Устройство управления испытанием диагностикой подшипников

(51) С 04 М 13/О ГОСУД АРСПО ДЕЛ Е ИЗ СТВУ АВТОРСКОМУ тиВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) К.А. Шестериков, Д.А, Гречинский, В,Г, Рыгалин, А.В. Тарасов, В.П. Трофимов и С,Л. Неретин (71) Научно-исследовательский инс тут интроскопии(56) 1. Кузнецов А.А. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики. М., "Энергия", 1976, с.90..2. Авторское свидетельство СССР Ф 932336, кл. С 01 М 7/00, 1980 (прототип).(54)(57) .УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИСПЫТАНИЕМ ДИАГНОСТИКОЙ ПОДШИПНИКОВ, содержащее последовательно соединенныеизмерительные преобразователи виброполя, основные согласующие усилители, коммутатор и первый анализаторспектра параллельного действия, последовательно соединенные дополнительныйизмерительный преобразователь, согласующий усилитель, управляемый усилитель, генератор качающейся частоты,усилитель мощности и вибратор, а также последовательно соединенные интегратор и индикатор, блок выделения максимального сигнала, вход которого соединен с выходами основных согласующих усилителей, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения качества испытаний и точности.диагностики за счет использованияимпульсной переходной функции .объекта испытаний, оно снабжено узкополосным анализатором спектра, вторыманализатором спектра параллельногодействия, первьи,вторым и третьимблоками логарифмирования, первым ивторым вычитателями сигналов, блокомпотенцирования, последовательно соединенными тахометром и блоком масштабирования частоты, выход которогосоединен .с вторым входом первого анализатора, выход которого через первый блок логарифмирования, первыйвычитатель сигналов и блок потенцирования соединен. с входом интегратора, при этом блок выделения максимального сигнала через второй анализатор спектра параллельного действиявторой блок логарифмирования и второйвычитатель сигналов соединен с вторым входом первого вычитателя сигналов, дополнительный согласующийусилитель через узкополосный анализатор спектра и третий блок логарифмирования соединен с вторым входомвторого вычитателя сигналов.Изобретение относится к испытательной технике и технической диагностике машин с вращающимися роторами в шариковых и роликовых подшипниках, при испытаниях их на виброустойчивость.Известны устройства для испытания объектов на виброустойчивостьметодом плавной развертки или качания частоты, содержащие генератор 1 Окачающейся частоты, соединенный через усилитель мощности с вибратором,на столе которого установлены объекти измерительные преобразователи виброполя, подключенные через согласующие усилители к виброметрам, выходыкоторых через селектор соединены свыходом управления гененатора качающейся частоты, В этом устройствеза счет использования цепи обратной 20связи, в которую включен селектор,осуществляется стабилизация уровняускорения, воздействующего на объектпри испытаниях его на виброустой-.чивость 125Однако, используя такое устройство при испытании объекта с вращающимися элементами в шариковых и роликовых подшипниках, невозможно опре-,делить дефект подшипников и диагностировать их износ,Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления испытанием и диагностикой объектов с вращающимися элементами, содержащее измерительные преобразователи виброполя, расположенные на объекте диагностирования и подключенные через последовательно соединенные сог 40 ласующие усилители и коммутатор к сигнальному входу анализатора спектра параллельного действия, блок выделения максимального сигнала и исполнительный элемент, в качестве ко" торого используется вибратор, управ 45 ляемый от генератора качающейся частоты через усилитель мощности. Кроме того, известное устройство содержит заграждающий перестраиваемый фильтр, сумматор, блок запрета и управляемые. ключи 21 .Недостаток известного устройства состоит в сравнительно невысокой точности диагностирования износа подшипников и в сложности перестройки заграждающего фильтра при наличии нескольких периодических составляющих в спектре сигнала, амплитуда которых постоянно меняется при изменении (качании) частоты возбуждающего сигнала.Цель изобретения - повышение точности устройства за счет определения и отстройки от импульсной переходной функции объекта испытаний и диагностики, форма которой в системах со многими резонансными частотами .