Способ вибрационной диагностики качества подшипников качения и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01M13/04 

ния до места контакта тел качения с дорожками качения колец и обратно, формируют стробирующие нмпульсы, начало и длительность которых соответствуют результатам этого измерения, выделяют с помощью стробирующих импульсов отраженный ультразвуковой сигнал, несущий информавдю о плотности контал та тела качения с дорожками качения колец, детектируют сгробированный отраженный ультразвуковой сигаал, выделяют минимум отраженного сигнала, формирую импульсы по каждому из зтих минимумов, накапливают кшнимумы отраженного сигнала В координатах подвижного кольца и в координатах сепаратора, измеряют амплитудные значения минимумов отраженного сигнала и по полученным результатам и их изменению во времени, срав {ивая их с эталонными значениями, оденивзют качество подшипника. Устройство для вибрационной диагностики качества подшипников качения содержащее приводной вал для установки испытуемого подшипника, последовательно соединенные датшк положения и формирователь импульсов запуска, генератор звуковых колебаний и преобразователь, коммутатор и блок отобр информации, а также усилитель, первый выход которого соединен с вторым входом преобразователя, снабжено последовательно соединенными ключом, детектором, фильтром низких частот, формирователем, а также пиковым детектором, блоком сравнения, суммирующим анализатором, измерителем амплитуд, блоком управления, При этом выход фильтра низких частот соединен с входом пиков.ого детектора и пер выми входами суммирующего анализатора и измерителя амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и вто рому входам блока управления, а выходы к первому и второму входам коммутатора,, третий вход которого соединен с третьим вы ходом блока управления, выход формирователя импульсов запуска подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственн с выходами формирователя и блока сравнени первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход блока сравнения соединен с входом генератора ультразвуковых колебаний, при этом второй выход усилителя пош лючен к первому вход ключа, второй вход которого соединен с niecTbiM вь1ходом блока управления. На фиг. 1 дана блок-схема устройства для вибрационной диагностики качества подшипников качения; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит вал 1 для установки исследуемого пощщшника с приводом 2, датчик 3 положения, выход которого подключен к формирователю 4 импульсов запуска, генератор 5 ультразвуковых колебаний, соединенный с преобразователем 6 электрических ультразвуковых колебаний в механические и механических ультразвуковых колебаний в злектрические, последовательно соеДиненные усилитель 7, ключ 8, детектор 9, фильтр 10 нижних частот, формирователь 11 импульсов частоты прохождения тел качения, а также пиковый детектор 12, суммирующий анализатор 13, измеритель 14 амплитуд, блок 15 управления, блок 16 сравнения, последовательно соединенные коммутатор 17 и блок 18 отображения. Выход фильтра 10 низких частот соединен с входом пшсового детектора 12 и первь№и входами суммирующего аргализатора 13 и измерителя 14 амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока 15 управления, а выходы - к первому и второму входам коммзтатора 17, третий вход которого соединен с третьим выходом блока 15 управления, выход формирователя 4 импульсов запуска подключен к первому входу блока 15 управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формирователя Ни блока 16 сравнения, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора 12, второй вход блока 16 сравнегшя соединен с четвертым выходом -блока 15 управления, пятый выход которого соединен с входом генератора 5 ультразвуковых колебаний, при этом выход преобразователя 6 подключен ко входу усилителя 7, а второй вход ключа 8 подютючен к шестому выходу блока 15 управления. Способ осуществляется следующим образом. Вал 1 с исследуемым подшипником приводят во вращение с помощью привода 2. При наличии импульса на входе блока 15 Зшравления с выхода формирователя импульсов 4 запуска, на выходе блока управления появляется сигнал, запускающий генератор 5 ультразвуковых колебаний и через преобразователь 6 ультразвуковых колебаний, вызывающий импульс ультразвуковых колебаний в радиальном направлении, который отражается от всех неоднородностей акустического импеданса на пути распространения. При этом сигнал отражается и от места контакта тела качения с рабочей поверхностью колец подшипника. Амплитуда отраженного сигнала зависит от плотности контакта тела качения с кольцами подшипника, т.