Устройство для диагностики подшипников качения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 01) 2 01 М 13/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ(21) 4157348/25-2 (22) 04.12.86 (46) 07.06,88. Бюл (71) Государстве тел ьский институ (72) В. П, Чечуев (53) 658.562.012.7 (56) Авторское св690355, кл. б 021нный научгражданский088.8)детельствоМ 13/04,о-исследоваой авиации ССС 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится вой промышленности и може зовано преимущественно дл подшипников качения в проц таний и эксплцатации. Це повышение качества диагност ко в за счет одновременного нения их радиальных и ос ТИКИ к подши т быть и я диагн ессе их лью яв ики подучета евых з пнико- спольостикииспыляется шипни- измеазоров. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Система контроля выполнена в виде последовательно расположенных на одной оптической оси осветителя, световода и оптического приемного блока. Осветитель и оптический приемный блок имеют возможность перемещения в плоскостях, перпендикулярных осям каналов световода. Последний м. б. выполнен в виде волоконнооптического элемента. Электронный блок обработки сигнала имеет один выход на регистрирующее устройство, а другой через пороговое устройство и индикатор - на блок световой и звуковой сигнализации. Сигнал, соответствующий разности опорного и текущего напряжений и пропорциональный величине износа подшипников, поступает на индикатор и блок световой и звуковой сигнализации. Этот сигнал является основой для прогнозирования работоспособности подшипников качения. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано, преимущественно, для диагностики подшипников качения в процессе их испытаний и эксплуатации,Целью изобретения является повышение качества диагностики подшипников качения за счет одновременного учета изменения их радиальных и осевых зазоров.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - установка волоконно-оптического элемента; на фиг. 3 - 5 - расположение светового пучка на диафрагме оптического приемного блока, соответственно в исходном состоянии, при чисто осевом перемещении вала и при чисто радиальном перемещении вала, в положении совпадения оптической оси излучения с осями каналов световода,Устройство 1 фиг. 1) для диагностики подшипников 1 и 2 качения, установленных на валу 3 в корпусе 4, содержит последовательно расположенные со стороны цилиндрической поверхности вала 3 на одной оптической оси источник 5 излучения, конденсатор 6 и диафрагму 7. Вал 3 имеет два взаимноперпендикулярных канала 8 и 9, при этом ось канала 9 расположена на оси вала 3, а в плоскости пересечения осей каналов 8 и 9 под углом 45 к ним установлен зеркальный отражатель 10, неподвижно закрепленный в вале 3. Со стороны торцовой части вала 3 соосно с его осью установлены диафрагма 11, собирающая линза 12 и фотоэлемент 13, электрически связанный с блоком 14 электронной обработки сигнала, регистрирующим устройством 15, пороговым устройством 16, индикатором 17 и блоком 18 световой и звуковой сигнализации.Волоконно-оптический элемент 19 (фиг. 2) установлен неподвижно в вале 3 в двух взаимноперпендикулярных каналах, ось одного из них расположена на оси вала 3. Крепление волоконно-оптического элемента 19 может быть произведено с помощью стопорных шайб 20 и 21.Устройство работает следующим образом.Первоначально производится тарировка системы контроля. Для этого осветитель, включающий в себя источник 5 излучения, конденсатор 6 и диафрагму 7, располагают так, что оптическая ось излучения совпадает с осью канала 8 световода, а оптическая ось оптического приемного блока, включающего диафрагму 11, собирающую линзу 12 и фотоэлемент 13 с осью канала 9 световода, т. е. с осью вала 3, причем диаметр параллельного пучка светового потока, падающего на цилиндрическую поверхность вала 3, равен диаметру входного торца световода. При таком расположении элементов устройства световой поток от источника 5 излучения, пройдя конденсатор 6, диафрагму 7 и канал 8 световода, попадает на зеркальный отражатель 10, Отраженный световой поток через канал 9 световода, диафрагму 11 и собирающую линзу 12 фокусируется на фотоэлементе 13,Так как диаметры отверстий в диафрагмах 7 и 11 равны диаметрам каналов 8и 9 световода, а центры этих отверстийнаходятся на осях каналов, то диаметрсветового пятна на диафрагме 11 равендиаметру ее отверстия (фиг. 3). Следовательно, на чувствительной площадкефотоэлемента сфокусирован максимальныйсветовой поток, прошедший от источника 5излучения через диафрагму 7.При вращении вала 3 световой поток отисточника 5 излучения прерывается при каждом обороте вала 3. В результате этого насветочувствительной площадке фотоэлемента13 фокусируется модулированный световойпоток с частотой модуляции, равной частоте20 вращения вала 3. Облучение фотоэлемента 13 модулированным световым потокомприводит к пропорциональному изменениютока в электрической цепи блока 14 электронной обработки сигнала, с которым электрически связан фотоэлемент 13. В блоке 14электронной обработки сигнала модулированный электрический сигнал усиливается,демодулируется, а также преобразуется вудобную для дальнейшей регистрации форму,например в напряжение. ПреобразованныйЗ 0 сигнал по одному выходу блока 14 электронной обработки сигнала поступает на регистрирующее устройство 15, а по другому -на пороговое устройство 16. Регистрация величин электрического сигнала может производиться либо путем их наблюдения с помоЗ щью показывающего устройства, либо путемавтоматического документирования на носителе информации - бумаге, фотопленке,магнитной ленте,По мере износа подшипников 1 и 2происходит увеличение их радиальных и осе 40 вых зазоров. В результате этого нарушается точность вращения подшипников, возникают соответствующие смещения вала 3в осевом и радиальном направлениях.