оказывает доминирующее влияние на спектр сигнала и существенно искажает спектр возмущающих воздействий, порождаемых дефектами, а также за счет выделения и спектральной оценки интересующих периодических составляющих из составного сигнала, производимого методом когерентного накопления. Указанная цель достигается тем, что устройство управления испытанием диагностикой подшипников, содержащее последовательно соединенные измерительные преобразователи виброполя, основные согласующие усилители, коммутатор и первый анализатор спектра параллельного действия, последовательно соединенные дополнительный измерительный преобразователь, согласующий усилитель, управляемый усилитель, генератор качающейся частоты, усилитель мощности и вибратор, а также последовательно соединенные интегратор и индикатор, блок выделения максимального сигнала, вход которого соединен с выходами основных согласующих усилителей, снабжено узкополосным анализатором спектра, вторым анализатором спектра параллельного действия, первым, вторым и третьим блоками логарифмирования, первым и вторым вычитателями сигналов, блоком потенцирования, последовательно соединенные тахометром и блоком масштабирования частоты, выход которого соединен с вторым входом первого анализатора, выход которого через первый блок логарифмирования, первый вычитатель сигналов и блок потенцирования соединен с входом интегратора, при этом блок выделениями максимального сигнала через второй анализатор спектра параллельного действия, второй блок логарифмирования и второй вычитатель сигналов соединен с вторым входом первого вычитателя сигналов, дополнительный согласующий усилитель через узкополосный ананой области выделить спектр информативного сигнала за счет отстройки от спектра импульсной переходной функции и за счет уровня периодических составляющих, а также появления новых частотных составляющих, свидетельствующих о развитии имеющихся и появлении новых дефектов, что и позволяет производить оценку технического состояния объектов контроляКроме того, устройство позволяет производить испытания функционирующих механизмов на виброустойчивость, тем самым осуществляя комплексную функцию одновременного испытания и диагностирования объекта контроля.Применение контура, содержащего вибратор, на столе которого установлен объект диагностирования, дополнительного измерительного преобразователя, подключенного через последовательно соединенные дополнительныйсогласующий усилитель и управляемыйусилитель к входу управления генератора качающейся частоты выход которого через усилитель мощности подключен к вибратору, позволяет управлятьи поддерживать режим виброиспытаний,Применение второго контура, содержащего измерительные преобразователивиброполя, закрепленные на объектедиагностирования и подключенные через последовательно соединенные основные согласующие усилители черезблок выделения максимального сигнала к входу узкополосного анализатораспектра, выход которого через второйблок логарифмирования подключен к одному из входов второго вычитателясигналов, а также дополнительногопреобразователя, подключенного через 40 дополнительный согласующий усилительк входу второго анализатора спектрапараллельного действия, выход которого через третий блок логарифмирования подключен к другому входу вычитателя сигналов, позволяет получить в логарифмическом масштабе переход ную функцию объекта контроля. спектра параллельного действия, первого блока логарифмирования, первого вычитателя сигналов, на вход которого поступает сигнал с выхода. первого вычнтателя сигналов, а также блока потенцирования позволяет получать спектральную оценку. Введение в устройство тахометра, блока масштабиро 3 1140092лизатор спектра и третий, блок логарифмирования соединен с вторым входом второго вычитателя сигналов,На чертеже приведена структурнаясхема устройства управления испытани 5ем диагностики подшипников.Устройство содержит измерительныепреобразователи 1 виброполя, основные согласующие усилители 2, коммутатор 3, анализаторы 4 и 5 спектра 1 Опараллельного действия, блоки 6,7 и 8 логарифмирования, вычитателисигналови 10 блок 11 выд .лениямаксимального сигнала, узкополосныйанализатор 12 спектра, блок 13 потея цирования, интегратор 14, индикатор 15, дополнительный измерительный преобразователь 16, дополнительный согласующий усилитель 17, управляемый усилитель 18, генератор 19 2 Окачающейся частоты, усилитель мощности 20, вибратор 21, тахометр 22и блок 23 масштабирования частоты,контролируемый объект 24.Принцип действия устройства основан на выделении периодическихсоставляющих из сигнала, ответственных за образЬвание локальных дефектов в шариковых и роликовых подшипниках с последующей спектральнойоценкой. Известно, что шариковыеподшипники -имеют характерную картину связи износа с отказами послепериода приработки, характеризующегося высокой интенсивностью изнаши 35вания, наступает длительный периодработы с малой интенсивностью изнашивания, после которого появляютсяповерхностные дефекты, что связанос усталостью, пылью,коррозией,разложением смазки,.