Способ диагностики состояния подшипниковых узлов линейного шагового электродвигателя Советский патент 1991 года по МПК H02K15/00 

Изобретение относится к технологии диагностики электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Целью изобретения является снижение трудоемкости процесса диагностики путем исключения разборки двигателя.

На фиг.1 показана конструкция одной фазы линейного шагового электродвигателя; на фиг.2 - зависимость усилия срыва от величины износа подшипников.

На фиг.1 обозначены полюсный наконечник 1, немагнитные материалы 2, подшипник 3, втулка 4 из магнитомягкого материала 4, кольцо 5.

Способ диагностики состояния подшипниковых узлов линейного шагового электродвигателя осуществляется следующим образом.

На фазу электродвигателя подают постоянное напряжение, т.е. обмотку фазы двигателя запитывают постоянным током. Величину напряжения и соответственно значение тока выбирают таким, чтобы магнитная система была ненасыщена. Возникающий в цепи ток создает магнитное поле, которое вызывает боковое усилие, прижимающее якорь к подшипникам. Это боковое усилие возникает вследствие неизбежных технологических погрешностей изготовления элементов двигателя, принятых допусков при посадке подшипников в корпус двигателя, допусков изготовления подшипников и якоря двигателя. При коммутации фаз двигателя якорь получает поступательное перемещение, а зазоры в подшипниках обуславливают появление электромагнитных боковых сил притяжения якоря, что приО 00

00

СО

а

водит к радиальному износу подшипников, При увеличении износа подшипников увеличивается смещение оси якоря относительно оси попюсного наконечника статора (эксцентриситет). Это приводит к увеличению силы бокового притяжения якоря и, соответственно, усилия срыва якоря, так как составной частью усилия срыва является сила трения якоря о подшипники, которая равна произведению силы бокового притяжения на коэффициент трения,

После подачи напряжения производят перемещение якоря двигателя до его срыва и замеряют усилие срыва Рср. Это усилие равно

Рср Рст.макс Fip,

где Рст.макс-максимальное статическое усилие фазы двигателя; Ftp - сила трения,

Ftp fyp Рч.ср,

где fTp - коэффициент трения;

Рц-.ср - электромагнитная боковая сила в момент срыва,

После подстановки

Рср Рст. макс + Ттр- Рч.ср.

Величины Рст.макс и Рч.ср вследствие изнашивания подшипников и вызванного им увеличений эксцентриситета также растут. Рост Рср в основном обусловлен ростом Рч,ср и, следовательно,силы трения. Таким образом, между величиной износа подшипников I и Рср имеется взаимно-однозначное соответствие, т.е. имеет . место зависимость Рср f(i). Поэтому можно для принятого постоянного напряжения, подаваемого на обмотку, построить эталонную зависимость Рср f(i). Эта эталонная зависимость может быть определена либо расчетным, либо экспериментальным методом.

Усилие срыва можно измерять различными методами. Например, к якорю двигателя укрепляют трос, к тросу укрепляют динамометр, с помощью лебедки или других технических средств производят перемещение якоря до срыва и с помощью динамометра определяют усилие срыва, Точно также к тросу укрепить упругую пластину, на пластину наклеить тензометрический датчик и показания датчика фиксировать, например, с помощью осциллографа или осуществлять запись срывного усилия на шлейфовый осциллограф.

По измеренной величине РСр с помощью эталонной зависимости определяют величину износа I, Измерение РСр производят при горизонтальном либо вертикальном, л ибо другом положении двигателя. При этом при определении РСр учитывают величину силы тяжести якоря или ее составляющие

Пример. Определяется износ подшипников скольжения линейного шагового электродвигателя, который отработал в составе исполнительного механизма четыре

года. Электродвигатель имел следующие размеры: внутренний диаметр полюсного наконечника 29 мм; наружный диаметр якоря 28 мм; ширина магнитных проставок полюсного наконечника 22 мм; ширина

0 магнитных проставок якоря 22 мм; ширина немагнитных проставок полюсного наконечника 6 мм; ширина немагнитных проставок якоря 6 мм; число магнитных проставок на одной фазе 5; число витков обмотки од5 ной фазы 1920; подшипники изготовлены из волокнистого углеграфитового материала, пропитанного пироуглеродом.

Перед установкой двигателя на исполнительный механизм была определена эта0 лонная зависимость усилия срыва от износа подшипников. Эта зависимость определялась следующим образом.

На одну фазу двигателя при неизношенных подшипниках (эксцентриситет равен

5 нулю) подавали напряжение постоянного тока 18,9 В и определяли усилие срыва якоря. Оно оказалось равным 3,9 кгс (39 Н). Производили разборку двигателя и расточку всех его подшипников на 0,1 мм. После это0 го производили сборку двигателя и приработку подшипников скольжения в течение 100 ходов якоря (ход - 100 мм). Далее на одну фазу двигателя подавалось напряжение 18,9 В и определялось усилие срыва

5 якоря. Оно оказалось равным 5,3 кгс (53 Н). Затем указанные действия повторялись еще четыре раза, при этом в последний раз подшипники расточили на 0,05 мм.

По данным измерений строили график

0 эталонной зависимости усилия срыва от величины износа. При этом величина износа принималась равной величине расточки подшипников (фиг,2).

После этого все подшипники двигателя

5 были заменены на новые из такого же материала и после четырех лет эксплуатации определяли напряжение постоянного тока U 18,9 В, производили перемещение якоря до его срыва и измеряли усилие срыва. Уси0 лие срыва оказалось равным 5,8 кгс. По графику эталонной зависимости (фиг.2), по замеренному усилию срыва определяли износ 1 0.19 мм.

Для проверки достоверности методики

5 двигатель был разобран и износ подшипников был измерен непосредственно способом путем прямого измерения диаметров подшипников в нескольких местах. При этом фактическая величина износа колебалась от 0,19 до 0,2 мм. Таким образом, величина ошибки лежит в пределах погрешности измерений.

Предложенный способ позволяет повысить эффективность диагностики подшипниковых узлов линейных шаговых электродвигателей за счет исключения раз- борочных и сборочных операций и операций, связанных с непосредственным измерением величины износа подшипников.

Формула изобретения.

Способ диагностики состояния подшипниковых узлов линейного шагового электродвигателя, по которому определяют

0

величину износа в подшипниках скольжения якоря двигателя, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса диагностики путем исключения разборки двигателя, подают постоянное напряжение на фазу двигателя, производят перемещение якоря двигателя до его срыва, измеряют усилие срыва и по эталонной зависимости усилия срыва от величины износа при поданном постоянном напряжении определяют величину износа, при этом посто- янное напряжение выбирают соответствующим ненасыщенной магнитной системе двигателя.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса диагностики путем исключения разборки двигателя Для осуществления диагностики на фазу электродвигателя подают постоянное напряжение Величину тока выбирают такой, чтобы магнитная система была ненасыщена После подачи напряжения производят перемещение якоря двигателя до его срыва и замеряют усилие срыва. Затем по измеренной величине усилия срыва с помощью эталонной зависимости определяют величину износа подшипников скольжения линейного шагового электродвигателя 2 ил.

Физ.1

J 2 7

0.1

Фиг. 2