Устройство диагностики состояния подшипников

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОИСТВО ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и скольжения. Целью изобретения является повышение достоверности диагностики путем различения видов дефектов, Опорное напряжение первого синхронного детектора (СД) 7 берется с первого выхода генератора (Г) 1 через постоянный фазовращатель 15, обеспечивающий постоянный фазовый сдвиг 90 О. Опорное напряжение второго СД 11 берется с первого выхода Г 1 и синфазно с ним. Постоянная составляющая с выхода первого СД 7 выделяется первым фильтром 8 низких частот и поступает на второи вход дифференциального усилителя(ДУ) 9 постоянного тока. На первый вход этого усилителя подается напряжение с второго выхода Г 1, предварительно продедектированное амплитудным детектором 10, ДУ 9 усиливает разность своих входных напряжений и подает ее на второй управляющий вход множительного устройства 5, регулируя его коэффициент передачи.сигнала таким образом, чтобы постоянная составляющая выходного напряжения первого СД 7 равнялась выходному напряжению с первого вы- хода Г 1, На измерительный блок 16 поступают два постоянных напряжения: с выхода ДУ 9 и выхода второго СД 11, предварительно отфильтрованное вторым фильтром низких частот 12, а также два переменных напряжения: с выхода первого СД 7, предварительно усиленное первым Я усилителем 13 огибающей, и с выхода второго СД 11 через второй усилитель 14 огибающей. Все эти напряжения измеряются и регистрируются. 1 ил, О10 15 20 25 30 40 45 50 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и скольжения.Цепь изобретений - повышение достоверности диагностики подшипников путем различения видов дефектов.На чертеже дана структурная схема устройства диагностики подшипников,Устройство диагностики состояния подшипников содержит последовательно соединенные генератор 1 переменного напряжения, бесконтактный токосъемник 2, исследуемый подшипник 3, предусилитель 4, множительное устройство 5, полосовой усилитель 6, первый синхронный детектор 7, первый фильтр низких частот 8 и дифференциальный усилитель 9, выход которого подключен к второму входу множительного устройства 5, амплитудный детектор 10, вход которого соединен с вторым выходом генератора 1, а выход - с первым входом дифференциального усилителя 9, последовательно соединенныЕ второй синхронный детектор 11, сигнальный вход которого подключен к выходу полосового усилителя 6, а опорный - к первому выходу генератора 1, и второй фильтр низких частот 12, первый усилитель 13 огибающей, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора 7, второй усилитель 14 огибающей, вход которого подключен к выходу второго синхронного детектора 11, постоянный фазовращатель 15, вход которого соединен с первым выходом генератора 1, а выход - с опорным входом первого синхронного детектора 7, измерйтельный блок 16, первый - четвертый входы которого подключены соответственно к выходам дифференциального усилителя 9, первого усилителя 13 огибающей, второго усилителя 14 огибающей и второго фильтра 12 низких частот, параллельно соединенные индуктивность 17 и конденсатор 18, включенные между общей точкой исследуемого подшипника 3 и пред- усилителя 4 и корпусом прибора.Устройство работает следующим образом.С первого выхода генератора 1 переменного напряжения снимается сигнал амплитудой 30-100 мВ и частотой в несколько килогерц-единиц мегагерц, который поступает на последовательную цепь; состоящую из емкости бесконтактного токосъемника 2, исследуемого подшипника 3, включенного в цепь своими внешним и внутренним кольцами, и параллельный колебательный контур, образованный индуктивностью 17 и конденсатором 18 и настроенный в резонанс на частоту генератора 1, Напряжения на колебательном контуре усиливаются предусилителем 4, имеющим высокое входное сопротивление, проходит множительное устройство 5, выполняющее функции регулируемого аттенюатора, усиливается полосовым усилителем 6, после чего подается на сигнальные входы первого 7 и второго 11 синхронных детекторов. Опорное напряжение первого синхронного детектора 7 берется с первого выхода генератора 1переменного напряжения через постоянный фазовращатель 15, обеспечивающий постоянный фазовый сдвиг 90. Опорное напряжение второго синхронного детектора11 берется непосредственно с первого выхода генератора 1 и синфазно с ним. Постоянная составляющая с выхода первого синхронного детектора 7 выделяется первым фильтром 8 низких частот и поступает на второй вход дифференциального усилителя 9 постоянного тока, На первый вход этого усилителя подается напряжение с второго выхода генератора 1, предварительно продетектированное амплитудным детектором 10. Дифференциальный усилитель 9усиливает разность своих входных напряжений и подает ее на второй управляющий вход множительного устройства 5, регулируя его коэффициент передачи сигнала таким образом, чтобы постоянная составляющая выходного напряжения первого синхронного детектора 7 равнялась выходному напряжению на первом выходе генератора 1. Нэ измерительный блок 16поступают два постоянных напряжения: с выхода дифференциального усилителя 9 и выхода второго синхронного детектора 11, предварительно отфильтрованное вторым фильтром низких частот 12, а также два переменных напряжения; с выхода первого синхронного детектора 7, предварительно усиленное первым усилителем 13 огибающей, и с выхода второго детектора 11, усиленное вторым усилителем 14 огибающей. Вые эти напряжения измеряются и регистрируются.