Устройство диагностирования шарикоподшипников электрической машины

СОЮЗ СОВЕТСНИХса%ВЛИПаепцРЕСПУВЛИК зщ) Н 02 К 15/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В,Н.Потапов и А.А.Смердев (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им, Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 493864, кл. Н 02 К 15/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССР В 796995, кл. Н 02 К 15/ОО, 1979, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИАШИНЫ, содержащее частотомер и соеди 801307220 д ненные последовательно датчик пульсаций тока, режекторный фильтр, первый полосовой фильтр, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области его применения путем повышения избирательности, оно снабжено умножителем, интегратором, последовательно соединенными датчиком вибраций, вторым полосовым фильтром иуправляемой линией задержки, причемвходы умножителя соединены с выходами первого полосового фильтра и управляемой линии задержки, а выход - свходом интегратора, к выходу которогоподключен частотомер.1107Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использованопри их эксплуатации для определениясостояний подшипников качения безразборки машины,сИзвестно устройство контроля подшипников электрической машины, содержащее источник питания, соединенныйчерез выключатели с обмотками полюсовстатора электрической машины, и индикатор биения вала 1,Недостаток этого устройства состоит в ограниченной области применения.Наиблоее близко к изобретению по15назначению и технической сущностиустройствоцля диагностирования шарикоподшипников электрической машины,содержащее датчик пульсаций тока, режекторный фильтр, перестраиваемый20полосовой Фильтр и частотомер, соедигненные последовательно 2 1.Недостатком известного устройстваявляется ограниченная область применения, обусловленная трудностью, г25иногда и невозможностью выделения полезной информации Из сигнала на фонепомех,Для многих типов электрическихмашин амплитуда информативной состав 30ляющеи спектра пульсаций тока оченьмала не только по сравнению с амплитудами двух составляющих спектрапульсаций тока, обусловленных, например, источником питающего напряжения,магнитной асимметрией и другими причинами, но и по сравнению с помехой типа "белый шум", Это часто делает практически невозможным выделение необходимой составляющей из сигнала,Целью изобретения является расши-фние области применения устройства пу"тем повьппения избирательности.Поставленная цель достигается тем,что устройство диагностирования шарикоподшипников электрической машины,содержащее частотомер и соединенныепоследовательно датчик пульсаций тока, режекторный Фильтр и первый полосовой Фильтр, снабжено умножителем,интегратором, последовательно соеди Оненными датчиком вибраций, вторымполосовым фильтром и управляемой линией задержки, причем входы умножителя соединены с выходами первогополосового Фильтра и управляемой линии задержки, а выход - с входом интегратора, к выходу которого подключен частотомер.в шарикоподшипнике, полученных привращении подшипника без проскальзывания- соя с21)0- числа тел качения,- частота вращения внутреннего кольца",0 - диаметр подшипника по центрам тел качения,- диаметр тел качения,с - угол контакта в подшипнике.В спектре вибраций электрическоймашины также как и в спектре пульсаций тока, присутствует составляющая с частотой вращения шариков, обус 1 ловленная кинематическим взаимодействием вращающегося ротора и тел качения, Эта составляющая по сравнениюс другими, вызванными силовыми взаимодействиями между деталями работающейэлектрической машины, отличаетсяочень малой величиной, затрудняющейее выделение обычными средствами нафоне вибрационного шума, других составляющих, влияния резонансных зон.Датчик 4 вибраций преобразуетвибрации контролируемой машины вэлектрический сигнал. С помощью второго полосового фильтра 5 выделяется участок спектра вибраций электрической машины, содержащий составляюгде 7 Г220 йНа чертеже показана блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1 пуль"саций тока, режекторный фильтр 2,первый полосовой фильтр 3, датчик 4вибраций, второй полосовой фильтр 5,управляемую линию 6 задержки, умножитель 7, интегратор 8 и частотомер 9,Устройство работает следующимобразом.