Способ диагностирования подшипников качения

9348 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 8 1)ю 6 01 М 13/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(21) 4940646127 ции вращения подшипника под нагрузкой и (22) 31,05.91измеренйя длительности кОнтактов между (46) 15.04.93. Бюл. % 14 телами качения и кольцами, дополнительно (72) В.Н, Билуха, А,А. Бобченко и А,В, Ар- . измеряют электрическое сопротивление темьев,контактов, измеряют длите)1 ьности контак- (56) Авторское свидетельство СССРтов с сопротивленйем ниже порогового зна- М 1171684, кл. С 01 М 13/04, 1983. . чения, потом осуществляют селекцию (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАЙИЯ ПОД- контактов по длительности. По наличию кон- ШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ : тактов с длительностью больше максималь- (57) использование: в машиностроении для но допустимой судят о наличии дефекта в диагностирования подшипников йри экс-, испытуемом подшипнике. Это повышаетдоплуатации и ремонте машин и мехайиэмов,.стоверность контроля подшипников каче- Сущность: в способе, включающем опера- ния.5 ил.фФьИзобретение относится к машинострое-,60-70 Ом, а переходное сопротивление су 1 црФ. нию, а именно к способам диагностирова- вующих токосьемников достигает велйчййМ ния подшипников при эксплуатации и 10-20 Ом, С.учетом приведенного обста,- ремонте машин и механизмов;: : тельства пороговое сопротивление в устрЦель изобретения - повышение досто- сгве, реализующем предложенный споСО(, верности контроля подшипников за счет вы- установлено равным 100 Ом, Неучет эт(аФ С явления локальных дефектов, имеющих обстоятельства в прототипе может привщВ 0 недопустимые размеры. к тому, что не.будут выявлены поврежденйя 6 дВ предлагаемом способе считается, что на деталях подшйпников, имеащих сопфо- фь. . контакт между взаимодействующими дета- тивление, превышающее 1 Ом; -.:. (О лями подшипника возникает в том случае; .: Способ осуществляют следуЮщим обракогда электрическое сопротивление контак- эом. тной зоны устанавливается ниже порогово-Предварительносмазанныйподшипник го значения, задаваемого в приводят во вращение под определениой нормативно-технической документации. Ве- нагрузкой. Измеряют электрическое сопроличина порогового сопротивления устанав- тивление контактов, возникающих между ливается из следующих соображений. деталями вращающегося подшипника, Из.Известно, что электрическое сопротив-. меряют длительности контактов, имеющих ление чисто "металлического" контакта сопротивление ниже порогового значения. обычно не превышает 1 Ом. Однако, в ре- Осуществляют селекцию контактов по длиальных условиях поверхности металличе- тельности, Измеряютколичествоконтактов, ских тел всегда покрыты адсорбционными длительность которых больше максимально слоями атомное и молекул окружающей сре. допустимой. При этом, если имеются кон- . ды, окислами, имеющими сопротивление до такты по длительности превышающие мексимально допустимое значение длительности - подшипник относят к неисправным.На фиг, 2 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 3 и 4 проиллюстрирован принцип, на котором основано. измерение длительности контакта.Устройство реализующее предлагаемый способ, содержит электрически соединенные контролируемый подшипник 1, токосъемник 2, источник напряжения 3, компаратор 4, измеритель длительности 5, опорный генератор 6, селектор длительности 7, счетчик количества контактов 8 и блок выбора длительности 9.Источник напряжения представляет собой резистивный делитель напряжения, выдающий на выходе постоянное напряжение.Компаратор собран на микросхеме 521 САЗ,В измерителе длительности и счетчике количества контактов использованы микросхемы 155 ИЕ 6, Селектор длительности реализован на микросхемах серии 155.В качестве опорного генератора применен генератор с кварцевой стабилизацией частоты, реализованный на микросхемах серии 155.Блок выбора длительности представляет собой переключатель, выдающий уровень логической единицы для управления селектором длительности,На фиг, 3 показано изменение величины проводимости С, равной 1/В, где К - электрическое сопротивление контактной эоны, а на фиг, 4 - импульс на выходе компаратора,Устройство работает следующим образом.Импульсы опорного генератора 6 запускают источник импульсного опорного напряжения 3.Этот источник формирует измерительные импульсы, которые одновременно подаются на контролируемый подшипник 1 через токосъемник 2 и на вход компаратора 4, а также опорные импульсы, которые поступают на второй вход компаратора. На стробирующий вход компаратора 4 поступают импульсы с опорного генератора 6, который обеспечивает синхронизацию компаратора с источником импульсного напряжения и выдает импульсы для работы измерителя длительности,При возникновении между деталями подшипника контактов сопротивление В резко падает и шунтирует выход "а" источника напряжения, связанный через токосъемник с подшипником и входом компаратора (см, фиг. 2). При этом величина напряжения на этом выходе уменьшаетсяпо сравнению с напряжением, подаваемымнепосредственно на второй вход компаратора (вход "в" на фиг. 2).5 При прекращении контакта сопротивление увеличивается, соответственно увеличивается напряжение на входе "а"компаратора, связанного через токосъемник с подшипником. Компаратор 4 формиру"0 ет импульс, равный по длительностивремени, в течение которого сопротивлениеконтакта было ниже порогового значения(соответствующего величине Оо на фиг. 3).