При выполнении условий1 Ет 1Е, ЕЕ,где Ет, Ъ, Е - комплексные сопротивлениябесконтактного токосъемника 2, исследуемого подшипника 3 и колебательного контура, составленного из индуктивности 17 и конденсатора 18, для напряжения на выходах синхронных детекторов первого 7 и второго 11 можно записать ц- ей,со (Со+ д С )+(д+ дц ВК 1 Кг(302), 1656374еа 35 е яо а Со З К 1 Кг.КЗ дачи дифферен жении на вхоможно эапи 1.дОвхз = Коз -9 - на реоОвх 4 = Ко 4 -9- - На ЧЕтВЕртОМ ВХОДЕе,Гдв Ко 1 Ког Коз Ко 4 ПОСтОяннЫЕ КОэффициенты,Для емкости и активной проводимостподшипника можно записатьСо" е ( - .);д =у( - )дс, Ясбсбс где Со и д С - емкость подшипника 3 и ее вариации;о и дд - проводимость подшипника 3 и ее вариации;е и Во - напряжение на первом выходе 5 генератора 1 и резонансное сопротивление контура;К 1 и Кг - коэффициент усиления пред- усилителя 4 и полосового усилителя 6;(ЯО 2) - коэффициент передачи множи тельного устройства 5;Я и 02 - коэффициент преобразования множительного устройства 5 и величина управляющего напряжения на втором его входе. 15Каждый из синхронных детекторов первый 7 и второй 11 выделяют из входного напряжения составляющую, синфазную со своим опорным напряжением. 8 ыходное напряжение первого синхронного детекто ра 7 равноОС 1 = е В ал(Со+ дс) К 1 Кг(Я 021 Кэ, а второго 11Осг - е йо(9+ до ) К 1 Кг (Я 02) К 4, где Кз и К 4 - .коэффициенты передачи перво го 7 и второго 11 синхронного детекторов.Поскольку первый фильтр 8 низких частот пропускает лишь постоянную составляющую выходного сигнала первого синхронного детектора 7, для упрэвля още го напряжения множительного устройства 5 имеемео-е йо а ео К 1 Кг (Я 02) Кз 3 Ко = 02, откудаео2 е Ко СОСоК 1 К 2КЗ + 1 Ко где Ко - коэффициент пере циального усилителя 9;ео - выходное напряжение амплитудного детектора 10. 40Таким образом, для напря дах измерительного блока 16 сэть:. где е и у - диэлектрическая проницаемость и удельная электропроводность смазки;Яс и ос - суммарные площадь контактаи толщина слоя смазки.При толстых слоях смазки е практически постоянна, что позволяет из напряжения на первом входе измерительного блока16 найти основной параметр контактаС 1 с Е- = -Овх 1,Яс Ко 1определяющий степень нагруженности подшипника и несущую способность смазки. Понапряжению на четвертом входе определяется удельная проводимость смазки, характеризующая ее загрязненностьЕУ = -Овх 4Ко 4По напряжению на втором входе измерительного блока 16Яс Яс/Ос)( - ) = -Овгос Ко 2определяется степень механического износа поверхностей качения или скольжения,При тонких молекулярных слоях смазкивеличины диэлектрической проницаемостии удельной электропроводности начинаютзависеть от толщины слоя смазки. Поскольку эти зависимости различны, дополнительное использование напряжения на третьемвходе измерительного блока 16 позволяетоценить раздельно как площадь контактаЯс. так и толщину смазки бс.Введение дополнительных элементов исвязей позволяет увеличить число параметров, характеризующих техническое состояние подшипника до четырех. 8 се эти.параметры, характеризующие состояниеподшипников: степень нагруженности (толщина смазки), степень механического износа, качество (загрязненность смазкиоцениваются непосредственно по одномуиз выходных параметров предлагаемого устройства.Формула изобретенияУстройство диагностики состояния подшипников, содержащее последовательносоединенные генератор переменного напряжения, бесконтактный токосъемник дляподключения исследуемого подшипника ииндуктивность, второй выход которой соединен.с корпусом, конденсатор, включенный параллельно индуктивности,последовательно соединенные предусилитель, вход которого соединен с общей точкой подшипника и индуктивности,множительное устройство и полосовой усилитель, последовательно соединенные амплитудный детектор, вход которого1656374 Составитель В. ГрибоваТехред М.Моргентал Корректор Л, Бескид Редактор М. Товтин Заказ 2046 Тираж 358 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 подключен к второму выходу генератора, и дифференциальный усилитель, фильтр низких частот, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, а также измерительный блок, причем выход дифференциального усилителя соединен с входом измерительного блока и вторым входом множительногоустройства, отл ич а юще ес я тем, что, с целью повышения достоверности диагностики путем различения видов дефектов, оно снабжено последовательно соединенными постоянным фазовращателем, первым синхронным детектором и первым усилителем огибающей, последовательно соединенными вторым синхронным детектором, вторым усилителем огибающей и вторым фильтром низких частот, вход постоянного фаэовращателя подключен к первому выходу генератора, сигнальный вход первого синхронного детектора соединен с выходом полосового 5 усилителя, выход первого усилителя огибающей подключен к второму входу измерительного блока, сигнальный вход второго синхронногО детектора соединен с выходом полосового усилителя, а опорный - с пер вым выходом генератора, .выход второгоусилителя огибающей подключен к третьему входу измерительного блока, вход второго фильтра низких частот соединен с выходом второго синхронного детектора, а 15 выход - с четвертым входом измерительного блока, вход первого фильтра низких частот подключен к выходу первого синхронного детектора;