Устройство для оценки долговечности подшипников качения Советский патент 1991 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для Оценки долговечности подшипников качения.

Цель изобретения -.повышение достоверности оценки долговечности подшипников качения путем учета амплитуды флуктуации толщины смазочной пленки.

На чертеже представлена схема устрой- ртва.

Внутреннее кольцо контролируемого Подшипника 1 установлено на токопроводя- щем валу 2. В зависимости от конкретных условий работы подшипника контроль мо- кет осуществляться при вращении вместе с валом внутреннего кольца подшипника, ли- |бо при вращении с корпусом наружного |кольца, либо при вращении обоих колец подшипника в различных направлениях. |Любой из выбранных вариантов вращения не изменяет заявки по существу. Для определенности вращающимся показано внутреннее кольцо- при неподвижном наружном.

Наружное кольцо подшипника 1 через токопроводящий корпус 3 соединено электрически с токоподъемником 4. Внутреннее кольцо подшипника через токопроводящий вал 2 соединено электрически с токосъемником 5. Конденсатор 6 одним из выводов соединен с токосъемником 4, а другим - с подвижным контактом выключателя 7, неподвижный контакт которого соединен с токосъемником 5. Катушка 8 индуктивности одним из выводов соединена с неподвижным контактом 9 переключателя 10. Сопротивление 11 одним из выводов соединено с неподвижным контактом 12 переключателя 10. Катушка 8 индуктивности и сопротивление 11 вторыми выводами соединены с токосъемником 5. Подвижный контакт переключателя 10 соединен в последовательную цепь с блоком 13 питания, блоком отсчета 14 и токосъемником 5.

В исходном положении контакты выключателя 7 замкнуты, а подвижный кон- - такт переключателя 10 замкнут с неподвижным контактом 12. При этом к контролируемому подшипнику 1 черезтокопро- водящие вал 2 и корпус 3 посредством токосъемников 4 и 5 подключены параллельно две последовательные цепи: первая из них - блок 14 отсчета, блок 13 питания, подвижный контакт переключателя 10, неподвижный контакт 12 переключателя 10, сопротивление 11, вторая цепь - конденсатор б, замкнутые контакты выключателя 7.

Если сопротивление подшипника вследствие колебаний толщины смазочной

пленки превышает среднее значение, конденсатор 6 заряжается от блока 13 питания по цепи; блок 13 питания - подвижный контакт переключателя 10 - неподвижный контакт 12 переключателя 10 - сопротивление 11 - замкнутые контакты выключателя 7 - конденсатор 6 - блок 14 отсчета - блок 13 питания,

Постоянная времени заряда конденсатора равна

.(1)

где С - емкость конденсатора;

RI - активное сопротивление цепи заряда.

Если сопротивление подшипника вследствие колебаний толщины смазочной пленки ниже среднего, конденсатор разряжается через сопротивление подшипника по цепи: конденсатор 6 - замкнутые контакты выключатели 7 - токосъемник 4 - токопроводящий вал 2 - подшипник 1 - токопроводящий корпус 3 - конденсатор 6. Постоянная времени разряда конденсатора изменяется с течением времени t и

составляет

Т2 (t)R2(t)C,(2)

где R2(t) - сопротивление цепи разряда.

Удельное электрическое сопротивление смазочного материала достигает 10 20 Ом м.

Поэтому образование смазочной пленки толщиной всего в несколько микрометров приводит к тому, что сопротивление смазочной пленки, а следовательно, и всего подшипника превосходит тысячи Ом.

Пренебрегая сопротивлением проводников, контактным сопротивлением в местах сопряжения токосъемников 4 и 5 с валом 2 и корпусом 3, а также металлических деталей подшипника, можно считать, что сопротивление цепи разряда R2(t) представляет собой флуктуирующее с течением времени сопротивление смазочной пленки Рп(т.), сле- дователыно, постоянная времени равна

f2(t)R.n(t)C.(3)

Если постоянные времени п и Г2 больше максимального периода Т

(4)

(5)

в спектре колебаний толщины смазочной пленки, конденсатор не успевает подзаряжаться или разряжаться, т.е. на его обкладках поддерживается постоянное напряжение

U E-R3ld где Е - напряжение блока 13 питания;

Id среднеинтегральное значение тока, индицируемое блоком 14 отсчета;

Рз - сопротивление схемы за вычетом сопротивления Rn(t) контролируемого подшипника 1.

Так как конденсатор 6 не подзаряжается и не разряжается, то весь ток IQI протека- ет через подшипник

rlf ..lf U- ixit E i«fi rrft t „() «J г J

.-L-Llb.

Jbn((E i,vbe,

(7)

индицируется от счетным устройством 14 и равен

I02

(И)

Ro + RA

где R4 - активное сопротивт-эние данной схемы за вычетом среднего сопротивления Rn(t) контролируемого подшипника 1.

