Способ ускоренных ресурсных испытаний электродвигателей

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 200 15/00 ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ СССР(51)5 Н 02 К 4 АТЕНТНОЕ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИС К АВТОРСК МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4На фиг,1 представлена функциональная Я схема для осуществления предлагаемого С)способа; на фиг.2 приведены графики изме- С) нения скорости принудительного углового движения (а) электродвигателя, создаваемой нагрузки (б), общего уровня вибрации в ультразвуковом (в) и звуковом (г) диапазо- . ф нах частот в пределах нескольких циклов испытаний, На фиг,3 изображены экспериментальные графики изменения коэффициента ускорения для двух типов электродвигателей ЭД -(а) и ЭД -(б) в зависимости от номера цикла.Установка (фиг.1) содержит испытуемыйэлектродвигатель 1, который с ю Изобретениеотносится , ведения ускоренных ресурс электродвигателей и может вано для сокращения врем приближения условия испыт тационным и индивидуальн вания ресурса работы элект длительным ресурсом работ спос ных и быть и ни ис аний к го про родви бам пропытаний спользопытаний, эксплуа- гнозирогателей с Цель изобретения - сокращение времеспытаний, приближение условий испый к эксплуатационным и обеспечение можности индивидуального прогнозироия и сохранения работоспособности исуемых объектов,ни тан воз ван сле помощь 1 2(21) 4902526/07 ванном режиме проводят циклически, ско- (22) 14.01.91 рость принудительного движения на каж- (46) 23.05.93, Бюл. М 19 дом цикле изменяют до достижения уровня (71) Ленинградский институт авиационного вибрации в ультразвуковом диапазоне часприборостроениятот значения, соответствующего предель-. (72) Г.В,Нежданов, Т.В.фарафонова, А,К.Яв- ной нагрузке на опоры электродвигателя, ленский и К.Б,Егоровмежду смежными циклами измеряют уро- (56) ЯО М 1495652, . вень вибрации в звуковом диапазоне частот кл. 0 01 М 15/00, 1986 в форсированном и эксплуатацинном режиЗО М 1462140, мах и по соотношению этих уровней опрекл. 6 01 М 15/00, 1986. деляют коэффициент ускорения на каждом (54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ РЕСУРСНЫХ цикле, по длительности цикла и коэффици- ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ентуускорения рассчитывают частичный ре- (57) Сущностьизобретения:создаютфорси- сурс работы электродвигателя, при рованный режим путем динамического воз-равенстве коэффициентов ускорения пред- . действия на опоры электродвигателя шествующего и последующего циклов испы- ф гироскопическими силами, создаваемыми . таний прекращают, а затем проводят принудительным знакопеременным угло- индивидуальное прогнозирование, опредевым движением ротора электродвигателя. ляя общий ресурс как сумму частичных ре-. Благодаря тому, что испытания в форсиро- сурсов. 3 ил.Мкронштейна 2 соединен с приводом 3 принудительного знакопеременного угловогодвижения таким образом, чтобы ось собственного вращения ротора электродвигателя1 была ориентирована перпендикулярнооси привода 3. На испытуемом электродвигателе 1 в зоне установки опор 4.1 и 4.2закреплены вибропреобразователь 5 звуко. вого диапазона частот и вибропреобразователь 6 ультразвукового диапазона частот,оси чувствительности которых ориентированы в радиальном направлении к опорам4.1 и 4,2. Выход преобразователя 5 соединен со входом измерителя 7 вибрации звукового диапазона частот, а выходвибропреобразователя 6 ультразвуковогодиапазона частот соединен через фильтр 8верхних частот со входом высокочастотоговольтметра 9. В качестве привода 3 можетбыть использован злектродинамическийвозбудитель угловых колебаний типа МКП 8(4), В качестве вибропреобразователя 5, 6стандартные пьезоакселерометры КД 91, измерителя 7 - Я М 211, фильтра 8 - фильтртипа 01014, вольметра 9 - селективныйвольтметр В 6 - 9 (5).Способ ускоренных испытаний осуществляется следующим образом,Испытуемый электродвигатель 1 устанавливается в условия, соответствующиеэксплуатационным и задается собственноевращение его ротора, При достижении номинального режима собственного вращения ротора измеряются начальный уровеньвибрации алло в звуковом диапазоне частотс помощью вибропреобразователя 5 и измерителя 7 вибрации, а также начальный уровень вибрации О, в ультразвуковомдиапазоне частот с помощью вибропреобразователя 6, фильтра 8 и вольтметра 9.Электродвигатель 1 соединяют с помощьюкронштейна 2 с приводом 3 и задают знакопеременное угловое движение вокруг оси,перпендикулярной оси собственного вращения ротора электродвигателя 1, плавноизменяя угловую скорость привода 3 до момента достижения уровня вибрации электродвигателя в ультразвуковом диапазонечастот заданного значения, контролируемого по вольтметру 9, соответствующего предельной нагрузке на опоры 4,1 и 4.2электродвигателя 1, Нагрузка Р на опорысвязанасо скоростью принудительного углового движения корпуса электродвигателясоотношением (6):Р=Ка 9 + -- ,Д Ий)(1)где Ьп 9 - статическая нагрузка на опоры,обусловленная весом ротора(К1);3 - момент инерции ротора; Й- собственная частота вращения; в - угловая скорость принудительноговращения корпуса электродвигателя;(, - расстояние между опорами.