Устройство для контроля состояния подшипников

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1)40 01 ЕНИ ическии да ОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле сборочных узлов, в частности подшипников качения, Цель - повышение точности контроля путем снижения погрешностей, связанных с флуктуациями переходного сопротивления токосъем 3 ЗВНИ% Д 1 ника, От генератора переменного тока10 через первый трансформатор (Т) бв вале 3 и контролируемом подшипнике1 индуцируется ток. Величина токаконтролируется Т 7 и токовым детектором (Д) 11. Падение напряжения наконтролируемом подшипнике 1 снимается с помощью токосъемника 13 и подаеся на вход Д 12 напряжения. На первый вход измерителя 14 отношения поется выходное напряжение токового Д11 непосредственно, а на второйвыходное напряжение Д 12 напряжениячерез температурно-зависимый делитель. Измеритель 14 отношения формирует цифровой эквивалент отношенияпадения напряжения на подшипнике кпротекающему через него току и передает его на регистратор 15. Токосъем1442856 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле сборочных узлов, в частности подшипников качения.Цель изобретения - понышение точности контроля путем снижения погрешностей, связанных с Флуктуациями пе реходного сопротивления токосъемника,На фиг.1 приведена схема предлага - емого устройства; на фиг.2 - эквивалентная схема устройства.Устройство для контроля состояния подшипников содержит контролируемый подшипник 1 качения, внутреннее кольцо 2 которого. закреплено на валу 3, а наружное 4 - в корпусе 5, первый 6 и второй 7 трансформаторы, магнитопроводы 8 и 9 которых соосны с валом 3, причем последний является одной из обмоток каждого из трансформаторов 6 и 7, генератор 10 переменного тока выход которого соединен с первичной обмоткой первого трансФорматора 6 25 токовый детектор 11, .вход которого подключен к вторичной обмотке второго трансформатора 7, детектор 12 напряжения, вход которого соединен с валом 3 через токосъемник 13, последовательно соединенные измеритель 14 отношений и регистратор 15, первый вход измерителя 14 отношений соединен с выходом токового детектора 11 непосредственно, а второй - с выходом35 детектора 12 напряжений через постоянный резистор 16, а с корпусом 5 - через температурно-зависимый резистор 17.Токовый детектор 11 содержит операционный усилитель 18, неинвертирующий вход которого соединен с корпусом 5, а инвертирующий - с вторичной обмоткой второго трансформатора непосредственно и со своим выходом Устройство работает следующимобразом,Генератор 10 переменного тока вырабатывает напряжение заданной частоты (порядка 0,1-1 МГц) и амплитуды,которое подается на первичную обмоткупервого трансформатора 6. Под действием электродвижущей силы, наведеннойво вторичной обмотке первого трансФорматора 6, которой является вал 3,контролируемый подшипник 1, корпус 5и неконтролируемые элементы, электрически подключенные между валом 3 икорпусом 5, например второй подшипникзубчатая пара и другие, начинает протекать ток 1, величина которого определяется комплексным сопротивлением2 с, контролируемого подшипника и комплексным сопротивлением 2 неконтролируемых элементов.Величина тока 1, протекающего повалу 3 и контролируемому подшипнику1, контролируется с помощью второготрансформатора 7, электродвижущая сила на вторичной обмотке которого равна ннк перенесен в высокоомную цепь измерения падения напряжения на подшипнике. Контроль состояния подшипникакачения осуществляется по отношениюпадения напряжения на нем к величинепротекающего через него тока. Каждый из магнитопроводов Т 6 и 7 выполненв виде двух полуколец, на одном изкоторых размещена первичная обмоткаТ 6 или вторичная обмотка Т 7, чтообеспечивает закрепление обоих Т навалс 3 без разборки узла. 2 ил.Ф через параллельно соединенные резистор 19 и диод 20,Детектор 12 напряжения содержитоперационный усилитель 21, неинвертирующий вход которого соединен с токосъемником 13 непосредственно, а инвертирующий - с корпусом 5 через резистор 22 и со своим выходом через пасраллельно соединенные резистор 23 идиод 24,Для удобства закрепления трансформаторов 6 и 7 на валу 3 без разборкиузла каждый из магнитопроводон 8 и9 выполнен н виде двух полуколец,на одном из которых расположена первичная обмотка трансформатора 6 иливторичная обмотка трансформатора 7.К 1Т111 + - -(1Ко 50 где Коггвх входу; где Ь - индуктивность первичной обмотки трансформатора 7;и - число витков во вторичнойобмотке трансформатора 7;М - взаимная индукция.