Таким образом, подшипник при выполнении условия (10) подключен в схему источника тока, в которой показания огсчетного устройства 14 определяются средним сопротивлением контролируемого подшипника 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для оценки долговечности подшипников качения. Цель изобретения - повышение достоверности оценки долговечности подшипников качения. Внутреннее кольцо вращающегося контролируемого подшипника 1, установленное на токопроводящем валу 2, электрически соединено с токосъемников 4. Наружное кольцо подшипника 1, закрепленное в токопроводящем корпусе 3, электрически соединено с токосъемником 5. Конденсатор 6 одним из выводов соединен с токосъемником 5, а другим - с подвижным контактом выключателя 7, неподвижный контакт которого соединен с токосъемником 4. Катушка индуктивности 8 одним из выводов соединена с неподвижным контактом 9 переключателя 10 сопротивления 11 одним из выводов соединено с неподвижным контактом 12 переключателя 10, катушка индуктивности 8 и сопротивление 11 вторыми выводами соединены с токосъемником 4. Подвижный контакт переключателя 10 соединен в последовательную цепь с блоком питания 13, блоком отсчета 14 и токосъемником 5. Устройство позволяет повысить достоверность оценки долговечности путем учета амплитуды флуктуации толщины смазочной пленки. 1 ил. 14 (Л С о ю vj О

где т- постоянная времени отсчетного устройства 14;

Gn(t) - функция проводимости подшипника;

Go- средняя проводимость подшипника.

Таким образом, подшипник при вылол- нении (4) и (5) подключен в схему источника напряжения, в которой показания блока 14 отсчета определяются средней проводимостью смазочной пленки

Go E/loi-R3 {8)

При переключении переключателя 10 и выключении выключателя 7 контролируемый подшипник 1 через токопроводящий вал 2 и токопроводящий корпус 3 посредст- вом токосъемников 4 и 5 подключен в после- довательную электрическую цепь, содержащую блок 14 отсчета, блок 13 питания, подвижный контакт переключателя 10, неподвижный контакт 9 переключателя 10, катушку 8 индуктивности.

Постоянная времени такой схемы, содержащей индуктивность L,

(9)

где Ra(t) - активное сопротивление схемы.

Если постоянная времени тз больше максимального периода Т в спектре флуктуации сопротивления подшипника

,(10)

то при отклонениях (увеличениях или уменьшениях) сопротивления подшипника Rn(t) от среднего значения R0 ток в цепи

соответственно уменьшается или увеличи- вается, что приводит к появлению ЭДС индукции катушки 8 индуктивности, стремящейся согласно правилу Ленца скомпенсировать изменение тока, т.е. на контролируемом подшипнике 1 поддерживается ток ICG, равный постоянному току, который протекал бы через контролируемый подшипник 1 при отсутствии флуктуации сопротивления Rn(t)const Ro. Этот ток

R0

102

R4.

(12)

При отсутствии флуктуации толщины, а следовательно, и сопротивления смазочной пленки, средняя проводимость G0 и среднее сопротивление R0 связаны соотношением .(13)

При наличии флуктуации толщины (сопротивления) смазочной пленки эта зависимость нарушается. Например, если флуктуирующее сопротивление содержит постоянную RO и гармоническую с амплитудой RIO и частотой w составляющие

Rn(t)R0+Rio conswt,(14)

то средняя проводимость определяется формулой

(15)

Умножив (17) на RO имеют

(16)

1

/Г-ггТ

где m - коэффициент модуляций сопротивления (16),

Rio m - -р- .

Ко

(17)

При m 0 (если сопротивление постоянно) части выражения (18) больше единицы

(18)

Приведенный пример показывает, что отклонение GoRo от (15) может служить мерой для оценки амплитуды колебаний сопротивления, процесс флуктуации которого носит случайный характер. Коэффициентами Ro и Rio модели (14), найденными согласно (8), (12), (16) и (17), можно пользоваться для оценки минимальных и максимальных значений сопротивления.

Из (13) - (18) следует, что при отсутствии флуктуации сопротивления (Rn(t)Ro), f также при равенстве сопротивлений Яд и % которого добиваются предварительной р§гулировкой сопротивлений 11, показания loi и 1о2 отсчетного устройства 14 совпадают.

Если сопротивление смазочной пленки флуктуирует и процесс флуктуации, стационарен за время измерений (т.е. статистические характеристики флуктуирующего сопротивления при измерениях loi и 1о2 неизменны), to

,(19)

I причем, чем большее уменьшение пока- |заний отсчетного устройства 14приизмере- |нии тока Io2 по сравнению с показаниями lot тем больший разброс мгновенных значений флуктуирующего сопротивления относи- тельно среднего значения, тем большей оценивается амплитуда его колебаний.

Учитывая связь сопротивления и толщи- ны смазочной пленки, с долговечностью можно сделать вывод о том, что чем больше ток Io2 и меньше разность Ioi-lo2, тем большее среднее сопротивление и меньше амплитуда колебаний сопротивления, тем больше средняя толщина смазочной пленки и меньше амплитуда ее колебаний и тем выше долговечность подшипника. Наоборот, чем меньше ток о2 и больше разность 1оНо2, тем меньше среднее сопротивление и больше амплитуда колебаний сопротивления, тем меньше средняя толщина смазочной пленки и больше амплитуда ее колебаний, и тем ниже долговечность.

Учет амплитуды колебаний толщины

смазочной пленки позволяет повысить достоверность оценки долговечности подшипника.

Формула изобретения Устройство для оценки долговечности

подшипников качения, содержащее последовательно соединенные первый токосъемник, блок отсчета и блок питания, а также второй токосъемник, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности

оценки путем учета амплитуды флуктуации толщины смазочной пленки, оно снабжено конденсатором, катушкой индуктивности, сопротивлением, выключателем и переключателем, причем конденсатор одним выводом соединен с первым токосъемником, а другим - с подвижным контактом выключателя, неподвижный контакт которого подключен к второму токосъемнику и к первым выводам сопротивления и катушки индуктивности, вторые выводы которых подключены к неподвижным контактам переключателя, подвижный контакт которого соединен с блоком питания.