Способ контроля подшипника роторной системы

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 1719953 А 9) 51)5 6 01 М 13 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) В.В. Волков, В,С. Пот ют место на корпусе подшипника, в котором величина среднеквадратичного отклонения амплитуды вибрации наибольшая. В этом месте измеряют интервалы времени между положительными выбросами амплитуды вибрации, превышающими три величины среднеквадратического отклонения, находят усредненный интервал времени и среднеквадратическое отклонение интервалов времени между выбросами за период времени, определяемый по соответствующей формуле. Затем определяют коэффициент и вариации между измеренными интервалами времени, а наличие и количество дефектов подшипника определяют по величине е интервала времени между выбросами ампя литуды вибрации и коэффициенту вариации,сравнивая с экспериментальными эталонными зависимостями. 1 табл., 3 ил. ский институтенко и В.П. П(56) Авторское свидетельство СССРМ 1392422,.кл, 6 01 М 13/04, 1988.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКАРОТОРНОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к машиностроению и подшипниковой промышленностиможет быть использовано для неразрушающего контроля подшипниковых узлов роторных систем. Цель изобретения - повышеничувствительности и достоверности контролподшипников. Измеряют вибрацию по окружности корпуса подшипника и определя Изобретение относится к средствам не- разрушающего контроля подшипниковых узлов роторных систем и может быть использовано в машиностроении и подшипниковой промышленности.Известен способ контроля качества изтовления подшипниковых узлов, вклю-. ающий измерение амплитуды колебаний корпуса подшипникового узла в двух взаимно перпендикулярных направлениях и фиксацию результатов измерения в виде круговой диаграммы, по характерным изменениям которой судят о качестве подшипни-. кового узла., Недостатками данного способа контроля являются нйзкие чувствительность и достоверность контроля. Первое обьясняется тем, что в указанном способе фиксируют низкочастотные радиальные колебан пуса, по величине которых су траектории оси вращения подши Радиальные колебания - это следств баланса, который является значите дефектом по сравнению, например, с тами. колец подшипника. В то же вр стоверность способа зависит от осре круговой диаграммы от скорости вра при постоянной величине дисбалан необходима достаточно точная и одн гоч ная тарировка. Такую тари ровку собранного подшипникового узла однозначноосуществить достаточно сложно, что отражается на достоверности контроля.Наиболее близким к предлагаемому является способ диагностирования дефектов поверхностей трения в подшипниках качеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТЧО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ1 РИ ГКНТ СССР ия кордят о п ника. ие дисльным дефекемя доднения щения са. т.е. ознэч 1719953ния, согласно которому вращают нагружен- шум и позволяет увеличить достоверность ный подшипник, измеряют его вибрацию в контроля.заданной полосе частот, а также эксцессы На фиг. 1 изображено распределение выборочных распределений амплитуд виб- среднвквадратического отклонения амплирации за равные последовательные перио туды вибрации О)по окружности подшипды времени, а о дефектах поверхностей ника и местоположение, определяемое ф, трениясудятпо коэффициентувариацииизгдв 0(у) бием (у ); на фиг.2 - информамеренных эксцессов. тивный сигнал в различные моменты времеОсновными недостатками известного ни; на фиг. 3 - блок-схема устройства для способа являются низкие чувствительность 10 реализации предлагаемого способа контрои достоверность койтроля, Это обусловлено ля подшипника.тем, что фиксируют общую вибрацию в по- устройство. содержит последовательнолосе пропускания фильтра, по которой оп соединенные преобразователь 1, усилитель ределяют эксцессы выборочных 2 и паласовой фильтр 3, выход которого чераспределений амплитуд вибрации. Т.е. ди 15 реэ аналого-цифровой преобразователь агностический сигнал содержит полезную (Ацп) 4 подключен к микроЭВМ 5, связан- информацию, формируемую появлением ной с блоком 8 буферной памяти.