Г датчика 1 пульсаций тока электрический сигнал, содержащий различные спектральные составляющие, поступает на режекторный фильтр 2, имеющий автоматическую настройку на частоту питания и осуществляющий подавление основной гармоники напряженияпитания для электродвигателей переменного тока. Первый полосовойфильтр 3 выделяет из спектра пульсаций тока электрической машины информативную составляющую с частотой вращения шариков. Частота информативнойсоставляющей приблизительно определяется из кинематических соотношений1307220 бо специальный шунт, установленныйв цепь электрической машины. Датчикомвибрации может служить, например,пьезоэлектрический вибропреобразова 5 тель. Режекторный фильтр может бытьсобран на базе, двойного П-образногоактивного РС -фильтра. В качествеполосовых фильтров могут быть применены практически любые известные схе 0 мы, поскольку требования к полосепропускания и добротности не являются жесткими. В общем случае можетбыть предусмотрена и ручная перестройка этих фильтров с целью реализации5 измерения контролируемого параметрапри различных режимах по частоте вращения электрической машины. Управляемая линия временной задержки должнаосуществлять плавноизменяющуюся за 20 держку сигнала от О до нескольких десятых долей секунды. Это осуществляют ультразвуковые линии задержкиили задержки на бикрадных схемах. Умножитель может быть выполнен на базе5 элементов с регулируемым коэффициентом передачи, являющимся функцией одного из сомножителей, например на базе микросхем с большим коэффициентомусиления, полевых и МОП"транзисторов.30 В качестве интегратора может бытьиспользована стандартная схема набазе операционного усилителя. Частотомером может служить любой известныйизмеритель частоты,щую с той же частотой вращения шариков. Управляемая линия 6 задержки умножитель 7 и интегратор 8 служат для получения функции взаимной корреляции выделенных участков спектра пульсаций тока и спектра вибраций электрической машины.Спектры пульсаций электрического тока и вибраций различны по своей природе и обусловлены разными при-чинами и источниками. Так,;спектр пульсаций тока в сильной степени зависит от источника электрического . питания, неравномерности магнитного поля, коммутационных процессов, аспектр вибраций - от силовых взаимодействий, дисбаланса вращающихся деталей, зон механического резонанса. В,этих спектрах различны не только гармонические составляющие, но также и шумовые помехи, которые, в общем случае, не коррелированы между собой. Однако в обоих спектрах присутствует составляющая с частотой вращения шариков. 2Функция взаимной корреляции двух гармонических сигналов одинаковой частоты есть гармонический сигнал той же частоты с амплитудой, зависящей от переменной временного сдвига Т (времени задержки), а функция взаимной корреляции двух гармонических сигналов разной частоты равна нулю. Функция взаимной корреляции двух выделенных участков спектра 35 пульсаций тока и спектра вибраций от параметра задержки Т содержит только гармоническую составляющую с частотой вращения шариков, так как даже если в полосы прозрачности поло совых фильтров попадают другие составляющие с неодинаковыми частотами, то в функции взаимной корреляции они не проявляются, а функция взаимной корреляции шумовых помех является 445 очень быстрозатухающей функцией параметраУправляемая линия 6 задержки изменяет Т , выделенные участки спектров перемножаются на умножителе 7 а50 интегратор 8 определяет результат за время изменения Т, Это обеспечивает возможность измерения частоты информативной составляющей, имеющей амплитуду, соизмеримую с уровнем шумов, с помощью частотомера 9.В качестве датчика пульсаций тока можно использовать одну из обмоток электрической машины или ее часть лиИспользование предлагаемого устройства позволяет измерить контролируемый диагностический параметр в электрических машинах, в которых невозможно быпо осуществить измерение устройствами на основе обычных избирательных систем, что приводит к расширению области его применения.Кроме того, применение предлагаемого устройства допускает присутствие значительных помех как в спектре пульсаций электрического тока (обусловленных влиянием электрических полей различных энергосистем, например, на борту летательного аппарата), так и в спектре вибрации электрической машины (обусловленных внешними вибрациями, воздействующими на электрическую машину, установленную, например, на ф борту летательного аппарата), что позволяет использовать устройство не только в условиях лабораторий, но также когда электрическая машина установлена на рабочем месте, например1107220 Составитель В.АлфимовРедактор И.Николайчук Техред С. Мигунова Корректор Е.Лушиникова Заказ 5772/39 Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5ВМФЕ 4 Фе ща елею иьеваьауФфилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 на барту летательного аппарата. Это ,также расширяет область применения,4 Расширение области применения уст" ройства диагностирования шарикоподшипников электрической машины применительно к авиационной технике позволяет увеличить число авиационных электрических машин, контролируемыхс целью определения фактическоготехнического состояния, что приводитк повышению эффективности использо 5 вания изделий авиационной техники.Аналогичный эффект создается и вдругих областях техники, использующихэлектрические машины.