Устройство для испытаний подшипниковых опор электрических машин

(56) Авторское свидетельство СССР У 928534, кл. Н 02 К 5/00, 1980,Авторское свидетельство СССР М 1628149, кл. Н 02 К 15/16, 1988, (54) УстРОИСтво ДЛЯ ИСПЫтАНИй ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИАШИН (57) Сущность изобретения: устройстИзобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для. испытаний подшипниковых опор каченияэлектрических машин с переменным режимом нагрузок на подшипники,Известен стенд для испытаний подшипниковых опор электрических машин,который содержит установленные на валу подшипниковые опоры, имеющие конструктивное соответствие опорам электрической машины, радиальные и аксиальные нагружатели подшипников, вкачестве которых используются меха"нические, гидравлические или пневматические устройства, блок поддержания"эквивалентного" температурного режима подшипников. Вал в части, расположенной между испытуемыми подшипниковыми опорами, выполнен эксцентН 02 К 15/00, С 01 И 13/04 во содержит статор (3) электрическоймашины переменного тока с обмоткой(15) и ротор (2) с обмоткой (1). Ротор (2) установлен эксцентричнорасточки статора (3) и имеет местадля установки балансировочных грузов(7). Пружина (9) служит для осевойнагрузки подшипников (6), В цепьобмотки (1) ротора включен регулятортока (11), а в цепь обмотки (15) статора - преобразователь частоты (16),Уставка регулятора (11) оттарированав единицах силы одностороннегомагнитного тяженияБлок (13) предназначендля поддержания эквивалентного температурного режима. 1 ил,ричным относительно оси вращения и на эксцентричной части вала посредством технологических подшипников установлен радиальный нагружатель, а аксиальный нагружатель расположен со стороны, противоположной выходному концу вала, соединенному с приводным двигателем.Недостатком этого решения являет ся то, что из-за эксцентричного выполнения вала на подшипниках создается пульсирующая радиальная нагрузка, которая по своему характеру не соответствует радиальной вращающейся нагрузке от небаланса ротора. Поэтому при испытаниях подшипниковых опор на этом стенде не обеспечивается подобие всех нагрузок и соответственно . ,не будет воспроизводиться "Физикаотказов" подшипников. Кроме того, .осевые нагружатели, содержащие тензометрический диск, упругие эЛементы в виде устройств механики, гидравликиили пневматики, нарушают строгое конструктивное соответствие испытуемых узлов подшипниковым опорам реальной электрической машины.Известно устройство, в котором при испытании подшипниковых опор электрической машины используется машина постоянного тока. В ней необходимую форсированную постоянную радиальную нагрузку на подшипники создают односторонним магнитным притяжением ротора к статору за счет подачи питания в обмотку возбуждения половины рядом размещенных полюсов статора. 20 Недостатком этого устройства является. необходимость разработки и использования блока выпрямителей, вводимого в цепь.,обмотки статора машиныдля подключения ее к промышленной питающей сети переменного тока, Устрой"ство не позволяет создать полныйкомплекс форсированных постоянных ивращающихся радиальных и осевых нагрузок на подшипники для обеспеченияполного подобия нагрузок в форсированном и номинальном режимах работымашины. Кроме того, в этом устройстве при изменении тока в обмотке якоря изменяется как одностороннее магнитное притяжение, якоря к статору,так и частота вращения ротора и подшипников. Поэтому, если в реальноймашине имеет место переменный режимнагрузок на подшипники при постоянной. 46частоте вращения ротора, то в данномустройстве воспроизвести эти условияэксплуатации путем регулированиятока якоря невозможно,45Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ускоренных Ресурсных испытаний подшипников ка" ценив электрической машины, в кото" ром форсированные постоянные радиальные нагрузки йа подшипники обеспечиваются односторонним магнитным тяже" ниеи ротора к статору электрической машины из",за,эксцевтричного смещения ротора в расточке статора.В, таком устройстве при сохранении . строгого конструктивного соответстВия подшипниковых опор машины обеспечивьется также необходимое по условию подобия нагрузок форсированное.знаце. ние вращающейся радиальной нагруз"ки от небаланса посредством разба" лансировки ротора и форсированное значение постоянной осевой нагрузки посредством установки осевой пружины сжатия в одной из подшипниковых опор машины.Однако это устройство предназначено только для ускоренных ресурсных испытаний подшипников качения в опорах ротора электрической машины при постоянном режиме нагрузок на подшип" ники, постоянной частоте вращения. ротора и постоянных значениях токов машины, определяющих радиальную нагрузку на подшипники и их тепловое состояние. В этом устройстве все перечисленные параметры режима испытаний подшипниковых опор взаимосвязаны, что не позволяет использовать его для обычных или ускоренных испытаний подшипниковых опор в тех случаях, когда в процессе испытаний необходимо по заданному алгоритму изменять нагрузку на подшипники, их температурный режим или частоту вращения ротора.На практике имеются обширные области применения электрических машин с переменным режимом нагрузок на подшипники при постоянной или переменной частоте вращения ротора.