е. от геометрического качества поверхностей качения. После детектирования и низкочастотной фильтрации сигнал с выхода фильтра 10 нижних частот поступает на вход пикового детектора 12, первые входы суммирующего анализатора 13 н измерителя 14 а яшитуд и на вход:фор- I мирователя 11 импульсов. Датчик 3 преобразует .частоту вращения вала 1 и в более высокую - частоту и при вращении подшипника на каждое тело качения, находящегося в зоне распространения ультразвуковых колебаний, посту- пает несколько импульсов ультразвука. При этом минимум амплитуды сигнала, отраженного от тела качения, соответствует наличию тела качения, а максимум - отсутствию тела качения в зоне излучения ультразвука. В такт каждого минимума формирователь 11 импульсов частоты прохождения тел качения формируется импульс, поступающий на второй вход блока 15 управлегшя, а в такт каждого максимума амплитуды сигнала - на выходе блока 15 управления появляется разрешающая команда, под действием которой на выходе блока сравнения формируется сигнал на проведение калибровки всего измерительного тракта в соответствии с результато сравнения с предыдущим значением уровня на выходе пикового детектора 12. Отраженные импульсы, прошедшие через детектор 9 и фильтр 10 нижних частот, поступают на первый вход суммирующего анализатора 13, в котором происходит накопление минимальных значений отраженного сигнала в координатах подвижного кольца или сепаратор осуществляемого с помощью импульсов, поступающих на второй вход. суммирующего ана лизатора 13 с выхода блока 15 управления. По полученной информации определяют качест во подшипника. Изобретение позволяет повысить качество и достоверность контроля подшипников качения. Формула изобретения 1. Способ вибрационной диагностики качества подшипников качения, заключающийся в том, что вращают нагруженный испытуо мый подшипник, подводят к неподвижному его кольцу зондирующий импульс ультразвуковой энергии, получают информащйо о рабочем состоянии подшипника в виде ультразвуковых колебаний и индицируют результат измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности диагностики и качества подшипника путем учета геометрических характеристик рабочих поверхностей его деталей, перед подачей зондирующего импульса измеряют и преоб разуют частоту вращения подшипника в частоту следования импульсов угловых меток, генерируют с каждым импульсом угловой метки зондирующий ультразвуковой импульс в радиальном направлении к неподвижному кольцу, измеряют время прохождения импульса ультразвука от точки излучения до места койтакта тел качения с дорожками качения колец и обратно, формируют стробирующие импульсы, Начало и длительность которых соответствуют результатам этого измерения, выделяют с помощью стробирующнх импульсов отраженный ультразвуковой сигнал, несущий информацию о плотности контакта тела качения с дорожками качения колец, детектируют стробированный отраженный ультразвуковой сигнал, вьщеляют минимумы отраженного сигнала, формируют импульсы по каждому из этих минимумов, накапливают минимумы отраженного сигнала в координатах подвижного кольца и в координатах сепаратора, измеряют амплитудные значения минимумов отраженного сигнала и по полученным результатам и их изменению во времени, сравнивая их с эталонными значениями, оценивают качество подшипника. 2. Устройство для вибрационной диагностики качества подтлипников качения, содержащее приводной вал для установки испьггуемого подшипника, последовательно соединенные датчик положения и формирователь импульсов запуска, ге 1ератор звуковых колебаний и преобразователь, коммзпгатор и блок отображения информации, а также усилитель, первый вь1ход которого соединен с вторым вхрдом преобразователя, отличающ е е с я тем, что оно снабжено последовательно соедгшенными ключом, детектором, фильтром нижних частот, формирователем, а также пиковым детектором, блоком сравнения, суммирующим анализатором, измерителем амплитуд, блоком управления, при этом выход фильтра низких тастот соединен с входом пикового детектора и первыми входами суммирующего анализатора и измеритель амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму, входам блока управления, а выходы - к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход формирователя импульсов запуска подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формирователя и блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход блока сравнения соединение четвертым выходом

блока управления, при этом выход усилителя подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с шестым выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание прт экспертизе 1. Патент США N 3952566, кл. G 01 N 29/00, 1976 (прототип).

U9.t

lIllllllllllllllIIIILUJUIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIItllllllt

П

П

.{