Входная электродвижущая сила и выходное напряжение Ц, операционного усилителя 18 токового детектора 11 связаны соотношениями 5где Ь - индуктивность вторичной обмотки трансформатора 7, равная о иг,напряжение на инвертирующемвходе усилителя 18;20К, - коэффициент усиления усилителя 18 беэ обратной связи;.2 - сопротивление обратной связи,равное нулю при отрицательнойполуволне выходного напряжения усилителя 18 и го = К,1;где К , величина сопротивления резистора 19, при положительной полуволне. Поскольку модуль усиления усилителя 18 достаточно великво всем диапазоне рабочих частот, для З 5постоянной сос;являющей токового детектора 1 мож о записать Падение напряжения на контролируе мом подшипнике 1 через токосъемник 13подается на высокоомный неинвертиру ющий вход усилителя 21 детектора 12 напряжения. Выходное напряжение этого усилителя равно госд (Кхогхьх ъ+ (г (К )ос Ыо коэффициент усиления усилителя 2 без обратной связи;переходное сопротивлениетокосъемника 13;входное сопротивление усилителя 21 по неинвертирующему К - величина сопротивления реэистора 22 между инвертирующим входом усилителя 21 икорпусом 5;г - сопротивление обратнойсвязи, равное нулю при отрицательной полуволне наВЫХОДЕ уСИЛИтЕЛя 2 И гос 1=К, гце К- величинасопротивления резистора23, для положительной полу.волны.Так как обычно всегд вьпьэлняются соотношения К (м 1+; 2Е,Ктгдля постоянной составляющей на втором сигнальном входе измерителя 14 отношений можно записать 1 го Ку КБ -- -(1+ ) 2 и Кгг К + где Р и К, - величины сппг явлений постоя; ",ого резистора 1 Ь и температур.но-зависимого резистора 17 соответственно,Измеритель 14, выполненный в виде аналого-цифрового интегрирующего преобразователя, Формирует цифровой эквивалент отношения и передает его на вход регистратора15 для регистрации.Таким образом, регистрируемая величина г с точностью до постоянногомножителя, легко учитываемого приначальной настройке прибора, равнакомплексному сопротивлению г контролируемого подшипника 1 качения,Температурная зависимость удельной электропроводности смазки подшипника корректируется соответствующим выбором величин сопротивленийрезисторов 16 и 17 и температурногокоэффициента резистора 17,Величина погрешности контроля,равная для известного устройства о - г 1 з (гои реально составляющая 1 Оприприменении металлических или ртутныхтокосъемников, падает до значения3= 2(гв,56 6генератор переменного тока, т;косъемник для подачи переменного тока наконтролируемый подшипник качения,температурно-зависимый резистор,постоянный резистор, регистратор,первый и второй трансформаторы, маг-.нитопроводы которых соосны с валом, авал является одной иэ обмоток каждоготрансформатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности контроля путем снижения погрешностей, связанных с флуктуациямипереходного сопротивления токосъемни"ка, оно снабжено токовым детектором,детектором напряжения и измерителемотношения напряжений, первичная обмотка первого трансформатора подключена к выходу генератора переменноготока, вторичная обмотка второго трансформатора соединена с входом токового детектора, вход детектора напряжения соединен с валом через токосъ.емник, первый вход измерителя отноше ний соединен с выходом токового детектора, а второй - с выходом детектора напряжения через постоянный резистор и с наружным кольцом подшипника через температурно-зависимый резистор, выход измерителя отношенийподключен к регистратору. Составитель В.ПучинсТехред М. Ходанич Ко рректор Н. Корол тор И.Горная 1 одписное Тираж 847 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., аказ 6376/3 ФьПроизводственно-полиграфическое предприят 5 14428 что при легко достижимых входных сопротивлениях усилителя 21, равных 11 О МОм, не превышает сотых долей процента.Введение дополнительных элементов и связей позволяет снизить погрешности, связанные с влиянием Флуктуаций переходного сопротивления токосъемника на три - четыре порядка, Пой 10 является возможность использования менее дорогостоящих и более безопасных высокоомных токосъемников,При размещении обоих трансформаторов на валу между контролируемым 15 подшипником и всеми остальными элементами, электрически подключенными между корпусом и налом, йоявляется возможность независимого контроля подшипника без извлечения его из20 сборочного узла. Это повышает достоверность контроля и производительность труда при контроле состояния подшипников. 25Ф о р м у л аи э о б р е т е н и я устройство для контроля состояния подшипников, содержащее корпус с приводным валом для Фиксации и вращения контролируемого подшипника,ород, ул. Проектная, 4