Способ вибродиагностики подшипников роторных систем Советский патент 1990 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к способам вибродиагностики подшипников ротор ных систем, в которых ротор установ лен на двух шарикоподшипниках, и мо жет быть использовано в приборострое НИИ, авиастроении.

Цель изобретения повышение дос товерности и информативности резуль татов диагностики.

На фиг.1 приведена блок схема устройства для осуществления предла гаемого способа.

Устройство содержит поворотную подставку 1, в корпусах 2 который ус тановлены левый 3 и правый 4 подшип ник исследуемой роторной системы 5, закрепленный на подставке 1 пьезоэлектрический вибронзмерительный преобразователь 6 типа КД 38, усилитель 7 типа У7-1, анализатор 8 спектра модели 2034 и источник 9 питания Поворотная подставка 1 связана с основанием 0 через шарнир 11« На основании 10 закреплены стойки 12-14

00

с креплениями 15, например, в виде винтовых скоб для опоры 16 подставки На выходе усилителя 7 устано.влен переключатель I7 каналов.

Способ осуществляют следующим об разом

Рассчитьшают пределы измеиения рождающих частот с учетом допусков на структурные параметры подшипников Q и величины осевой нагрузки на под шипники по формулам:

г,1 - J& DujcosOt ,-, ,

рсо

СО,

- Rs.L,,. - 1

2Dpu) DO

fj

QDpa DM. cos ci - , i .оТчт 1

2Dp(3D

CO, + «2 ,

где CO, угловая скорость вращения

сепаратора относительно на ружного кольца; COg угловая скорость вращения

сепаратора относительно , внутреннего кольца; tOj угловая скорость вращения

шариков;

Q частота вращения ротора; диаметр окружности, перехо - дящий чер%з центры тел ка чения;

Dgj - диаметр шариков; CZ рабочий угол контакта Угол контакта может быть полу чен из выражения

cos Oio

cos oi -),

|cos O -Kisin0 o + fa)

в зависимости от положения рото pa (направления действия силы веса Р ротора на подшипник) F „ F ± Р где FQ предварительный осевой натяг.

Подставляя в выражение (3) значе ния осевой нагрузки при различных положениях ротора, определяют макси мальное и минимальное значения cosO(.

После этого по формулам (1) с учетом допусков на структурные метры подшипников, частоту вращения ротора и пределов изменения cos рб

15 находят максимальные и минимальные значения порождающих частот 00,, СО.,, (I)

Приведя ротор 5 во вращение в положении, показанном на чертеже, изме

20 ряют вибрацию с помощью преобразователя 6 Спектр вибрации регистрируют в рассчитанных зонах с помощью анализатора 8 спектра в режиме расширения масштаба шкалы частот (гООМ ана25 лиз). По спектру измеряют точные

значения порождающих частот (О,, , СО соответствующие осевой нагрузке на подшипники F „

После этого поворотную подставку

30 1 освобождают из крепления 15 стойки 12, поворачивают на шарнире П против часовой стрелки в сторону стойки 14, что обеспечивает дополнительное осевое нагружение левого подшипника 3, и разгружение правого подшипника .4, Регистрируя спектр в рассчитанных зонах, измеряют значения частот (И. , (02.,3 при новом нагружении подрипни- ков Затем подста вку 1 поворачивают

4Q к стойке 13 и проводят аналогичные измерения.

35

(2)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам вибродиагностики подшипников роторных систем, в которых ротор установлен на двух шарикоподшипниках, и может быть использовано в приборостроении и авиастроении. Цель изобретения - повышение достоверности и информативности результатов диагностики. По допускам на структурные параметры подшипников определяют зоны спектра, вибрации ротора, в которых находятся порождающие частоты. Экспериментально в вычисленных зонах определяют точные значения этих частот, по ним с учетом разбросов структурных параметров подшипников вычисляют зоны спектра, в которых находятся информационные частоты. При трех различных положениях ротора в пространстве с помощью анализатора спектра наблюдают изменение частоты информационных пиков вибрации роторной системы, вызванных дефектами. Дефекты относят к более нагруженному или менее нагруженному подшипнику в зависимости от коэффициентов чувствительности порождающих частот соответствующих спектральных составляющих.

где Гд, безразмерная величина осевого смещения;

(Xfg - начальньй угол контакта; Од - упругое осевое смещение;

+1- D«

где г,и и Гв радиусы профилей дорожек качения наружного и внутреннего колец Рабочий угол контакта oG и осевая нагрузка Рд на подшипник связаны выражением

-(ИЙ°- Г i. (3,

По точнь м значениям порождающих частот, соответствующих различным осевым нагрузкам на подшипники,

рассчитывают зоны, в которых находят- ся информационные частоты присущие диагностируемым дефектам По коэффициентам, с которыми порождающие частоты входят в выражения для информационных, определяют характер изменения последних в зависимости от величины осевой нагрузки

Затем проводят измерения в порядке, аналогичном описанному, и, на- блрздая пики спектра в рассчитанных зонах, измеряют значения информационных частот, соответствующие трем значениям величины нагрузки на подшил-

ник Анализируя величину пиков на этих частотах, оценивают наличие и размер соответствующего дефекта, а по изменению частоты этих пиков при различных нагрузках определяют, в каком (правом или левом) подшипнике присутствует дефект

Например, отклонение продольного профиля дорожки качения вызывает, вибрацию с частотами C0j 2СО| и C0it lAQt

В эти выражения порождающая частота СО входит с большим коэффициент том чувствительности, чем СО,, поэтому частота спектральной составляющей присущей этому дефекту, при нагру жении подшипника уменьшается, а при разгружении увеличивается

Таким образом, изобретение позво ляет определить наличие различных дефектов как изготовления, так и сборки роторных систем и разделить информацию о дефектах в каядцом из подшипников

Формула изобретения

Способ вибродиагностики подшипни ков роторных систем, заключакядийся в том, что по структурным парамет рам шарикоподшипников и частоте вра щения ротора определяют информацией ные частоты вибрации роторной системы, регистрируют спектр вибрации при трех значениях осевой нагрузки.

10

032126

приложенной к подшипникам, выявляют изменения спектральных составляющих при этих нагрузках, разделяют спект ралыгые составляющие между подшипни к&ми, дефектный подшипник идентифицируют по большему числу отклонений структурных параметровJ о т л и - ч а ю 1ц и и с я тем, что, с целью повьш1ения достоверности и информативности результатов диагностики, предварительно регистрируют спектр вибрации в рассчитанных полос частот в режиме расширения масштаба шкапы частот анализатора спектра, измеряют по спектру значения порождакицих частот при трех значениях осевой нагрузки, по значениям порождающих частот рассчитывают значения информационных частот для различных комбинаций отклонений структурных параметров под шипников и границы полос спектра, в которых находятся информационные час тоты, регистрируют спектр вибрации роторной ciiCTebbi в этих полосах и измеряют величину информационных частот и при трех значениях осевой нагрузки на ПО.ЦШИПНИКИ разделение спектральных составлякщих между подшипниками осуществляют, относя составляющие, частоты которых увеличиваются или уменьшаются, к более нагруженному или менее нагруженному подшипнику в завксимости от коэффи- даентов чувствительности к порождающим частотам соответствующ ;1х спектральных составляющих

15

20

25

30

35

Г 5

Ю

13

12