Устройство для виброакустической диагностики подшипников качения

СОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 526 П 9 11 4 С 01 М 13/ МИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У У СВИДЕТЕЛЬ ТОР авиациВасенко,Яво СССР 1982.(71) Ленинградский институонногр приборостроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использованодля виброакустическоК диагностикиподшипников (П) качения. Целью изобретения является повышение достоверности диагностики и расширение области применения. Устройство содержит вибропреобраэователь 1, выполненныи в виде жидкокристаллическихячеек. Коммутатор 2 подключает ячеКки вибропреобразователя 1 к генератору 3, сигнал с которого через усилитель 4 и аналого-цифровой преобразователь 5 поступает в блок 6 памяти,где записывается распределение вибрации диагностируемого П. В блоке 6памяти записано также распределение,соответствующее эталонному П. Распределения диагностируемого и эталонного П поступают в блок 7 вычисления,который формирует диагностический параметр. Блок 8 принятия решения опре"деляет степень неисправности П, арезультаты диагностирования отображаются на блоке 9 индикации и регистрации. Имитатор 12 служит для определения исправности самого устройства. Работа блоков осуществляется по сигналам блока 11 управления.1 з,п. ф-лы, 2 ил.5 Ю 15 20 25 30 подшипника. разом. Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть преимущественно использовано для виброакустической диагностики подшипников качения.Целью изобретения является повышение достоверности диагностики и расширение области применения,На фиг, 1 дана функциональная схема устройства; на фиг, 2 - конструктивная схема вибропреобразователя.Устройство содержит вибропреобразователь 1, подключенный выходами 1п к соответствующим сигнальным входам 1 п коммутатора 2, последовательно соединенные генератор 3, усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок 6 памяти, блок 7 вычисления, блок 8 принятия решения и блок 9 индикации и регистрации. Устройство содержит также блок 10 управления, второй выход которого подключен к второму входу коммутатора 2, первый выход подключен к первому входу блока 6 памяти, а третий - к третьему входу блока 7 вычисления. Устройство включает в себя схему 11 обнуления, которая подключена к первому входу коммутатора 2, и имитатор 12, соединенный выходами 1ш с соответствующими сигнальными входами 1. ш коммутатора 2, выход которого подключен к генератору 3,Первая схема запоминания входит в блок 6 памяти, первый вход которой является вторым входом последнего. Выход первой схемы запоминания подключен к первому входу блока 7 вычисления и является первым выходом блока 6 памяти, который содержит также вторую схему запоминания. Второй вход первой схемы запоминания и вход второй схемы запоминания объединены и являются первым входом блока 6 памяти. Выход второй схемы запоминания является вторым выходом блока 6 памяти и подключен к второму входу блока 7 вычисления.Вибропреобразователь 1 состоит из ижидкокристаллических ячеек 13, расположенных в герметизирующей подложке 14. С одной стороны жидкокристаллические ячейки 13 соединены с общим электродом )5, а с другой стороны каждая жидкокристаллическая ячейка 13 соединена со своим электродом 16.Устройство работает следующим об 35 40 45 50 55 В начальный момент времени все жидкокристаллические ячейки 13 имеют ориентированггое состояние молекул жидкого кристалла и диэлектрическую проницаемость о =1. Вибропреобразователь 1 отсоединяют от коммутатора 2 и закрепляют на контролируемом подшипнике. Благодаря свойству жидких кристаллов изменять свою диэлектрическую проницаемость Р. пропорционально амплитуде виброперемещения порогового уровня, жидкокристаллические ячейки 13 воспринимают высокочастотные вибрации подшипника в полосе частот 30-250 кГц. А поскольку жидкокристаллические ячейки 13 имеют возрастающие с номером ячейки пороги чувствительности, которые определяются разным химическим составом и толщиной ячейки, то увеличение диэлектрической проницаемости у каждой ячейки будет разное,Значение,циэлектрической проницаемостикаждой ячейки пропорционально вероятности превышения амплитуды колебания порога чувствительности ячейки, Распределение диэлектрических проницаемостейжидкокристаллических ячеек 13 от 1 до п за время одного цикла эксплуатации представляет собой кумулятивное распределение значений А(Т) виброперемещений После одного цикла эксплуатациивибропреобразователь 1 снимают сподшипника и подключают к коммутатору 2. При этом благодаря эффекту"памяти" жидкокристаллические ячейки 13 сохраняют свое измененное состояние длительное время.