Способ определения нагрузок на подшипник качения Советский патент 1991 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано для определения нагрузок на подшипники качения,

Целью изобретение является повышение точности определения нагрузок на подшипник качения при наличии перекоса его внутреннего кольца.

На фиг. 1-3 показан радиально-упор- ный шариковый подшипник с тензорезисто- рами, размещенными на цилиндрической поверхности наружного кольца; на фиг. 4 и 5 - примеры комбинированного нагружения подшипника силами различного направления: осевой, постоянно направленной радиальной, моментом; на фиг. б - устройство для определения величины вращающейся радиальной силы Fr, величин и знаков осевой силы Ра, момента М0, постоянно направленной радиальной силы F0, а также значения эквивалентной динамической нагрузки Р и динамической грузоподъемности С.

Устройство для определение нагрузок на подшипник содержит две пары тензоре- зисторов 1, 2 и 3,,4, расположенные по обе стороны шариков 5 подшипника 6, закрепленные со смещением по разные стороны от плоскости центров шариков 5 на двух диаметрально противоположных динамометриON

OJ

О

VI о ел

ческих участках цилиндрической поверхности наружного кольца 7.

Тензорезистор 1 соединен с усилителем 8, подключенным к анализатору 9 амплитудного спектра деформаций, включающему в себя фильтры 10 и 11. Тензорезистор 2 соединен с усилителем 12, подключенным к анализатору 9, включающему в себя фильтры 13 и 14, Тензорезистор 3 соединен с усилителем 15, подключенным канализатору 9, включающем в себя фильтры 16 и 17. Тензорезистор 4 соединен с усилителем 18, подключенным к анализатору 9, включающим в себя фильтры 19 и 20.

Выход 21 усилителя 8 подключен к фильтрам 10 и 11. выход 22 усилителя 12 - к фильтрам 13 и 14, выход 23 усилителя 15 - к фильтрам 16 и 17, выход 24 усилителя 18- к фильтрам 19 и 20.

Выходы 25 и 26 фильтров 11 и 14 анализатора 9 соединены с блоком 27 вычитания, а выходы 28 и 29 фильтров 17 и 20-с блоком 30 вычитания. Выходы-31 и 32 блоков 27 и 30 вычитания соединены с блоком 33 суммирования, выход которого 34 соединен с блоком 35 модуля, выходом 36 подключенными к регистрирующему прибору 37, протариро- ванному при нагружении подшипника известными осевыми силами Fa.

Выходы 31 и 32 блоков 27 и 30 вычитания соединены также с блоком 38 ния, выход 39 которого соединен с блоком 40 модуля, выходом 41 подключенным к ре- гистрирующему прибору 42, протариро- ванному при нагружечии подшипника известной парой сил (моментом М0).

Выходы 25 и 26 фильтров 11 и 14 анализатора 9 соединены с блоком 43 суммирования, а выходы 28 и 29 фильтров 17 и 20 - с блоком 44 суммирования. Выходы 45 и 46 блоков 43 и 44 соединены с блоком 47 вычитания, выход 48 которого соединен с блоком 49 модуля, выходом 50 подключенным к прибору 51, протарированному при нагружении подшипника известными постоянно направленными радиальными силами FQ.

Выходы 52-55 фильтров 10, 13, 16 и 19 подключены к блоку 56 выделения двух наибольших значений, выход 57 которого соединен с блоком 58 модуля этих значений, выходом 59 подключенным к блоку 60 суммирования, выход 61 которого подключен к регистрирующему прибору 62, протарированному при нагружении подшипника известными вращающимися радиальными силами Fr.

Выходы 63-65 регистрирующих приборов 62, 51 и 42 соединены с сумматором 66, а выход 67 сумматора 66 и выход 68 регистрирующего прибора 37 соединены с умножителями 69 и 70, выходы 71 и 72 которых подключены к сумматору 73, соединенному выходом 74 с умножителем 75 на коэффициент долговечности. Выход 76 последнего соединен с блоком 77 сравнения с заданной динамической грузоподъемностью подшипника, причем выход 78 блока сравнения подключен к сигнализатору 79

0 остановки машины.

Выход 34 блока суммирования соединен с блоком 80 определения знака суммы разностей, выход 81 которого подключен к блоку 82 индикации знака направления

5 силы, протарированному при нагружении подшипника осевыми силами известного направления.