Переменный хаРактер нагрузок .на, подшипники может быть обусловлен производственным процессом или дина - микой внешних перегрузок на объект применения, например переменными линейными ускорениями и другими факто" рами.Испытания таких электрических машин на подтверждение выработки их подшипниковыми опорами установленного ресурса проводят или непосредственно в объекте применения, или на специальных динамических стендах, позволяющих воспроизвести динамику внешних перегрузок, При испытаниях на надежность,. когда необходимо провести испытания большой выборки подшипниковых опор электрической машины в режиме обычных, или ускоренных-ресурсных испытаний это связано с большими затратами средств, испытательного времени и нерациональным использованием оборудования.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возмож5173ности проведения как обычных, так иускоренных испытаний подшипниковыхопор с переменным .и постоянным режи"мами нагрузок, повышение производительности испытаний и снижение затрат,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для испытаний подшипниковых опор электрических машин,содержащем статор электрической машины переменного тока, ротор, эксцентрично смещенный относительно расточки статора и имеющий места для уста"новки балансировочных грузов, обмоткиротора и (или) статора, пружину дляосевого поджатия подшипников, вцепь обмотки ротора и (или) статора . включен регулятор тока с уставкой,оттарированной в единицах силы маг"нитного тяжения, а устройство снабжено блоком поддержания эквивалентного температурного режима.На чертеже изображено устройстводля испытаний подшипниковых опорэлектрических машин с подшипникамикачения.Устройство содержит регулируемуюэлектрическую машину (в рассматриваемом случае синхронную. машину, регу"лируемую по цепи возбуждения),Обмотка возбуждения 1 машины установлена яа роторе 2. Ось ротора эксцентрично смещена параллельно аси внут,ренней расточки в статоре 3 в направ"лении действия силы веса 6 ротора на величину эксцентриситета е,предельное значение которого целесообразно ограничивать величиной е0,5 о , где о - среднее значениеэлектромагнитного зазора между ротором 2 и статором 3 машины при их . соосном расположении.Относительное параллельное смеще" ние осей ротора и внутренней расточ" ки статора в направлении действия веса 6 , ротора обеспечено за счет эксцентричного смещения наружной поверхности Н статора 3 установлен". ного в корпусе 4, относйтельно внутренней поверхности В статора. Возможно эксцентричное смещение поса - дочных поверхностей Щ щитов 5 относительно их посадочных поверхностей П под шарикоподшипники 6.Благодаря этому электромагнитный зазор между ротором 2 и статором 3 становится неравномерным с минимальным значением о -е в направлении действия веса с рртора и макси 5972 6мальным значением .8 .+ е в противоположном направлении.На роторе 2 имеются балансировоч.ные грузы 7, с помощью которых осуществляется необходимая его раэба"лансировка для создания вращающейсярадиальной нагрузки на .шарикоподшипниках 6. На правой "плавающей опоре" 1 О машины между наружным. кольцом шарикоподшипника 6 и его крышкой 8 уста-.новлена волнистая пружина 9, регулирование осевого сжатия которой может. Ьсуществляться, например, посредством-;болтов 10, перемещающих крышку 8.В цепь обмотки возбуждения 1включен регулятор силы одностороннего магнитного тяжения, в качествекоторого использован регулятор тока 20 11 с датчиком и переменной уставкой,оттарированными в единицах силыодностороннего магнитного тяженияР по соответствующим ей значениямтока возбуждения. При ручном регули" 25 ровании в качестве оттарированноготаким образом датчика использованамперметр 12.Подшипниковые опоры машины имеютблок 13 поддержания эквивалентного О температурного режима, выполненный,например, ввиде замкнутой системыциркуляции и подогрева масла с проходом его через форсунки в шарикоподшипники 6 (как показано на -левойопоре чертежа) или в виде замкнутой 5 системы циркуляции и подогрева жидкости с проходом ее через кольцевыеканалы 11, выполненные в прилегаю"щих к подшипникам щитах 5 при ис"пользовании в подшипниках 6 консис" 4 ф тентной смазки (как показано на пра"вой опоре чертежа).8 цепь обмотки 15 статора 3 может быть введен преобразователь частоты 16, а на валу 17 ротора 2 уста" "ф новлены сменные втулки 18, имеющиеразные значения наружных диаметровпод посадку шарикоподшипников 6соответствующих типоразмеров. Приэтом, подшипниковые щиты 5 и крышки фф 8 должны иметь расточку посадочныхповерхностей П под шарикоподшипники6 соответствующего типоразмера.При работе машины магнитная индук.ция в электромагнитном зазоре между, 55 ротором 2 и статором 3 имеет неравно-л,мерное распределение вследствие введенного эксцентриситета е, что создает действующую в направлении .веса О7 . 17 ротора силу одностороннего магнитного тяжения Р , Это позволяет с учетом других, постоянных радиальных нагрузок, действующих на ротор 2 (включая нагрузку от веса с ротора), создать суммарные постоянные радиальные нагрузки на шарикоподшипники 6, необходимые по условиям обычных или ускоренных ресурсных испытаний.