Управляющим импульсом от блока10 управления, коммутатор 2 подключает первую жидкокристаллическуюячейку 13 к генератору 3. Посколькужидкокристаллическая ячейка 13 представляет собой плоский конденсатор,то генератор 3 уменьшит свою частоту,которая станет 2 а так как изменение диэлектрической проницаемости Е,составляет единицы процентов, тоКуХгЯ,где К - коэффициент пропорциональности, определяемый толщиной ячейки13 и площадью электрода 16,С выхода генератора 3 напряжениечастоты Г , обратно пропорциональноедиэлектрической проницаемости 6, 5 12Для повышения вероятности правильного диагностирования в устройстве предусмотрено выведение кумуля. - тивного распределения на блок 9 индикации и регистрации через второй вход из первой схемы запоминания. При этом имеется возможность диагностирования некоторых видов дефектов . по форме кумулятивного распределения. Так возрастание дисперсии кумулятивного распределения характерно для подшипника, имеющего микротрещины на беговых дорожках, при этом появляются одиночные виброакустические импульсы большой амплитуды А ) бВ -) среднеквадратическое значение закона распределения плотности вероятности виброакустического сигнала. Возрастания первых составляющих Р (А) кумулятивного распределения характерно для подшипника, у которого смазочный слой потерял несущую способность. В этом случае наблюдается большое число импульсов малой амплитуды А. с б., При этом все эти изме 1нения приводят к увеличению Р.Вероятность правильного диагностирования зависит также и от надежности устройства диагностирования, Для обнаружения отказов устройства введен имитатор 12, который позволяет осуществить самоконтроль. Импульсами, поступающими со второго выхода блока 10 управления коммутатор 2 подключает поочередно выходы 1ш имитатора 12 к генератору 3, При этом к генератору 3 поочередно подключаются конденсаторы имитатора 12 определенных номиналов, моделирующие кумулятивное распределение вероятностей исправного и неисправного под.шипников. Устройство при подключении имитатора 12 работает описанным образом, как и при подключении вибропреобразователя 1, При этом работоспособность устройства проверяют по соответствию заданного на имитаторе 12 распределения вероятностей исправного и неисправного подшипников и результатов диагностирования в блоке 9 индикации и регистрации. После окончания диагностирования импульсом "обнуления", поступающим с второго выхода блока 10 управления, коммутатор 2 подключает все жидкокристаллические ячейки 13 вибропреобразователя 1 к схеме 11 обнуления, па выходе которой имеется переменное95261 6 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 напряжение звуковой частоты (1500 Гц)и амплитудной 30-40 В, При приложении такого напряжения происходит полное стирание записанной информации ивсе жидкокристаллические ячейки 13во.-вращаются в первоначальное ориентированное состояние молекул жидкогокристалла с диэлектрической проницаемостью 8=1, Вибропреобразователь 1после этого снова может быть отсоединен от коммутатора 2 и установленна диагностируемый подшипник,Устройство эффективно для диагностирования дорогостоящего оборудования, машин и механизмов с повышенными требованиями к надежности. Использование устройства позволяет снизитьчисло отказов машин, полностью использовать срок службы подшипникови осуществлять их техническое обслуживание по фактическому состоянию,Формула изобретения 1, Устройство для виброакустической диагностики подшипников качения, содержащее вибропреобразователь, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, а также последовательно соединенные блок принятия решения и блок индикации и регистрации, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности диагностики и расширения области применения, в него введены последовательно соединенные схема обнуления, коммутатор и генератор, последовательно соединенные блок управления, блок памяти и блок вычисления, а также имитатор, при этом второй вход блока управления подключен к второму входу коммутатора, третий выход подключен к третьему входу блока вычисления, который вторым входом соединен с вторым выходом блока памяти, а выходом соединен с входом блока принятия решения,причем выход генератора через усилитель соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к второму входу блока памяти,соединенного своим первым выходомс вторым входом блока индикации ирегистрации, при этом вибропреобразователь выходами 1п подключен соответственно к сигнальным входам 1,..,и коммутатора, к сигнальнымвходам 1 ш которого подсоединенысоответственно выходы 1ш имитатора.3 12952 первой ячейки после усиления в усилителе 4 поступает в аналого-цифровой преобразователь 5. Последний производит преобразование информации, заложенной в частоте . в код, который поступает на первую схему запоминания и записывается там.