Выход 39 блока вычитания соединен с1 блоком 83 определения знака разности

0 разностей, выход 84 которого подключен к блоку 85 индикации знака направления момента, протарированному при нагружении подшипника парой сил (моментом) известного направления.

5Выход 48 блока вычитания соединен с

блоком 86 определения знака разности сумм, выход 87 которого подключен к блоку 88 индикации знака направления радиальной силы, протарированному при нагру0 жении подшипника радиальной силой известного направления.

В устройстве, наряду с двумя диаметрально противоположно закрепленными парами тензорезисторов 1, 2 и 3, 4, центры

5 которых находятся в плоскости А-А, также закреплены дополнительно две пары тензорезисторов 89, 90 и 91, 92, центры которых находятся в плоскости Б-Б, перпендикулярной плоскости А-А.

0Способ осуществляют следующим образом.

При определении нагрузок на подшип- - ник измеряют раздельно сигналы с тензорезисторов 1, 2 и 3, 4, которые представляют

5 собой две пары диаметрально противоположных точек измерения в плоскости А-А, а также сигналы с тензорезисторов 89, 90 и 91, 92, представляющие две пары диаметрально противоположных точек измерения

0 в перпендикулярной плоскости Б-Б. Указанные пары тензорезисторов поочередно подключает к измерительному устройству.

Для дальнейших измерений выбирают две пары диаметрально противоположных

5 точек измерения, где получены наибольшие значения амплитуд - в плоскости А-А, или в плоскости Б-Б, например тензорезисторы 1, 2 и 3, 4 Сигналы с тензорезисторов 1, 2 и 3, 4 поступают соответственно на входы усилителей 8 12 15 и 18, затем из каждого

сигнала, получаемого на выходе каждого усилителя, выделяют с помощью фильтров 10, 13, 16 и 19 спектральные составляющие с частотой вращения вала подшипника гУг и по величине получаемой в сумматоре 60 суммы двух наибольших абсолютных значений амплитуд спектральных составляющих, выделяемых, например, фильтрами 10 и 16, сравниваемой с помощью регистрирующего прибора 62 с тарировочной величиной, определяют величину вращающейся радиальной силы Fr,

Из сигналов, получаемых на выходе каждого из усилителей 8, 12, 15 и 18, выделяют с помощью фильтров 11, 14, 17 и 20, подключенных ктензорезисторам 1-4, соответственно амплитуды спектральных составляющих с частотой прокатывания тел качения через динамометрический участок кольца (От , каждая из которых представляет собой сумму составляющих от осевой силы (Аа), постоянно направленной радиальной силы (Ао), пары сил - момента (Ам):

Ai Aai+Ao+AMi А2 Аа2+А0+Ам2 Аз АаЗ+Ао+АмЗ А4 Аа4-А0+Ам4

Осевую силу определяют по разности:

Д 3 Аа1-Аа2 АаЗ-А34 При ЭТОМ , .

Постоянно направленную радиальную силу определяют по амплитудным составляющим:

1

Момент (пара сил) определяется по разности

Дм Ам1-АМ2 -(Амз-Ам4)( при этом

, .

При определении нагрузок на подшипник выделяют фильтрами 11, 14, 17 и 20 суммарные амплитуды At, А2, АЗ, А4 и затем определяют (с учетом знаков) попарно разность и сумму амплитуд Ai Ai-A2 и Si Ai+Aa с помощью подключенных к выходам 25 и 26 фильтров 11 и 14 блоков 27 вычитания, и суммирования 43, а также разность и сумму амплитуд Дг и 32 Аз+А4 с помощью подключенных к выходам 28 и 29 фильтров 17 и 20 блоков вычитания 30 и суммирования 44.

Полученные в блоках 27 и 30 вычитания разности амплитуд суммируют затем в блоке 33 суммирования и по величине, полученной в нем (с учетом знаков) суммы разностей

Да Ai + Да , которую сравнивают в регистрирующем приборе с аналогичной величиной, полученной при тарировке известной осевой силой Fa определяют величину последней.