Необходимый по условиям испытаний переменный режим радиальных нагрузок на шарикоподшипники, обусловленный динамикой внешних перегрузок, воспро" изводится при помощи регулирования,силы Р посредством изменения тока в обмотке возбуждения 1 с помощьюрегулятора тока 1.1, ПосколькуР =К 1 е В где К - коэффициент, зависящий отпараметров электрической машины и частоты тока в обмотке 15 статора;е " эксцентриситет оси ротора 2относительнО оси расточкистатора 3;В - магнитная индукция в электроомагнитном зазоре 3 ь, значениекоторой зависит от .,токов вобмотках 15 машины, то,регулируя ток в обмотКе 1 ротора, и (или) обмотке 15 статора машины, можно изменять значение силы.Р при неиэмег" ном значении эксцентриситета е. Для того,чтобы в процессе испытаний можно было изменять значение Р по заданному алгоритму при помощи изменения уставки регулятора, надо датчик и уставку регулятора предварительно оттарировать одним из известных способов в единицах силы одностороннего магнитного тяжения по соответствующим ей значениям регулируемого тока.Необходимые по коэффициенту подо" бия нагрузок. вращающиеся радиальные нагрузки на шарикоподшипниках 6 создаются за счет разбалансировки ротора 2 при помощи грузов 7, а осе" вце нагрузки на них создаются за счет Регулирования сжатия пружинц 9 с помощью болтов 10, перемещающихся крышку 8.Посредством блока 13 поддержания эквивалентного температурного режимаподдерживается заданный уровень температуры подшипниковых опор машины вне зависимости от подогрева машины 35972 8 ее токами, которыми регулируется сила одностороннего магнитного тяжения.Для обеспечения испытаний шарикоподшипников 6 при разных частотахвращения датчик регулятора тока 11(или шкала амперметра 12) тарируетсяв соответствующих току возбуждениязначениях силы магнитного тяженияР при различных частотах вращенияротора 2. Изменение частоты вращенияротора, обеспечивается при помощи преобразователя частоты 16 (в двигательном режиме) или при помощи специального привода (в генераторном режиме). 5Изобретение значительно расширяетфункциенальные возможности устройства, в том числе становится возможнымпроведение обычных или ускоренныхиспытаний подшипниковых узлов электри, ческих машин при имитации как посто-"янных, так и переменных внешних перегрузок, температурных режимов, час, тот вращения ротора. Обеспечиваютсятакже условия для проведения на одномустройстве обычных и ускоренных ресурсных испытаний подшипниковых опорэлектрических машин с подшипникамикачения различных типоразмеров при ЗО широких возможностях изменения работчих частот вращения, нагрузок на шарикоподшипники и их температурногосостояния.Проведение испытаний на предложен" р ном устройстве вместо использованиядля этих целей динамических стендовили .испытаний в объектах применения,а Также возможность ускорения испы.-.таний при помощи этого устройства позволяют существенно увеличять их, производительность и уменьшить затраты.Предложенное устройство можно использовать также для испытаний подшипниковых опор других роторных машин, установив их в устройстве вместо подшипниковых опор электрической машины.Технико-экономический эффект от использования предложенного устройства определяется в каждом конкретном случае в зависимости ат коэффициентй ускорения испытаний, назначенного ресурса работы подшипников и себестои.- мости обцчных ресурсных испытаний или испытаний на динамических стендах.Предложенное устройство может быть построено на базе регулируемых элект. рических машин переменного тока раз . нцх модификаций, конструкций, мощнос,гД.Пилип Ко еда кто аказ 182 НИИПИ Г гарева 363, г. ужгород, ул Произ тей и частот вращения с жидкой или пластичной смазкой подшипниковПри ускоренных испытаниях подшипников на пластичной смазке помимо формирования:5 нагрузок применимо и форсирование температуры смазки, Установка позволяет реализовать и этот фактор ускорения испытдниЙеКроме того, в ряде случаев Функции блока 13 поддержания эквивалентного температурного режима подшипниковых опор электрической машины могут быть. реализованы посредством размещения устройства в термокамере, где создают,требуемый температурный режим для смазки, или в замкнутом объеме, в котором необходимая температура в подшипниковых узлах создается за счет собственных тепловыделений элект. 2 О рической машины.ф о р м ул а и з о б р е т е н и я,Устройство для испытаний подшипни,овых опор электрических машин, соСоставитель И,анова Техред МДидькТиражарственного комитета по изоб 113035, Москва, Ит 35, Ра твенно-издательский комбинат держащее статор электрической машины.переменного тока, эксцентрично смещей"ный относительно расточки статора иимеющий места для установки балансировочных грузов обмотки ротора и(или) статора, пружину для осевогоподжатия подшипников, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможностипроведения как обычных, так и ускоренных испытаний подшипниковых опорс переменным и постоянным режимаминагрузок и повышения производитель"ности испытаний и снижения .затрат, вцепь обмотки ротора и (или) статоравключен регулятор тока с уставкой,оттарированной в единицах силы магнитного тяжения, а устройство снабжено блоком поддержания эквивалентноготемпературного режима. Подписноетениям и открытиям прскан наб д. 4/5