и регистили наличием дефекта, и общий шум трения . Ром 7 представления результатов контроля, тел качения о поверхнОсти (кольца пбдшип" АЦП 4 и микроЭВМ 5 управляются блоком 8 ников), достоверное и статистически состо 20 управления и синхронизации, к которому ятельное измерение эксцесса в таких подключены три регистра 9-11 входных условиях и его последующее осреднение даныхтребует большой выборки. Заметное изме- Способ осуществляют следующим обнение эксцесса происходит только в томслучае, еслидефект приводит к изменению 25 В регистры 9-11 заносятся соответстусловий трения пар качения, т.6.;когда де венно значения и (частота вращения подфект достаточно развился, чтобы изменить шипника) и в (количество тел качения в общийуровеньвибрацииврегиСтрирувмом подшипнике). По этим данным в блоке 8 диапазоне частот. Кроме того, способ н 6 управления и синхронизации формируется дает возможности достоверно судить об из 30 период времени Т иа (100 - 1000)Й т, котоменении технического состояния подшип. Рым задается время выборки для микро- ника, в частности об изменении количества ЭВМ 5. Затем преобразователь 1 дефектов поверхностей тренияУстанавливается на корпусе вращающегосяцель изобретения - увеличение чувст- подшипника (не указан) в точке, условновительности и достоверности контроля, 35 обозначаемой у О. Вибрация подшипниПоставленная цель достйгается твм, что ка в виде электрйческого сигнала на выходесогласно способу измеряют. случайны 6 виб. преобразователя 1 подается на усилитель 2, рации корпуса вращающегося подшипниКа выход которого. подключен к паласовому в заданной полосе частот в равные последа фильтру 3 с частотой пропускания Ь 1" (30- вательные периоды времени, которые апре -200) кгц, Выбор такой полосы пропускания деляют, исходя из частоты вращения и позволяет избежать мощных помех низко- количества тел качения в подшипнике. Кро . частотной вибрации, исходящей от роторме того, контроль осуществляют в месте, ной системы, а также влияния определяемом на окружности коРпуса под. Высокочастотного шума из-за трения других шипника по максимальной величине сред. побочных физических процессов, С выхода неквадратического отклонения амплитуды фильтра З.сигнал поступает.на АцП 4, где вибрации, это позволяетувеличитьчувстви. преобразуется и в виде цифровой последотельность, При этом измеряют интервалц . вательностй при наличии управляющегоо времени между положительными выбРоса сигнала от блока 8 управления и синхроними амплитуды, которые превышают три ве зации поступает в микроЭВМ 5.личины среднеквадратичвского . При подаче сигнала "Пуск" в блоке 8 отклонения, по измеренным интервалам ус. управдвнйя и синхронизации формируется танавливают средний интервал и среднв. Упомянутый сигнал управления и втечение квадратическое отклонение интервалОв времени Т. микроЭВМ формирует последдвремени, из которых определяют коэффици 65, вательность значений процесса Х(т) - проентвариациимеждуизмереннымиинтерщ цесса вибрации подшипника в точке(р-О, . лами времени. Исключение иэ Т диагностичаскоа информации сосгавааю. г.а. Хг Хз, Ха, Хв, Хнф гда Й-у; Йщих, обусловленных трением тел кач 6 нияа определяется частотой дискретизации АЦП увеличивает отношение полезный сигнал1719953 5 64, задаваемой блоком 8 управления и синх- только отдельные случайные выбросы могутронизации, Элементы последовательности превышать этот порог, пркчем согласно теХТ накапливаются в буферном запоминаю- ории вероятности вероятность появлениящем устройстве 6 и по истечении временит таких выбросов равна РХ3 о(рмикроЭВМ 5 рассчитывает и запоминает 5 0 0044среднеквадратическое значение д процесса Таким образом, за любой последоваХ(1), Величина среднеквадратического зна- тельный период времени Т при нормальномчения 0 одновременна из микроЭВМ 5 по. функционировании подшипника с вероятдается в регистР 7 представлени". ностью Р (х) щ 0,9956 имеет место условиерезультатов. Последовательно подставляя 10М) ) - . Определяемые при этомпреобразователь 1 по.окружности корпуса М 1 и .,О Р дподшипника в различные точки У(ф= 0-2). 0 о: 0 и Ч 0: 0 характеризуют большой раэзапуская блок 8 управления и синхрониза. брос интервалов времени, что является приции, а также следя за показаниями Регисра знаком отсутствия дефекта. При появлении7 представления результатов, выбирается ефекта в подшипнике, напримерпервого дефекта в подшипнике,точкау,где.имеетсвмаксимальноезначе- микротрещины какого-либо из колец, выние 0 (фиг. 1). брсы процесса Х(1) появляются почти периДалеепреобразовательзакрепляетсяв одически (фиг, 2). Тогда за любойточке р корпуса подшипника и последова последовательный период времени Т растельно в блок 8 управления и синхрониза- считанный усредненный интервал времениции подаются сигналы "Пуск" и "Контроль", Мх 2, кроме того,. о=О, ЧсмО ., т.е,причем последний формируется через ли- .нию задержки с тзадТ. Первый сигнал значения параметров М 1 %, % в данномпозволяет измерить и запомнить с, а: .25 случае отличаются от номинальныхпри поступлении сигнала "Контроль" вели- М, а, Н и однозначно определяют начина у (Х) устраивается также в микраЭВМ личие одного дефекта подшипника.5 и производится сравнение поступающих . При появлении последующих дефектовиз АЦП 4 значений Х 1 процесса Х(т) с вели происходит изменение указанных парамет 2чиной 3 0(р ). Одновременно происходит ров и имеет место условие М ( - , сформирование в течение периода времениТ с учетом времени дискретизации й про- Ю ЧУ 0цесса Х(1) интервалов времени между вы- Таким образом, путем достаточно про е 35 стого анализа информации; выдаваемой ребросами Х ЗО(Р ) и Х 1+3 3(У ) гистром 7 представления результатов,указанного процесса Х(т), т.