Опорный генератор 6 формирует им 15 пульсы, необходимые для работы измерителя длительности, Измерителемдлительности 5 измеряются длительностиконтактов.С помощью блока выбора длительности20 9 и селектора длительности 7 осуществляютселекцию контактов по длительности.Счетчик количества контактов 8 регистрирует количество контактов, длительностикоторых больше максимально допустимой,Достижение поставленной цели объясняется следующим.Рассмотрим качение шара по поверхности внутреннего кольца подшипника (см.фиг, 5),30 В соответствии с контактно-гидродинамической теорией смазки при вращении хорошо смазанного подшипника тела каченияи кольца разделены от непосредственноговзаимодействия масляным слоем, Однако35 при перекатывании тела качения через поврежденный участок протяженностью Япроисходит разрыв масляной пленки и непосредственный контакт деталей, при котором электрическое сопротивление падает40 ниже некоторого порогового значения (нафиг. 3 показано пороговое значение проводимости Оо).При этом длительность контакта Топределяется по известной формуле:45Т -- "пО. 1 -50где Я - размер поврежденного участка энаправлении качения;и - частота вращения внутреннего кольца;Оо - средний диаметр подшипника;бч - диаметр тела качения,Следовательно, измерив длительность.контакта Т и зная геометрические данныеконтролируемого подшипника (би, Оо) и частоту вращения (и), используя вышеприведенную формулу, можно определить размер дефекта или повреждения подшипника. С использованием приведенной формулы определяют и максимально допустимое значение длительности контакта: 5 Т., -21/2 лп Оо 1 где Тмд - максимально допустимое значение длительности контакта;Змд - размер максимально допустимого повреждения подшипника.Тем самым, по сравнению с прототипом повышается достоверность контроля. Это объясняется тем, что с помощью прототипа о техническом состоянии подшипника судят по общему количеству контактов и суммарной длительности указанных контактов, Однако из иллюстраций, приведенных на фиг, 1, видно, что используемые в прототипе параметры не позволяют оценить размеры локальных дефектов. А это является существенным недостатком прототипа, так как размер локального дефекта, как правило, является критическим параметром при диагностировании подшипников.Пример исполнения предлагаемого способа:1. Для диагностирования выбран подшипник типа 206, применяемый в авиационных двигателях, Согласно нормативно-технической документации для указанного подшипника размер дефекта не должен превышать 0,3 мм,2. Предварительно смазанный маслом МКподшипник был установлен на испытательный стенд.3. Собрали электрическую схему согласно фиг. 2.Установили на компараторе пороговое сопротивление, равное 100 Ом. Указанная величина задана в нормативно-технической документации. 4. Подшипник привели во вращение счастотой 40 с, а наружное кольцо нагрузили усилием 100 Н.5. Измеряли электрическое сопротивление контактов.На выходе компаратора получили длительности импульсов, равные длительностям контактов.6. С помощью измерителя длительности 10 импульсов измерили длительности импульсов, равные длительностям контактов или, другими словами, длительности контактов.7. При помощи селектора длительностии блока выбора длительности выделили кон такты с длительностями, большими установленной для данного типа подшипника в нормативной документации, т.е. более 0,1 мс, За время контроля счетчик количества контактов зарегистрировал наличие таких 20 контактов.8. После демонтажа и разборки подшипника на внутреннем кольце обнаружена коррозионная раковина диаметром 0,5 мм,25 Формула изобретения Способ диагностирования подшипников качения, заключающийся в относительном вращении колец подшипника на 30 определенной частоте под нагрузкой и измерении длительности контактов между,телами качения и кольцами за время контроля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет 35 выявления локальных дефектов с недопустимыми размерами, дополнительно замеряют электрическое сопротивление контактов и измеряют длительности контак-, тов с электрическим сопротивлением ниже 40 порогового значения по нормативно-технической документации, осуществляют селекцию контактов по длительности и по наличию контактов с длительностью больше максимально допустимой судят о наличии 45 дефекта в испытуемом подшипнике.каз 1282 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 инат "Патент", г, Ужгород, ул.Гаг