Способ определения нагрузок на подшипник качения

/04 5 0 0 ТЕН во подшипникобыть испольнагрузок на вой и зован подш Цеися осе- равния о для опресодержити 3, 4, рапоков 5 подащением потров шариктивополож Устройств на подшипник зисторов 1, 2 стороны шари ленные со сме плоскости цен метрально пр ение нагрузо ве пары тензореложенные по об 1 пника б, эакрепазные стороны от ов 5 на двух диаых динамометриФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(22) 06,02,89 (46) 23.03,91. Бюл. йг 11 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) В. Д. Васильков и В. Н, Москалев (53) 658.562,012.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1278802, кл, 6 01 М 13/04, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОК НА ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано для определения нагрузок на подшипники качения, Цель изобретения - повышение точности определения нагрузки на подшипник качения при наличии перекоса его внутреннего кольца. Измеряют амплитуды составляющих спектра деформаций наружного (невращающегося) кольца подшипника для четырех пар точек, равномерИзобретениеромышленн о для оп ипники каче елью изобр ние точности опр шипник качения внутреннего кольНа фиг, 1-3 ный шариковый и рами, размещенн поверхности нар 5 - примеры комб подшипника сил ния: осевой, пост относится кости и можетределенияния,етение является повышееделения нагрузок на подпри наличии перекоса его ца.показан радиально-упородшипник с тензорезистоыми на цилиндрической ужного кольца; на фиг. 4 и инирбванного нагружения ами различного направлеоянно направленной радино расположенных по окружности. Сравнивая значения. амплитуд в точках, расположенных в двух перпендикулярных плоскостях, выбирают для измерений плоскость с теми парами точек, для которых получены большие значения аплитуд. Для выбранных пар точек измерений определяют разности и суммы амплитуд составляющих спектра с частотой перекатывания шариков по невращающемуся кольцу. Величину и знак осевой силы определяют по величине и знаку суммы разностей амплитуд.Величину и знак момента пары.сил при перекосе определяют по величине и знаку разности разностей амплитуд, Величину и знак радиальной невращающейся силы определяют по величине и знаку разности сумм, ) амплитуд. Величину вращающейся радиальной силы определяют по сумме двух наибольших значений амплитуд составляющих спектра с частотой вращения второго кольца подшипника, б ил. альной, моментом; на фиг. б - устрои для определения величины вращающ радиальной силы Рг, величин и знаков вой силы Р, момента М постоянно на ленной радиальной силы Р 0, а также энач эквивалентной динамической нагрузки динамической грузоподъемности С.ческих участках цилиндрической поверхности наружного кольца 7,Тензореэистор 1 соединен с усилителем 8, подключенным к анализатору 9 амплитудного спектра деформаций, включающему в себя фильтры 10 и 11, Тензорезистор 2 соединен с усилителем 12, подключенным к анализатору 9, включающему в себя фильтры 13 и 14, Тенэорезистор 3 соединен с усилителем 15, подключенным к анализатору 9, включающем в себя фильтры 16 и 17. Тензорезистор 4 соединен с усилителем 18, подключенным к анализатору 9, включающим в себя фильтры 19 и 20.Выход 21 усилителя 8 подключен к фильтрам 10 и 11. выход 22 усилителя 12 - к фильтрам 13 и 14; выход 23 усилителя 15 - к фильтрам 16 и 17, выход 24 усилителя 18 - к фильтрам 19 и 20,Выходы 25 и 26 фильтров 11 и 14 анализатора 9 соединены с блоком 27 вычитания, а выходы 28 и 29 фильтров 17 и 20 - с блоком 30 вычитания. Выходы.31 и 32 блоков 27 и 30 вычитания соединены с блоком 33 суммирования, выход которого 34 соединен с блоком 35 модуля, выходом 36 подключенными к регистрирующему прибору 37, протарированному при нагружении подшипника известными осевыми силами ГВыходы 31 и 32 блоков 27 и 30 вычитания соединены также с блоком 38 вычитания, выход 39 которого соединен с блоком 40 модуля, выходом 41 подключенным к регистрирующему прибору 42, протарированному при нагружении подшипника известной парой сил (моментом Щ,Выходы 25 и 26 фильтров 11 и 14 анализатора 9 соединены с блоком 43 суммирования, а выходы 28 и 29 фильтров 17 и 20 - с блоком 44 суммирования, Выходы 45 и 46 блоков 43 и 44 соединены с блоком 47 вычитания, выход 48 которого соединен с блоком 49 модуля, выходом 50 подключенным к прибору 51, протарированному при нагружении подшипника известными постоянно направленными радиальными силами РВыходы 52 - 55 фильтров 10, 13, 16 и 19 подключены к блоку 56 выделения двух наибольших значений, выход 57 которого соединен с блоком 58 модуля этих значений, выходом 59 подключенным к блоку 60 суммирования, выход 61.