Устройство для контроля подшипников качения

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоциАлистическихРЕСПУБЛИК 12807 А 1 1)з 6 01 М 13/О ОБ ЕТЕН ПИС И ОСУДАРОТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСК 6 МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Криворожский горнорудный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к техническомудиагностированию, в частности к средствамавтоматического контроля, проверки и прогнозирования функционального состояния Изобретение относится к диагностике технического состояния подшипников по виброакустическим параметрам и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической и др, отраслях промышленности.Известно устройство для контроля подшипников качения, содержащее последовательно соединенные преобразователь, усилитель, фильтр, демодулятор для амплитудного детектирования сигналов, анализатор спектра, блок вычисления, пороговое устройство, блок совпадения и индикатор.В основу работы этого устройства положен анализ огибающей случайных вибраций, полученной путем амплитудного детектирования выходного сигнала объекта контроля. По огибающей сигнала определяетея амплитудно-частотный спектр огибающей, дальнейшая обработка которого дает оценочный показатель контроля, Однако огибающая сигнала не дает возможность 2подшипников качения по виброакустическим параметрам. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство позволяет проследить зарождение и развитие дефекта конкретного элемента подшипника путем обработки огибающей резонансной частоты вибрации с помощью гребенчатых узкополосных фильтров, управляемых по скорости и настроенных на частоты, информативные для характерных контролируемых дефектов. Точность контроля повышается за счет корректировки полосы пропускания узкополосных гребенчатых фильтров в зависимости от частоты вращения подшипникового узла. 1 ил,проводить оценку состояния подшипника по его действительным сигналам, так как при амплитудном детектировании искажается часть информации о мощности сигналов высокочастотных вибраций, которые наиболее информативны для контролируемого объекта - подшипника качения. Известное устройство содержит сложные блоки и не дает полной информации о состоянии подшипника.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля подшипников качения, содержащее последовательно соединенные преобразователь, усилитель и фильтр. к которому подключены пиковый детектор и блок определения среднеквадратичного значения амплитуд, а также блок вычисления и индикатор. В данном устройстве упрощена конструкция и повышена точность за счет учета при измерениях неоднородности виброакустического контакта. Однако устройство определяет общий урокоторого соединен с выходом блока 6, э выход= с индикатором 15.Устройство работает следующим образом,5 Преобразователь 1 принимает вибрации подшипника, которые преобразует вэлектрический сигнал. Электрический сигнал с преобразователя 1 поступает на предварительный усилитель 2, где усиливается,10 и далее - в блок 3, где производится нормировка сигнала по пиковому его значению. Сблока 3 нормированный сигнал поступаетиа фильтр 4 выделения резонансной частоты подшипника, который из сигнала выделя 15 ет информативную полосу частот в полосе2-20 кГц, Информативные частотные полосы зависят от обьекта и устанавливаютсязаранее из амплитудно-частоТного спектрасигнала, В качестве информативной частоты20 можно принять частоту резонанса 1 р внешней обоймы подшипника, которая определяется по формуле В й - 1 1 КЕ 25 Р 2 д Я+1 эг гпЬ 2 1 Гинф б На чертеже показана структурная схема устройства.Устройство содержит последовательно 45 соединеннь 1 е преобразователь 1 например,пьезозлектрический),усилитель 2,блок 3 эвтонормировэния, фильтр 4 резонансных частот подшипника, к которому подключены первый амплитудный детектор 5 и блок 50 б определения среднеквадратичного значения, выход первого амплитудного детектора подключен к основным входам четырех управляемых узкополосных фильтров 7-10, к управляющим входам которых подключен 5 датчик 11 частоты вращения, выходы узкополосных фильтров через коммутатор 12 подключены ко второму амплитудному де- тектору 13, выход которогО соединен с вторым входом делителя 14, первый вход вень повреждения подшипника без конкретизации вида дефекта, что не позволяет точно прогнозировать сроки выхода из строя подшипника, При перегрузке устройства пиковыми значениями вибросигнала, которые могут быть "срезаны" при насыщении пикового детектора, происходят утеря информации и снижение точности контроля.Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля и расширение функционал ьних возможностей устройства,Это достигается тем, что устройство контроля подшипников качения, содержащее последовательно соединенные преобразователь и усилитель, а также фильтр, блок определения среднеквадратичного значения амплитуд, делитель и индикатор, снабжено блоком автонормирования, первым и вторым амплитудными детекторами, четырьмя управляемыми узкополосными фильтрами, датчиком скорости и коммутатором. При атом вход блока автонормирования соединен через усилитель с преобразователем, а выход через фильтр - с первым амплитудным детектором, к выходу которого подключены входы четырех управляемых узкополосных фильтров, настроенных на разные частоты пропускания, к управляющим входам которых подключен датчик сксрости, а выход их через коммутатор подключен на вход второго детектора, которь 1 й соединен с первым входом делителя, второй вход которого через блок определения среднеквадратичного значения амплитуд соединен с фильтром, выход делителя соединен с входом индикатора.В основу изобретения положено определение параметров сигналсз высокочастотных вибраций на информативной полосе частот,где й - порядок резонанса в данном случае й = 2); а - радиус нейтральной оси;- момент инерции площади поперечного сечения; а - удельная линейная масса обоймы.Ширина полосы информативной частоты определяется по формуле где Ьнф - информативная частота вибрации подшипника;16 - ближайшая к информативной частота проявления виброактивности сочлененных неконтролируемых деталей объекта,Местные неисправноСти подшипников приводят к возникновению серии механических ударов, которые периодически повторяются с частотой, зависящей от геометрических характеристик подшипника. Различная частота повторения говорит о наличии неисправности различных деталей подшипника, Имеются следующие частоты повторения или информативные частоты подшипников;- частота прохода шарика по внешней обойме био, указывающая на неисправность внешней обоймы;- частота прохода шарика по внутренней обойме 1 во, указывающая на дефекты внутренней обоймы;- частота вращения шарика или ролика ш(1 р), указывающая на дефекты вращающегося элемента;- основная частота т 0 с, указывающая на повреждение сепаратора подшипника,Расчет этих частот производится следующим образом:1 но = Е 1 в/2 (1 - д/О (соз Р 1,1 во = Е Рв/2 1+ д/О саз Р),1 ш(1 р) = О 1 в/2 д (1 - (д/О - соз В Ц,Ьс= Ь/2 (,1-д/О соз/3,где Ж - число шариков или роликов;1 в-частота вращения вала(т.е, скорость внешней обоймы по отношению к внутренней);д - диаметр шариков или роликов;О - диаметр делительнай окружности шариков или роликов;Р - угол контакта, отсчитываемый от радиального направления.С выхода фильтра 4 сигнал поступает одновременно на блок определения среднеквадратичного значения и амплитудный детектор 5, который выделяет огибающую информативной частоты данного сигнала. Полученный сигнал поступает на основные входы управляемых узкополосных фильтров 7-10, средние частоты пропускания кото. рых определяются по выше приведенным формулам, Однако эти частоты зависят от изменения скорости, поэтому на управляющие входы узкополосных фильтров подают сигнал с датчика 11, при этом при изменении скорости вращения механизма соответственно изменяются средние частоты пропускания узкополосных фильтров 7 - 10. В зависимости ат того, какой дефект контролируется, соогветствующий узкополос-. ный фильтр соединяется через коммутатор 12 са вторым детектором 13, при этам.сигнал с узкополосного фильтра детектируется и поступает на второй вход делителя 14 (Ов),на первый вход которого поступает среднеквадратичное значение вибросигнала О, гдевычисляется их отношение Од/О. Сигнал с5 делителя поступает на индикатор 15. Шкалаиндикатора проградуирована в безразмерных единицах для каждого дефекта отдельно, минимальные значения которыхвыражают исп.равное состояние отдельных10 частей подшипника, их увеличение - степень развития соответствующего дефекта.Таким образом, обеспечиваются своевременное выявление и развитие дефекта,появляется возможность планового ремон 15 та механизмов, предупреждаются аварийные ситуации,Формула изобретения Устройство для контроля подшипников 20 качения, садаржащее последовательно соединенные преобразователь и усилитель, а также фильтр, выходом соединенный с блоком определения среднеквадратичного значения амплитуд и первым амплитудным 25 детектором, выход которого через делительсвязан с индикатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности контроля, оно снабжено блоком автонормирования, вторым амплитудным детектором, 30 четырьмя управляемыми узкополоснымифильтрами, датчикам частоты вращения и коммутатором, причем блок автонормирования включен между усилителем и фильтром, информационные входы управляемых 35 узкополосных фильтров подключены к выходу амплитудного детектора, управляющие входы - к датчику частоты вращения, а выходы через коммутатор и последовательно соединенный с ним второй амплитудныйде тектар - к второму входу делителя.,Максимишине НТ СС тельский комбинат "Патент, г, ужгород, ул,Гагарина, 101 Производствен Заказ 530 Тираж Подписное ВНИИ ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5