождающегося дефекта проходит через фильтр без осуществленных изменений, При уровне входного сигнала порядка минус 50 дБ, время реакции состав0 ляет 1 мс. Этого оказывается достаточно для того, чтобы обеспечить прохождение импульсов без существенного искажения. Второй каскад селектора образует амплитудный ограничитель со статическим поро5 гогч, с которого однополярный сигнал поступает на временной селектор, состоящий из счетчика 8 по модулю 10 и узла 1-0, соединенных между собой последовательно и управляемых таймером 9. Таймер отрегуО лирован на время 10 мин. Работа временного селектора основана на принципе накопления определенной последовательности импульсов в заданный промежуток времени. Если в течение этого времени не

5 набирается 1000 импульсов, то в системе происходит отброс накопленной информации и она вновь переводится в состояние приема новой последовательности импульсов. При этом предполагается, что их формирований происходит вне механизма

исследуемых подшипников. Возникновение дефекта в механизме подшипников при вращении шпинделя испытательной машины (2000 - 25000 об. мин) позволяет до истечения заданного времени набрать установленное число импульсов, в результате чего выработанный сигнал через узел 10 управления выключает из сети испытательную машину, на чем технологический процесс считают завершенным.

Использование предлагаемого способа регистрации начальной стадии разрушения подшипников качения при ресурсных испытаниях на долговечность и устройство его осуществления в составе испытательной машины позволяют резко повысить надежность определения состояния перехода исследуемого подшипника в стадию разрушения и тем самым повысить достоверность информации о его долговечности.

Формула изобретения 1. Способ регистрации начальной стадии разрушения подшипников качения при ресурсных испытаниях на долговечность, заключающийся в том, что осуществляют амплитудную селекцию и анализируют ударные акустические импульсы, следующие с частотами прокатывания тел качения по местам выкрашивания, отличающий- с я тем, что. с целью повышения надежности определения перехода состояния исследуемого подшипника качения в стадию разрушения, ударные импульсы подвергают комплексному воздействию амплитудной селекции, при которой динамически фильтруют шумы фазовой селекции, при которой взаимно компенсируют помехи, и временной селекции, при которой анализируют сигнал по установленному числу ударных импульсов в заданный промежуток времени.

2. Устройство для регистрации начальной стадии разрушения подшипников качения при ресурсных испытаниях на долговечность, содержащее амплитудный селектор ударных импульсов, отличающееся тем, что оно снабжено фазовым амплитудным и временным селекторами, соединенными между собой последовательно, причем фазовый селектор выполнен в виде вычитающего устройства, амплитудный селектор - в виде динамического шумо- понижающего фильтра, а временной селектор - в виде счетчика ударных импульсов, управляемых таймером,

Изобретение относится к технике ресурсных испытаний машин и механизмов и может быть использовано в подшипниковой промышленности для регистрации начального момента разрушения иследуемого изделия при установлении его долговечности, а также непрерывного диагностирующего контроля за состоянием подшипниковых узлов бортовых систем транспортных средств в процессе их эксплуатации. Цель изобретения - повышение надежности определения при ресурсных испытаниях перехода подшипника качения в стадию разрушения и повышение за счет этого достоверности информации о его потенциальной долговечности. Способ заключается в амплитудной селекции и анализе ударных акустических импульсов, следующих с частотами прокатывания тел качения по местам выкрашивания. Для повышения надежности определения перехода подшипника в стадию разрушения ударные импульсы от дефектов начального разрушения, маскируемые фоном шумовой помехи, подвергают комплексному воздействию амплитудной, фазовой и временной селекции. Устройство для осуществления способа выполнено в виде комплексной системы, содержащей амплитудный, фазовый и временной селекторы. Фазовый селектор выполнен в виде вычитающего устройства, амплитудный селектор - в виде динамического шумопонижающего фильтра, а временной селектор - в виде счетчика ударных импульсов, управляемого таймером. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.