Полученные в блоках 27 и 30 разности амплитуд вычитают в блоке 38 и по величине полученной в нем разности разностей Дм AI -Дг, которую сравнивают в регистрирующем приборе 42 с аналогичной величиной, полученной при тарировке известным моментом (парой сил) М0, определяют величину момента, а также величину приведенной радиальной составляющей FM силы на наружное кольцо подшипника

при нагружении моментом,

Полученные в блокахЧз и 44 сложения суммы амплитуд вычитают в блоке 47 и по разности S0 Si-S2, которую сравнивают в регистрирующем приборе 51 с аналогичной

величиной, получаемой при тарировке известной постоянно направленной радиальной силой FO. определяют величину последней. По знакам полученных разностей и сумм, определяемым с помощью блоков 80,

83 и 86 а также блоков 82, 85 и 88 индикации, протарированных при нагружении подшипника силами известного направления - осевой, моментом, радиальной, устанавливают направление действия (знак) этих сил.

Полученные на выходах 63-65 блоков 62, 51 и 42 сигналы, соответствующие значениям радиальных нагрузок Fr (вращающейся), FO (постоянно направленной), FM

(при действии момента), поступают на вход сумматора 66, а полученная на его выходе величина суммарной радиальной нагрузки умножается в блоке 69 на коэффициент радиальной нагрузки. Полученная на выходе

68 блока 37 величина осевой нагрузки Fa умножается в блоке 70 на коэффициент осевой нагрузки. С выходов 71 и 72 блоков 69 и 70 сигналы, соответствующие значениям нагрузок, поступают на сумматор 73 и полученное на его выходе значение эквивалентной динамической нагрузки Р умножаются в блоке 75 на коэффициент долговечности L . На выходе блока 75 получают значение динамической грузоподьемности, которое сравнивают в блоке 77 сг заданным для данного подшипника значением и в случае превышения заданного значения срабатывает сигнализатор 79 остановки машины.

Таким образом, способ позволяет повысить точность определения нагрузок на подшипник качения.

Формула изобретения

Способ определения нагрузок на подшипник качения, заключающийся в том, что измеряют амплитуды составляющих спектра деформаций в точках, расположенных в зоне торцов невращающегося кольца подшипника, на частотах вращения второго кольца и на частотах перекатывания шариков по невращающемуся кольцу при действии на подшипник осевой и радиальных сил, пары сил при перекосе колец подшипника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения нагрузки на подшипник при перекосе его внутреннего кольца, измеряют амплитуды спектра де- формаций для четырех пар точек, равномерно расположенных по окружности

невращающегося кольца, сравнивают значения амплитуд в точках в двух перпендику- лярных плоскостях и выбирают для измерений пары точек в плоскости, где получены большие значения амплитуд, после чего определяют разности и суммы амплитуд составляющих спектра с частотой перекатывания шариков по невращающемуся кольцу для диаметрально противоположных

0 пар точек и по величине и знаку суммы разностей амплитуд определяют величину и знак осевой силы, по величине и знаку разности разностей амплитуд определяют величину и знак момента пары сил при

5 перекосе колец подшипника, по величине и знаку разности сумм амплитуд определяют величину и знак радиальной невращающейся силы, а величину вращающейся радиаль- ной силы определяют по сумме двух

0 наибольших значений амплитуд составляющих спектра с частотой вращения второго кольца.

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано для определения нагрузок на подшипники качения. Цель изобретения - повышение точности определения нагрузки на подшипник качения при наличии перекоса его внутреннего кольца. Измеряют амплитуды составляющих спектра деформаций наружного (невращающегося) кольца подшипника для четырех пар точек, равномерно расположенных по окружности. Сравнивая значения амплитуд в точках, расположенных в двух перпендикулярных плоскостях, выбирают для измерений плоскость с теми парами точек, для которых получены большие значения аплитуд. Для выбранных пар точек измерений определяют разности и суммы амплитуд составляющих спектра с частотой перекатывания шариков по невращающемуся кольцу. Величину и знак осевой силы определяют по величине и знаку суммы разностей амплитуд. Величину и знак момента пары сил при перекосе определяют по величине и знаку разности разностей амплитуд. Величину и знак радиальной невращающейся силы определяют по величине и знаку разности сумм амплитуд. Величину вращающейся радиальной силы определяют по сумме двух наибольших значений амплитуд составляющих спектра с частотой вращения второго кольца подшипника. 6 ил. СП с

1 /г

Фиг.1

Фиг. 2

Фиг.

И

ФиеЛ

Фиг. 5

# 55 SB ВО

66

73

I

7378777675 7V

1

. i-ji

L.J

Фиг. 6