перенатягом,вибрацией, неправильным монтажом,температурой и т.д. Дефекты подшипников повышают трение, при этом интенсивность изнашивания возрастает,что является причинами отказов из-зазаклинивания или перегрева подшипников. Образующиеся дефекты приводятк появлению импульсных вибраций. Этивибрации за счет постоянства скорости вращения узлов являются периодическими, однако по пути распространения вибрации.от источника до преобразователя претерпевают значительные изменения и их информативностьсущественно падает,Определение импульсной переходной,функции объекта позволяет в частотПрименение первого анализатора5 11400 вания частоты и интегратора позволяет производить анализ данных,принимаемых с объекта контроля с заданной длительностью. Такое соединение дает возможность производить когерентное усредение спектральной характеристики дефектов, являющееся основным ди" агностическим признаком, по которому судят о появлении образующихся или развитии новых дефектов, свойствен О ных подшипникам.Устройство работает следующим образом. 92 Сигналы с объекта испытаний и ди 15 агностики 24 воспринимаются измерительными преобразователями 1 и усиливаются согласующими усилителями 2.С выходов согласующих усилителей 2 сигналы поступают на входы коммута 20 тора 3 и входы блока 11 выделения максимального, сигнала. Сигнал с выхода блоха 11 выделения максимального сигнала поступает на вход узкополосного анализатора 12 спектра, Этот сигнал представляет собой свертку двух составляющих, одна из которых импульсная переходная Функция объекта, а вторая характеризует импульсные вибрации от дефектов. Сигнал на выходе. узкополосного анализатора 12ЗО спектра представляет собой произведение двух спектров этих составляющих сигнала. Этот сигнал поступает на вход блока 7 логарифмирования, на выходе которого образуется спектр З 5 в логарифмическом масштабе, представляющий собой сумму двух логарифмических составляющих. Этот сигнал 1 поступает на один из входов вычитателя сигналов 10, на другой вход ко- "о торого поступает сигнал, представляющий собой логарифмический спектр входного воздействия, образующийся в результате прохождения сигнала через45 анализатор 5 спектра параллельного действия и блок 8 логарифмирования. На выходе вычитателя 10 образуется сигнал, представляющий собой логарифмический спектр импульсной переходной функции объекта. Этот сигнал50 поступает на второй вход вычитателя сигналов 9. На первый вход вычитателясигналов 9 поступает сигнал, представ-: ляющий логарифмический спектр отклика объекта контроля, образующийся55 в результате прохождения сигнала через анализатор 4 спектра параллельного действия и блок 6 логарифмирования, В результате на выходе вычитателя 9 сигналов образуется спектр сигнала в логарифмическом масштабе, отстроенный от спектра импульсной переходной функции объекта. После прохождения Сигнала через блок 13 потенцирования происходит восстановление масштаба спектра. Этот сигналс помощью интегратора 14 когерентно усредняется. Синхронизация и выбор- длительности реализации осуществляется с помощью последовательно соединенных тахометра 22, установленного на валу объекта 24 диагностики и блока 23 масштабирования частоты, подключенного к входу синхронизации анализатора 4 спектра параллельного действия, Блок 23 позволяет регулировать длительность выборок анализи-руемого сигнала. Сигнал с выхода интегратора 14, являющийся диагностической оценкой состояния объекта контроля, поступает на блок индикации 15.Всякое появление новых гармоник и увеличение амплитуд имеющихся детермированных составляющих свидетельствует о появлении новых дефектов и уве-личениинакопления усталости у имеющихся,и благодаря этамуосушествляется оценка технического состояния устройств.Кроме этого, устройство может быть применено при испытании объекта на виброустойчивость за счет включения в устройство управляющего кон- тура, состоящего иэ вибратора, на столе которого установлен объект диагностирования 24, измерительный преобразователь 16, дополнительный согласующий усилитель 17, соединенный через управляемый усилитель 18 к входу управления генератора качающейся частоты 19,выход которого через усилитель мощности 20 подключен к вибратору.Использование узкополосного анализатора спектра, второго анализатора .спектра параллельного действия, (трех блоков логарифмирования, двух вычитателей сигналов, блока потенцирования, блока масштабирования частоты и тахометра позволяет значительно повысить точность диагностирования объекта за счет отстройки от импульсной переходной функции объектаиспытаний и диагностики, а такжеза счет выделения и спектральнойоценки интересующих периодическихсоставляющих, несущих информацию оналичии и развитии дефектов, характеризующих состояние объекта.