Затем блок 10 управления подает следующий импульс управления на коммутатор 2 и тот подключает вторую О жидкокристаллическую ячейку 13 к генератору 3. Аналогичным образом происходит усиление сигнала частоты преобразование в код и запись величины, обратно-пропорциональной Г в 15 первой схеме запоминания.Точно таким же образом в схеме запоминания записываются п значений, соответствующих диэлектрической проницаемости всех п жидкокристалличес ких ячеек 13, и там образуется массив данных М, описывающий кумулятивное распределение, т,е. вероятности превышения значений виброакустического сигнала пороговых уровней.25Методические погрешности при определении кривой распределения вероятностей связаны с конечной длительностью интервала анализа (время наблюдения), с числом уровней кванто вания виброакустического сигнала (уровней анализа) и шириной диф 4 еренциального коридора.В предлагаемом устройстве время 35 анализа равно времени одного цикла эксплуатации подшипника (Т 1:) и составляет единицы часов. Число уровней анализа определяется числом и жидкокристаллических ячеек 13 40п=Е( - дщ- )+1,ААгде Е - целая часть дроби;А - пиковое значение виброакустического сигнала;ьА - ширина дифференциального коридора, определяется разницей между порогами чувствительности двух соседних ячеекЧисло п может быть выбрано достаточно большим. 50При А =3 - 6 мкм, аА=О,5 мкм,число п=20-40,Таким образом, при использованиивибропреобразователя 1 удается сформировать распределение вероятностейс высокой точностью, что также приводит к повышению достоверности диагностирования,61 4Массив данных М поступает на первый вход блока 7 вычисления, которыйпроизводит вычисление вероятности Рпревышения значения сигнала критического уровня А . За критический уровень А, принимается величина вибросмещения, превышение которого свидетельствует о появлении дефекта подшипника, например, микротрещины набеговых дорожках, Величина А завиКРсит от типоразмера подшипника и определяется экспериментально,Вероятность Р равна вероятноститого, что за время одного цикла эксплуатации подшипника (С С) суммарное время 1превышения значенийвиброакустического сигнала критического уровня Ане превзойдет 7Р=Р( ,) с =.Величина Р с высокой степенью достоверности характеризует техническоесостояние подшипника качения,В блок 7 вычисления, управляемыйпо третьему входу блоком 10 управления, поступают составляющие массиваМ. Поскольку значение первой составляющей численно равно единице Р, =1,то блок 7 вычисления определяет вероятность превышения критическогоуровня А по формулеР=Р(т -)= в "-,Ргде Р, - величина вероятности кумулятивного распределения, соответствующая критическому уровню АДалее блок 7 вычисления определяР,е т диагностический параметр 0=в Р - вероятность превышения значениясигнала порогового уровня Адля испр авног о подшипника , Величина Р хар ак теризует состояние исправного подшипника качения и определяется изопыта эксплуатации на основании кумуля тив н о г о распределения исправногоподшипника . Значение Р поступает навторой вход блока 7 вычисления извторой схемы запоминания ,Величина диагностического параметра 0 поступ а е т в коде в блок 8 принятия решения , который принимает р ешение о б исправности П )или неи справности Р1 диагно с тируемо го подшийник а . Величина В характеризует с т епень пов р ежд енн о с ти подшипника , Р езуль та т решения и величина П о тобра-.ка е т ся и фиксируется на блоке 9 индикации и регистрации ,/48 Тираж 777 П НИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб д одпис Заказ Ь зводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,2, Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю ш е е с я тем, что вибропреобразоват"ль содержит п ячеек, каждая из которых выполнена в виде слоя жидкого кристалла с различным порогомчувствительности, расположенного между проводящими электродами вибропреобразователя.