После достижения предельного значения нагрузки Рпред на опоры 4,1 и 4,2 фиксируют начальную угловую скорость аЬ (фиг,2,а) принудительного знакопеременного движения, включают привод 3, после чего "0 измеряют уровень вибрации в звуковом диапазоне частот при воздействии знакопеременного принудительного углового движения арф. Коэффициент ускорения определяют иэ соотношения+агде 9 = 9,8 м/с - ускорение свободного2падения;- номер цикла испытаний.20 Затем начинают циклические ускореннцеиспытания, При заданной начальной скорости углового принудительного движения на опоры 4,1 и 4.2 электродвигателя.1 действуют гироскопические силы (фиг,2 б), опреде ляемые выражением (1), которымсоответствует заданный уровень вибрации Оо в ультразвуковом диапазоне частот (фиг,2,в), контролируемый с помощью вибропреобразователя 6, фильтра 8, вольтметра 9.Изменяя направление принудительного углового движения с помощью привода 3, создают циклы форсированного режима длительностью Ту при изменении нагрузки 35 отР=(Кв 9 +)доР=.(Кщ 9 +- )3 Иак ИщЧерез некоторое число циклов, составляющих промежуток времени Ту (фиг,2), вследствие повышения вибрации в звуковом диапазоне частот (фиг.2,г), являющейся одной из основных причин разрушения опор 4.1 и 4.2 электродвигателя, изменяется нагрузка (фиг,2,б) на опоры 4.1 и 4.2, что контролируется по превышению уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне час тот заданного значения Оо (фиг,2,в), что свидетельствует о необходимости изменения скорости принудительного углового движения. При этом необходимо измерить в единицах виброускорения уровень вибрации в звуковом диапазоне частот при действии принудительного углового движения а 1 ф и в эсплуатационном режиме работы электродвигателя 1 а 1 э при отключенном приводе, 3, изменив его скорость (фиг.2,а) таким образом, чтобы уровень вибрации в ультразвуковом диапазоне частот не превысил заданного значения Оо(фиг,2,в). Коэффициент КУ 1 ускорения испытаний за время ТУ 1 рассчитывается по формуле (2) по виброускорениям а 1 ф и а 1 э, Продолжают циклическое знакопеременное воздействие при изменной скорости углового принудительного движения до момента Ту 2, соответствующего изменению нагрузки (фиг,2,б), контролируемого по превышению уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне частот заданного значения Й (фиг.2,в). После этого снова измеряют уровень вибрации в.звуковом дит апазоне частот в соответствующих режимах а 2 ф и а 2 э, рассчитывают коэффициент ускорения Ку 2 по формуле и частичный ресурс Тэ 2 чэст в эксплуатационном режиме, Затем изменяют снова скорость принудительного углового движения и продолжают испытания. Ускоренные испытания проводят в течение нескольких циклов.Экспериментально установлено, что вследствие приработки элементов электродвигателей, малого изменения вибрации в звуковом диапазоне частот в эксплуатационном режиме и других факторов коэффициент ускорения на первых циклах испытаний изменяется нестабильно, но через несколько циклов коэффициент ускорения при предлагаемом способе стабилизируется и в дальнейшем изменяется незначительно (фиг,З), 8 следствие этого, после того цикла, на котором коэффициент ускорения равен коэффициенту на предыдущем цикле (или отличается с погрешностью не более 5 О) испытания можно прекратить. Затем проводится индивидуальное прогнозирование ресурса работы электродвигателя путем определения частичного, Тэчаст = КуТуи полного ресурса работы электродвигателя в эксплуатационных условияхгде Ку 1 - коэффициент ускорения на 1-ом цикле испытаний;Туев время проведения 1-го цикла;и - число циклов ускоренных испытаний.Таким образом, электродвигатель остается работоспособным, а индивидуальное прогнозирование производится для каждого конкретного объекта по сумме частичных ресурсов. Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет- приблизить условия испытаний к экс плуатационным;- повысить эффективность ускоренйь 1 х 1испытаний за счет сокращения их продол-жительности,- оценить изменение динамичесКих10 процессов в опорах каждого конкретногоэлектродвигателя;- проводить индивидуальное прогнозирование ресурса работы каждого двигателя. 15 Формула изобретенияСпособ ускоренных ресурсных испытаний электродвигателей, заключающийся в том, что создают форсированный режим путем динамического воздействия на опоры 20 электродвигателя гироскопическими силами, создаваемыми принудительным знакопеременным угловым движением ротора электродвигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени испытаний, 25 приближения условий испытаний к эксплуатационным, сохранения работоспособности электродвигателя при испытаниях и обеспечения воэможности индивидуального прогнозирования ресурса его работы, 30 испытания в форсированном режиме проводят циклически, скорость принудительного движения на каждом цикле изменяют до достижения уровня вибрации в ультразвуко. вом диапазоне частот заданного значения, 35 соответствующего предельной нагрузке наопоры электродвигателя, между смежными циклами измеряют уровень вибрации в зву. ковом диапазоне частот в форсированном и . эксплатационном режимах и по соотноше нию этих уровней определяют коэффициентускорения на каждом цикле, по длительности цикла и коэффициенту ускорения рассчитывают частичный ресурс работы. электродвигателя, при равенстве коэффи циентов ускорения предшествующего и последующего циклов испытанияпрекращают, а затем проводят индивидуальное прогнозирование, определяя общий ресурс как сумму частичных ресурсов.501817200 оставитель Г.Неждановехред М.Моргентал Корректор М.К едактор Н.К ова роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1728 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб 4/5