е. У =Д 11, Й однозначно определяется качество подд ц которые размещаются в буферном шипника роторной системы путем оценки. запоминающем устройстве 6, Последнее количествадефектов(нетдефектов,одинденаходится в режиме обмена с мйкроЭВМ 5, фект более одного дефекта). Указанный40поэтому после формирования последова- анализ может быть легко автоматизировантельности у последняя рассчитывает ус-. с помощью микроЭВМ 5, а полученные притредненный интервал времени ас, этом результаты позволяют организоватьсреднеквадратическое отклонение интер- как периодический контроль подшипникавалов времени %и коэффициент вариации роторной системы, так и мониторинг дляЧ, Эти результаты из микроЭВМ 5 последа- наиболее ответственных роторных систем.45вательно поступают в регистр 7 представления результатов контроля. По истечении П р и м е р, Осуществляют контрольпериода времени Т процесс контроля авто- подшипника 206 (е = 9) с валом и массой наматическиповторяется,формиРуьтся новая конце, имитирующими роторную систему.последовательность У и из нее рассчитыва- для измерений используют акустическийт . 50ются текущие значения Мь % и Ча по соот- преобразователь, усилитель и фильтр отеченошению которых судят о наличии и ственной аппаратуры АФ 11. В качестве. количестве дефектов. Последнее осуществ- мйкроЭВМ используют мйкроконтролеРляетсяследующимобразом. ВибРационнье МКс системой ввода для интерфейсашумы нормально функционирующего под- АцП, подключаемого к АФ 11, и системойшипника подчиняются нормальномузакону . вывода информации на цифропечатающеераспределения, Тогда при выборе порога устройство. Управление осуществляютприема диагностической информаЧии Рав вручную с пульта управления, согласованного А = 3(7(р ), и в отсутствие дефектов ного с МК, Вращение подшипника осу- еществляют при 1000 об/мин, т,е, и - 16,7 Гц,период времени Т" 10 ОО6,7 о116;7 9Дефект создают электроискровым разрядом на дорожке тел качения подшипника, 5Результаты измерения параметров Мьст Ч 1 при различных количествах дефектовприведены в таблице,Анализ результатов показывает, что отчетливо просматривается зависимость параметров Мь %Чс от состоянияподшипника, а их соотношения для - "2и в.=0,0134 с позволяет однозначно идентифицировать количество дефектов в подшипнике роторной системы:2нетдефектов: в)- й, ЧчФО;один дефект: пи щ, а, +О, ЧкеО;2более одного дефекта: в, с с -2иаТаким образом, введение в предлагае мый способ новых операций: определение месторасположения преобразователя и порога приема диагностической информации, ее обработка с целью получения группы параметров, однозначно определяющих каче ство подшипника, позволяют увеличить чувствительность и достоверность способа контроля, а также создать достаточно про- стые автоматизированные устройства реализации способа контроля подшипниковыхузлов различных роторных систем.Формула изобретенияСпособ контроля подшипника роторйойсистемы, заключающийся в том, что измеряют случайные вибрации корпуса вращающегося подшипника в заданной полосе частотв равные последовательные периоды вре-.мени,отл ичающийс ятем, что, с цельюповышения чувствительности и достоверности контроля, измеряют вибрацию по окружности корпуса подшипника, определяютместо на корпусе, в котором величина среднеквадратического отклонения амплитудывибрации наибольшая, в этом месте измеряют интервалы времени между положительными выбросами амплитуды вибрации,превышающими три .величины среднеквадратического отклонения, находят усредненный интервал времени исреднеквадратическое отклонение интервалов времени между выбросами за периодвремени Т, определяемый по формулеТ (100- 1000)/в и,гДе в- количествотел качения подшипника;и - частота вращения подшипника, Гц,затем определяют коэффициент вариациимежду измеренными интервалами времени,а наличие и количество дефектов подшипника определяют по величине среднего интервала времени между выбросами амплитудывибрации и коэффициентом вибрации, сравнивая с эксперимтентальными эталоннымизависимостями.1719953Составитель 8, Волков дактор М. Петрова Техред ММргентэл . Корректор М. Демчикз 767 Тиражйодписное ВНИИПИ Государственного кмитвта ао изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС11303, Мосвв, Ж-Зб,Раувская на 64/бизаодственно-издательский оибват "Патеи", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101