Устройство для диагностики подшипников Советский патент 1991 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для диагностики дефектов подшипников качения.

Цель изобретения - повышение точности определения дефектов подшипников.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для диагностики подшипников качения; на фиг.2 представлен алгоритм работы блока вычисления дефектов и приняты следующие обозначения: S - величина дефекта; СО; - информационная частота; А(оЗ;) амплитуда вибросигнала на информационной частоте СО; ; G;- весовой коэффициент, соответствующий частоте СО; Л величина j-ro порога; I - коэффициент пропорциональности; Ом- частота, с которой блок вычисления дефектов начинает вводить спектр.

Устройство содержит закрепленный на контролируемом подшипнике 1 качения вибродатчик 2, испытательный стенд. 3, вход которого соединен с блоком 4 питания через переключатель 5, узкополосный фильтр 6, вход котоО

со

00 СЭ 0

рого через усилитель 7 подключен к выходу вибродатчика 2, а выход соединен с вторым входом умножителя 8, выход которого соединен с первым входом блока 9 вычисления дефектов, выход которого соединен с индуктором 10. Устройство также включает последовательно соединенные частотомер 11, вход которого соединен с испытательным стендом 3, делитель 1 и первый масштабный усилитель 13, выход которого соединен с вторым входом блока 9 вычисления дефектов, и, кроме того, последовательно соединенные блок 1 возведения в квадрат, вход которого подключен к выходу делителя 12, и второй масштаный усилитель 15, выход которого со динен с первым входом умножителя 8.

Лля исключения влияния собственных частот колебательной системы контролируемый подшипник - испытательный стенд узкополооный фильтр настраивают на колебательную доре- зонансную частоту, на которой передаточная функция колебательной сис темы равна единице.

Устройство работает следующим образом.

На контролируемом подшипнике 1 закрепляют пьезоэлектронный вибродатчик 2. Подшипник 1 устанавливают на выходной вал испытательного стенда 3, нагружают необходимым усилием и приводят во вращение с постоянной заданной частотой СОр , подключив электропривод стенда к блоку 4 питания через переключатель 5. Далее отключают испытательный стенд 3 от блока k питания переключателем 5, создавая режим выбега. В процессе уменьшения скорости вращения подшипника 1 происходит уменьшение скорости движения его элементов, уменьшение частот возмущающих сил, действующих в подшипнике 1 и смещение составляющих спектра в область более низки частот. Смещение составляющих спектра вибрации позволяет произвести их выделение на постоянной частоте, на- ходящейся вне областей собственных частот колебательной системы контролируемый подшипник - ислыт ательный стенд, в процессе последовательного совпадения частот спектральных сое1 тавляющих с постоянной частотой пропускания фильтра 6 оофи регистрацию

15

986694

амплитудного спектра вибрации подшипника 1.

Сигнал с вибродатчика 2 через усилитель 7 поступает на вход узкополосного фильтра 6. Поскольку при уменьшении частоты вращения нелинейно уменьшается и амплитуда сигнала на информационных частотах, что суЮ жает полосу обзора снимаемого спектра (из-за уменьшения отношения сиг- нал/шум), то целесообразно выбрать частоту настройки полосового фильтра 6 как можно ближе к началу резонансной зоны колебательной .системы контролируемый подшипник - испытательный стенд в той области АЧХ системы, где ее коэффициент передачи близок к 1. Выходной сигнал узкополосного фильтра 6 подается на второй вход умножителя. При этом сигнал, пропорциональный частоте вращения подшипника 1, снимаемый с выхода испытательного стенда 3, подается на вход частото25 мера 11. Амплитуда аналогового сигнала на выходе частотомера 11 соответствует мгновенной частоте вращения СОМ подшипника 1. Поскольку в процессе выбега измеряется мгновенное значение частоты вращения 03 , а амплитудный спектр поступает в блок вычисления дефектов 9 через узкополосный фильтр 6, настроенный на

20

30

5

0

постоянную частоту пропускания СО

;

то необходимо привести в соответствие амплитуду каждой спектральной составляющей, прошедшей через узкополосный фильтр 6, и значение частоты этой спектральной составляющей к их значениям при рабочей скорости вращения.

Определение частот возмущений вибрации от погрешностей элементов подшипника производится по формуле

5

СО;

СОо- W

Ф

СО

м

(1)

0

где СО, - частота i-ой спектральной составляющей при рабочей частоте вращения подшипника СОр ;

частота пропускания узкополосного фильтра; 00М- мгновенное значение частоты

вращения подшипника. Лля вычисления частот возмущений служит делитель 12, выходной сигнал которого будет U СО , и первый масштабный усилитель 13, производящий усиление входного сигнала V

на постоянную величину, равную Wp tOq,/ G3p и СОф- задаются. На выходе первого масштабного усилителя 13 имеем частотные составляющие спектра вибрации подшипника 1, соответствующие рабочей частоте вращения сОр подшипника. Выходной сигнал усилителя подается на второй вход блока 9 вычисления дефектов контролируемых подшипников.