которого подключен к регистрирующему прибору 62, протарированному при нагружении подшипника известными вращающимися радиальными силами Р.Выходы 63 - 65 регистрирующих приборов 62, 51 и 42 соединены с сумматором 66, а выход 67 сумматора 66 и выход 68 регист 5 10 15 30 35 40 45 50 55 рирующего прибора 37 соединены с умножителями 69 и 70, выходы 71 и 72 которыхподключены к сумматору 73, соединенномувыходом 74 с умножителем 75 на коэффициент долговечности. Выход 76 последнего соединен с блоком 77 сравнения с заданнойдинамической грузоподъемностью подшипника, причем выход 78 блока сравнения подключен к сигнализатору 79остановки машины.Выход 34 блока суммирования соединен с блоком 80 определения знака суммыразностей, выход 81 которого подключен кблоку 82 индикации знака направлениясилы, протарированному при нагруженииподшипника осевыми силами известногонаправления.Выход 39 блока вычитания соединен сблоком 83 определения знака разности0 разностей, выход 84 которого подключен кблоку 85 индикации знака направления момента, протарированному при нагруженииподшипника парой сил (моментом) известного направления.5 Выход 48 блока вычитания соединен сблоком 86 определения знака разностисумм, выход 87 которого подключен к блоку88 индикации знака направления радиальной силы, протарированному при нагружении подшипника радиальной силойизвестного направления.В устройстве, наряду с двумя диаметрально противоположно закрепленнымипарами тенэорезисторов 1, 2 и 3, 4, центрыкоторых находятся в плоскости А-А, такжезакреплены дополнительно две пары тензорезисторов 89, 90 и 91, 92, центры которыхнаходятся в плоскости Б-Б, перпендикулярной плоскости А-А.Способ осуществляют следующим образом,/При определении нагрузок на подшипник измеряют раздельно сигналы с тензорезисторов 1, 2 и 3, 4, которые представляютсобой две пары диаметрально противоположных точек измерения в плоскости А-А, атакже сигналы с тензорезисторов 89, 90 и91, 92, представляющие две пары диаметрально противоположных точек измеренияв перпендикулярной плоскости Б-Б. Укаэанные пары тензореэисторов поочередно подключает к измерительному устройству,Для дальнейших измерений выбираютдве пары диаметрально противоположныхточек измерения, где получены наибольшиезначения амплитуд - в плоскости А-А, или вплоскости Б-Б, например тенэорезисторы 1,2 и 3, 4. Сигналы с тензорезисторов 1, 2 и 3,4 поступают соответственно на входы усилителей 8, 12, 15 и 18, затем из каждогосигнала, получаемого на выходе каждогоусилителя, выделяют с помощью фильтров10, 13, 16 и 19 спектральные составляющиес частотой вращения вала подшипника ии по величине получаемой в сумматоре 60 5суммы двух наибольших абсолютных значений амплитуд спектральных составляющих,выделяемых, например, фильтрами 10 и 16,сравниваемой с помощью регистрирующего прибора 62 с тарировочной величиной, 10определяют величину вращающейся радиальной силы Ег,Из сигналов, получаемых на выходекаждого из усилителей 8, 12, 15 и 18, выделяют с помощью фильтров 11, 14, 17 и 20, 15подключенных к тензорезисторам 1 - 4, соответственно амплитуды А 1 - А 4 спектральныхсоставляющих с частотой прокатывания телкачения через динамометрический участоккольца ва каждая из которых представляет собой сумму составляющих от осевой силы (Аа), постоянно направленной радиальнойсилы (Ао), пары сил - момента (Ам)25Д 1=Д 1+До .ДА 2=Аа 2+Ао+Ам 2АЗ=А э+А+А ЗА 4=Аа 4 - Ао+Ам 4Осевую силу определяют по разности; 30Ь а= Аа 1 - Аа 2= Ааз - Аа 4при этом Аа 1=АаЗ, Аа 2=Аа 4Постоянно направленную радиальную 35силу определяют по амплитудным составляющим:Ао=А 01=А 02= - АОЗ=-А 0440Момент (пара сил) определяется по разностиЬм = Ам 1 - Ам 2= - (Амз - Ам 4)при этомАм 1=Ам 4, Ам 2=АмЗ.