При смещении вала 3, например, в чистоосевом направлении световой поток от источника 5 излучения частично перекрывается кромками входного отверстия канала 8световода при каждом обороте вала 3, когдаось канала 8 световода параллельна оптической оси источника 5 излучения. Это, в0 свою очередть, приводит к уменьшению светового потока на фотоэлементе 13 и к изменению электрического сигнала (фиг. 4).При смещении вала 3 в чисто радиальном направлении его ось вращения,а следовательно, ось канала 9 световода55 не совпадают с оптической осью оптического приемного блока - диафрагмы 11,линзы 12 и фотоэлемента 13. Вследствиеэтого отраженный световой поток, полностьюпрошедший через входное отверстие канала 8 световода, при каждом обороте вала 3 на своем пути к фотоэлементу 13 перекрывается кромками отверстия диафрагмы 11. Это также приводит к уменьшению светового потока на фотоэлементе 13 и к изменению электрического сигнала (фиг. 5).С учетом того, что при износе подшипников 1 и 2 происходит одновременное смещение вала 3 в .осевом и радиальном направлениях, общее уменьшение светового потока, попадающего на фотоэлемент 13, равно суммарной величине как от его перекрытия кромками входного отверстия канала 8 световода, вызванного осевым смещением. вала 3, так и от его перекрытия кромками отверстия диафрагмы 11. При этом чем больше износ подшипников, тем больше увеличения их радиальных и осевых зазоров, а следовательно, больше смещения вала 3 в осевом и радиальном направлениях и меньше световой поток, подающий на фотоэлемент 13. Усиленный и преобразованный электрический сигнал с фотоэлемента 13 с помощью блока 14 электронной. обработки сигнала поступает на регистрирующее устройство 15 и на пороговое устройство 16. В этом блоке напряжение электрического сигнала, пропорциональное величине износа подшипников, сравнивается с опорным напряжением, величина которого пропорциональна величие износа подшипников. Опорное напряжение предварительно определяется экспериментальным или расчетным путем для любых заданных промежутков времени эксплуатации, испытаний или наработки подшипников,Сигнал, соответствующий разности заданного опорного и текущего напряжений, поступает на индикатор 17 и блок 18 световой и звуковой сигнализации, Этот сигнал не только является диагностическим параметром оценки работоспособности подшипников на любом отрезке времени эксплуатации или испытаний, но и служит основой для прогнозирования работоспособности подшипников качения.Устройство позволяет повысить качество диагностики, так как дает возможность производить одновременное измерение радиальных и осевых перемещений вала, зависящих от изменения радиальных и осевых зазоров в подшипниках вследствие потери их работоспособности. Устройство позволяет прогнозировать техническое состояние подшипников качения и автоматизировать процесс их контроля, не снимая для этого изделие с эксплуатации или испытаний. В конечном счете это позволяет эксплуатировать изделия по фактическому состоянию 5 и предупреждает их выход из строя, аследовательно, повысить надежность изделий, а, в целом, и безопасность полетов для изделий авиационной техники.10Форму,га изобретения1. Устройство для диагностики подшипников качения, содержащее вал, вращающийся на подшипниках, установленных в15 корпусе, и систему контроля, отличающеесятем, что, с целью повышения качества диагностирования за счет одновременного учетаизменения радиальных и осевых зазоровв подшипниках, система контроля выполнена в виде последовательно расположен 20 ных на одной оптической оси осветителя,световода и оптического приемного блока,электрически связанного с электронным блоком обработки сигнала, один выход которогосоединен с регистрирующим устройством,а другой - с пороговым устройством,выход которого соединен с индикатором иблоком световой и звуковой сигнализации,причем осветитель выполнен в виде источника излучения, конденсатора и диафрагмы,формирующих на цилиндрической поверхцос 30 ти вала параллельный световой пучок диаметром, равным диаметру входного торцасветовода, а оптический приемный блоквыполнен в виде диафрагмы, собирающейлинзы и фотоэлемента.2. Устройство по п, 1, отличающееся35 тем, что осветитель и оптический приемныйблок выполнены с возможностью их перемещения в плоскостях, перпендикулярныхосям каналов световода,3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что световод выполнен в вале ввиде двух взаимно перпендикулярных каналов, причем ось одного из цих расположена ца оси вала, а в плоскости пересечения осей каналов под углом 45 к цимустановлен зеркальный отражатель, цепод 45 вижно закрепленный в вале.4. Устройство по п, 1, отличающеесятем, что световод выполнен в виде волоконно-оптического элемента, установленногонеподвижно в двух взаимно перпендикулярных каналах, ось одного из которыхрасположена на оси вала.В. Пучинрес СР по делам Раушская н риятие, г. У Составител Редактор О. Юрковецкая Техред И. В аказ 2534/41 Тираж 847 ВНИИПИ Государственного комитета СС 113035, Москва, Ж - 35,Производственно. полиграфическое предп