Амплитуды виброускорений спектральных составляющих вибрации под- шипника при постоянной скорости вращения вычисляются по формуле

Х(СО;) X(«;)«2pW(CD;), (2)

где Х(СО() - виброускорение, замеренное на частоте CJj при постоянной рабочей частоте вращения подшипника ((Сх)1,) - виброперемещение;

СОр- рабочая частота вращения

-подшипника;

W() - передаточная функция колебательной системы контролируемый подшипник измерительный стенд. В процессе выбега контролируемого подшипника 1 измеряется виброускорение вибродатчика 2,которое обобщенно можно представить следующим образом

Х&(СО;) Х(СО;)«Ч(сОф), (3)

где Xg(W;) - виброускорение, замеренное на частоте СО; в режиме выбега.

Из приведенных выражений (2) и (3) видно, что коэффициент перевода значений, полученных на выбеге при постоянной частоте пропусканий фильтра, на которой W(cOq) 1 к значейиям, соответствующим идеальной колебательной системе (с единичной W(CO) 1 передаточной функцией), при постоянной частоте вращения О о будет

к .Ш ,й,«.

Х6(СО,) COW

аким образом, для того, чтобы-восстаовить значения возмущений спектра ибрации, прошедших через узкополбс- ый фильтр, необходимо произвести его

орму Устрой шипников тельный с мером и че питания, 35 вибродатчи ный фильт соединенны тов и инди с я тем, ности опре ка, в устр тельно сое масштабный но соедине квадрат, в и умножите ного фильт дом умножи динен с вх квадрат, а ка вычисле входами ум ного умнож ход частот

множение на коэффициент пересчета К., 55. делителя.

Для этого в устройство введены блок возведения в квадрат, на выходе которого будет сформирован сигнал V и второй масштабный усилитель 15, производящий усиление вход ного сигнала на величину ()/ СОр - задается). С выхода второго масштабного усилителя 15 сигнал, равный К,

Ю поступает на первый вход умножителя 8 , в котором происходит перемножение выходного сигнала узкополосного фильтра 6 на коэффициент К

Скорректированные значения ампли15 ТУД., передаются на первый вход блока 9 вычисления дефектов подшипников. В блоке 9 вычисления дефектов подшипника на основании восстановленного спектра, соответствующего идеаль20 ной колебательной системе контролируемый подшипник - испытательный стенд1 при рабочей частоте вращения подшил-, ника, используя известные алгоритмы i диагностики (формула (l), фиг.2),

25 определяются дефекты контролируемого подшипника.

Результат диагностики подшипника высвечивается на индикаторе 10.

0

0

ормула изобретение Устройство для диагностики под- : шипников качения, содержащее испытательный стенд, соединенный с частотой мером и через переключатель с блокам.. питания, последовательно соединенные 5 вибродатчик, усилитель и узкополосный фильтр, а также последовательно соединенные блок вычисления дефекг тов и индикатор, oтличaющeef с я тем, что, с целью повышения точг ности определения дефектов подшипни-1 ка, в устройство введены последовательно соединенные делитель и первый масштабный усилитель, последовательно соединенные блок возведения в1 квадрат, второй масштабный усилитель, и умножитель, причем выход узкополосу ного фильтра соединен с вторым вхо- дом умножителя, выход делителя соединен с входом блока возведения в квадрат, а первый и второй входы блока вычисления дефектов соединены с , входами умножителя и первого масштаб-t ного умножителя соответственно, вы- ход частотомера подключен к входу

5

0

LiJLi

11

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для диагностики дефектов подшипников качения. Цель - повышение точности определения дефектов подшипников. Повышение точности достигается за счет восстановления амплитудных и частотных значений спектра вибрации, соответствующего постоянной рабочей частоте вращения подшипника и колебательной системе контролируемый подшипник - испытательный стенд с единичной передаточной функцией в области информационных частот. В предлагаемом устройстве приводят подшипник во вращение с постоянной рабочей частотой, создав ют режим выбега, отключая питание от испытательного стенда, и измеряют вибродатчиком амплитуду сигнала вибрации, прошедшего через узкополос-. ный фильтр, и посредством частотомера - мгновенное значение частоты вращения подшипника. Полученные значения амплитуды и частоты вращения пересчитывают с помощью делителя, двух масштабных усилителей, блока возведения в квадрат и умножителя в амлитуду и частоту спектральных составляющих спектра вибрации при рабочей частоте вращения и по ним вычисляют величину дефектов контролируемого подшипника. 2 ил.

Редактор М. Васильева

Составитель В. Родимое Техред м.Моргентал

Фиг.1

( Начало

онец

иг. 2.

Корректор А. Обручар