При определении нагрузок на подшипник выделяют фильтрами 11, 14, 17 и 20 суммарные амплитуды А 1, А 2, Аз, А 4 и затем 50 определяют (с учетом знаков) попарно разность и сумму амплитуд Ь 1 = А 1 - А 2 и Я 1=А 1+А 2 с помощью подключенных к выходам 25 и 26 фильтров 11 и 14 блоков 27 вычитания, и суммирования 43, а также раз ность и сумму амплитуд Ь 2 = АЗ-А 4 и Я 2=дз+А 4 с помощью т 1 одключенных к выходам 28 и 29 фильтров 17 и 20 блоков вычита ния 30 и суммирования 44,Полученные в блоках 27 и 30 вычитанияразности амплитуд суммируют затем в блоке 33 суммирования и по величине, полученной в нем (с учетом знаков) суммы разностейЬа= Л 1 + Й, которую сравнивают в регистрирующем приборе с аналогичной величиной, полученной при тарировке известнойосевой силой Еа определяют величину последней.Полученные в блоках 27 и 30 разностиамплитуд вычитают в блоке 38 и по величинеполученной в нем разности разностейЛм =61 - Ь 2, которую сравнивают в регистрирующем приборе 42 с аналогичной величиной, полученной при тари ровкеизвестным моментом (парой сил) Мо, определяют величину момента, а также величинуприведенной радиальной составляющейЕм силы на наружное кольцо подшипникапри нагружении моментом,Полученные в блоках 43 и 44 сложениясуммы амплитуд вычитают в блоке 47 и пораЗНОСтИ Яо=Я 1 - Я 2, КатсруЮ СраВНИВаЮт Врегистрирующем приборе 51 с аналогичнойвеличиной, получаемой при тарировке известной постоянно направленной радиальнойсилой Ео. определяют величину последней,По знакам полученных разностей исумм, определяемым с помощью блоков 80,83 и 86 а также блоков 82, 85 и 88 индикации,протарированных при нагружении подшипника силами известного направления - осевой, моментом, радиальной, устанавливаютнаправление действия (знак) этих сил. Полученные на выходах 63-65 блоков 62, 51 и 42 сигналы, соответствующие значениям радиальных нагрузок Е, (вращающейся), Ео (постоянно направленной), Ем (при действии момента), поступают на вход сумматора 66, а полученная на его выходе величина суммарной радиальной нагрузки умножается в блоке 69 на коэффициент радиальной нагрузки. Полученная на выходе 68 блока 37 величина осевой нагрузки Еа умножается в блоке 70 на коэффициент осевой нагрузки. С выходов 71 и 72 блоков 69 и 70 сигналы, соответствующие значениям нагрузок, поступают на сумматор 73 и полученное на его выходе значение эквивалентной динамической нагрузки Р умножаются в блокр 75 на коэффициент долговечности 1 . На выходе блока 75 получают значение динамической грузоподъемности, которое сравнивают в блоке 77 о заданным для дайного подшипника значением и в случае превышения заданного значения срабатывает сигнализатор 79 остановки машины, 1636705Таким образом, способ позволяет повысить точность определения нагрузок на подшипник качения.Формула изобретения 5Способ определения нагрузок на подшипник качения, заключающийся в том, что измеряют амплитуды составляющих спектра деформаций в точках, расположенных в 10 зоне торцов невращающегося кольца подшипника, на частотах вращения второго кольца и на частотах перекатывания шариков по невращающемуся кольцу при действии на подшипник осевой и радиальных сил, 15 пары сил при перекосе колец подшипника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения нагрузки на подшипник при перекосе его внутреннего кольца, измеряют амплитуды спектра де формаций для четырех пар точек, равномерно расположенных по окружности невращающегося кольца, сравнивают значения амплитуд в точках в двух перпендикулярных плоскостях и выбирают для измерений пары точек в плоскости, где получены большие значения амплитуд, после чего определяют разности и суммы амплитуд составляющих спектра с частотой перекатывания шариков по невращающемуся кольцу для диаметрально противоположных пар точек и по величине и знаку суммы разностей амплитуд определяют величину и знак осевой силы, по величине и знаку разности разностей амплитуд определяют величину и знак момента пары сил при перекосе колец подшипника, по величине и знаку разности сумм амплитуд определяют величину и знак радиальной невращающейся силы, а величину вращающейся радиаль- ной силы определяют по сумме двух наибольших значений амплитуд составляющих спектра с частотой вращения второго кольца,