Способ прогнозирования остаточного ресурса работы подшипников электродвигателя Советский патент 1990 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для определения скорости износа подшипников и прогнозирования ресурса их работы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 изображена схема оборудования для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - зависимость доли остаточного ресурса от информационного параметра.

Способ осуществляют следующим образом.

Облучают корпус 1 электродвигателя световым лучом от источника 2 света. Интенсивность отраженного луча зависит от коэффициента отражения поверхности корпуса. Если он мал, то на корпус электродвигателя в месте падения луча наклеивается фольга. Отраженный от электродвигателя луч падает на фотоприемник 3, который преобразует свет в электрический сигнал. При включенном электродвигателе, в результате вибраций корпуса, интенсивность отраженного луча также флуктуирует. Флуктуации тока усиливаются полосовым усилителем 4, а затем регулируемым усилителем 5. Регулировка усиления усилителя 5 обеспечивает нормальную работу квадратичного детектора 6. После детектирования сигнал интегрируется в течение 1 с. При таком времени интегрирования регистрируемая дисперсия флуктуации интенсивности луча изменяется.

С интегратора 7 сигнал поступает на узкополосные фильтры 8 и 9, настроенные соответственно на частоту 1 и 10 Гц. Спектральная плотность мощности сигнала измеряется квадратичным вольтметром 10, подключенным поочередно к каждому из фильтров. После измерения по формуле определяется величина информационного параметра tj .

Сущность способа основана на том, что регистрация дисперсии флуктуации интенсивности отраженного луча обеспечивает одновременную регистрацию как стационарных, так и нестационарных вибраций корпуса электродвигателя, Стационарные вибрации корпуса обусловлены двумя основными причинами. Первая - влияние электродинамических сил, создаваемых переменными магнитными полями. Частота этих вибраций близка к удвоенной частоте тока питания. Вторая причина - неуравновешенность вращающейся части. Последняя и обусловлена либо конструктивными недостатками, либо дефектами подшипников. Нестационарная составляющая вибрации проявляется в изменении характеристик вибраций, например величин смещений, виброскорости, виброускорения. Она регистрируется как изменение во времени дисперсии интенсивности отраженного светового луча в регистрируемой полосе частот. В общем случае это совпадает с математическим определением случайного нестационарного процесса. Причиной нестационарности процесса вибраций является износ подшипников, а скорость износа определяет параметры этого процесса.

Экспериментально установлено, что наличие нестационарности приводит к флуктуациям дисперсии флуктуации интенсивности отраженного луча, спектральная плотность мощности которых описывается выражением

S(t)-A/fX О)

где S(f)-спектральная плотность мощности на частоте f;

А, у - постоянные величины, причем у, 2.

Нестационарность процесса вибраций в первую очередь сказывается на величине показателя у . При возрастании скорости износа подшипников показатель у спектра дисперсии увеличивается в пределах 0,1 -2. Такой широкий диапазон изменения показателя у позволяет построить зависимость остаточного ресурса от показателя у .

Для его определения необходимо произвести измерение спектральной плотности мощности по крайней Мере на двух опорных частотах. В качестве таких частот выбраны fi 1 Гц; h 10 Гц. Выбранные частоты, во-первых, обеспечивают достаточно высокую оперативность способа, во- вторых, перекрывают полосу случайных флуктуации частоты ротора.

Спектральные плотности мощности на каждой из опорных частот равны:

S(fi)A/fiX

S(k)A/l2.(2)

Из соотношений (2) следует

S(fi)/S(f2Hf2/fi)y . На основании (3) получаем

lnS(fl)/S(f2) У In(f2/fl)

(3)

(4)

Учитывая, что h - 10 Гц; fi 1 Гц, получаем

inSi/Sio}

у 1п10 {Ь}

в силу соотношения (5) в качестве информационного параметра используется величина

г у In 10 In Si/Sio. (6) Применение предлагаемого способа позволяет установить наличие дефектов в подшипниках электродвигателя и прогнозировать их развитие. Это обеспечивает возможность своевременного ремонта двигателей и безаварийность их работы. Предотвращение аварий обеспечивает значительную экономию материальных средств.

Формула изобретения Способ прогнозирования остаточного ресурса работы подшипников электродвигателя, заключающийся в том, что облучают двигатель световым лучом, измеряют спектральную плотность мощности сигнала и определяют величину остаточного ресурса по величине информативного параметра и эталонной зависимости, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, измеряют спектральную плотность мощности флуктуации дисперсии интенсивности отраженного луча на частотах 1 и 10 Гц, а в качестве информативного параметра используют величину г In {Si/Sio), где Si - спектральная плотность мощности на частоте fi 1 Гц; 5ю

спектральная плотность мощности на частоте f2 Ю ГЦ.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для определения скорости износа подшипников и прогнозирования ресурса их работы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Корпус электродвигателя облучают световым лучом. Измеряют спектральную плотность мощности флуктуаций дисперсии интенсивности отраженного луча. Дисперсию интенсивности отраженного луча измеряют в полосе частот 10 - 20 Гц с центральной частотой, равной чатоте вращения ротора двигателя. Спектральную плотность мощности флуктуаций дисперсии интенсивности отраженного луча измеряют на частотах F 1=1 Гц и F 2=10Гц. В качестве информативного параметра используют величину *98N=LN S 1/S 11, где S 1 и S 10 - спектральная плотность мощности на частотах 1 и 10 Гц соответственно. В ходе ресурсных испытаний ограниченной выборки двигателей устанавливают зависимость *98N от доли израсходованного ресурса. В процессе эксплуатации измеряют величины S 1 и S 10, расчитывают *98N и по эталонной зависимости определяют остаточный ресурс двигателя. 2 ил.

1,0- 0,8.

0,6o,t

о,г

1,0 2,0 3,0 № 5.0 Фиг. 2

Фиг. 1