Способ вибрационной диагностики качества подшипников качения и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 985722(5 )М. Кл. с присоединением заявки М 6 01 М 13(04 3 ЪвударствелыЯ камитет СССР до делам кзабретеиий и втхрытнЯ(53) УДК 658562 .012.7 (088.8) Дата опубликования описания 30,12.82 А. М, Зазнобин, С; В. Половников, И, Д. Бухтияров,Е. Я. Яровинский и Ф, Ф, СапожниковС ф бФ(54) СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ КАЧЕСТВА ПОДЩИПНИКО КАЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Известно также у ния способа, содер установки испытуем вательно соединенны формирователь ямпу ковых колебаний и тор и блок отобра стройство для осуществлежащее приводной вал для ого подппппщка, последое датчик положения и льсов запуска, генератор звупреобразователь, коммутажения информации, а так. Изобретение относится.к подшипниковойпромышленности и может быль преимущест-венно ислольэовано для диагностики подшипников качения,Известен способ вибрационной диагностикиподшипников качения, заключающийся в том,что вращают нагруженный испьпуемый подшипник, подводят к неподвижному его кольцу зондирующий импульс ультразвуковойэнергии, получают информацию о рабочемсостоянии подшипника в виде ультразвуковых колебаний и индицируют результат измерений т),Однако данный способ имеет низкую точность и невысокую достоверность диагностикикачества подпппшиков,же усилитель, первый выход которого соеди.нен с вторым входом преобразователя (11.Цель изобретения - повышение точностии достоверности диагностики качества подшипников путем учета по геометрических ха.рактеристик рабочих поверхностей его деталей,Поставленная цель достигается за.счет того,что в способе вибрационной диагностики качество цодшипников качения, заключающем.ся в том, что вращают нагруженный испытуемый подшипник, подводят к неподвижномуего кольцу зондирующий импульс ультразвуковой энергии, преобразуют характеристикурабочего состояния подппппщка в соответствующий ей закон ультразвуковых колебаний,перед подачей зондирующего импульса измеряют и преобразуют частоту вращения пощпип.ника в частоту следования импульсов угловых меток, генерируют с каждым импульсомугловой метки, зондирующий ультразвуковойимпульс в радиальном направлении к неподвижному кольцу, измеряют время прохожде.ния импульса ультразвука от точки иэмере3 98 ния до места контакта тел качения с дорожками качения колец и обратно, формируют стробирующие импульсы, начало и длительность которых соответствуют результатам этого измерения, выделяют с помощью стробирующих импульсов отраженный ультразву. ковой сигнал, несущий информацию о плот. ности контакта тела качения с дорожками качения колец, детектируют .стробированный отраженный ультразвуковой сигнал, выделя. ют минимум отраженного сигнала, формируют импульсы по каждому из этих минимумов, накапливают минимумы отраженного сигнала ф координатах подвйжного кольца и в координатах сепаратора, измеряют амплитудные значения минимумов отраженного сигнала и по полученным результатам и их изменению во времени, сравнивая их с эталонными значениями, оценивают качество подшипника.Устройство для вибрационной диагностики качества подшипников качения содержащее приводной вал для установки испытуемого подшипника, последовательно соединенные датчик положения и формирователь импульсов запуска, генератор звуковых колебаний и преобразователь, коммутатор и блок отображения информации, а также усилитель, первый выход которого соединен с вторым входом преобразователя, снабжено последовательно соединенными ключом, детектором, фильтром низких частот, формирователем, а также пиковым детектором, блоком сравнения, суммирующим анализатором, измери. телем амплитуд, блоком управления,При этом выход фильтра низких частотсоединен с входом пикового детектора и пер.выми входами суммирующего анализатора иизмерителя амплитуд, вторые входы которыхподключены соответственно к первому и вто.рому входам блока управления, а выходы -к первому и второму входам коммутаторатретий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход формирователя импульсов запуска подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственнос выходами формирователя и блока сравненияпервый вход которого подключен к выходупикового детектора, а второй вход блока.сравнения соединен с входом генератораультразвуковых колебаний, при этом второйвыход усилителя подключен к первому входуключа, второй вход которого соединен сшестым выходом блока управления,На фиг. 1 дана блок-схема устройства длявибрационной диагностики качества подшипников качения; на фиг. 2 и 3 - временныедиаграммы работы устройства,5722 фУстройство содержит вал 1 для установкиисследуемого подшипника с приводом 2, датчик 3 положения, выход которого подключен к формирователю 4 импульсов запуска, генератор 5 ультразвуковых колебаний, соединенный с преобразователем 6 электрических ультразвуковых колебаний в механи.ческие и механических ультразвуковых колебаний в электрические, последовательно сое диненные усилитель 7, ключ 8, детектор 9,фильтр 10 нижних частот, формирователь 11 импульсов частоты прохождения тел качения, а также. пиковый детектор 12, суммирующий анализатор 13, измеритель 14 амплитуд, блок И 15 управления, блок 16 сравнения, последовательно соединенные коммутатор 17 и блок 18 отображения. Выход фильтра 10 низких частот соединен с входом пикового детектора 12 и первыми входами суммирующего эо анализатора 13 и измерителя 14 амплитуд,вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока 15 управления, а выходы - к первому и второму входам коммутатора 17, третий вход которого соединен с третьим выходом блока 15 управления, выход формирователя 4 импульсов запуска подключен к первому входу блока 15 управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формирователя 11 и блока 16 сравнения, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора 12, второй вход блока 16 сравнения соединен с четвертым выходом блока 15 управления, пятый 35выход которого соединен с входом генератора 5 ультразвуковых колебаний, при этом выход преобразователя 6 подключен ко входу усилителя 7, а второй вход ключа 8 подключен к шестому выходу блока 15 управления.Способ осуществляется следующим образом.Вал 1 с исследуемым подшипником приводят во вращение с помощью привода 2.При наличии импульса на входе блока 15 45управления с выхода формирователя импульсов 4 запуска, на выходе блока управления появляется сигнал, запускающий генератор 5 ультразвуковых колебаний и через преобразователь 6 ультразвуковых колебаний, выэываюшии импульс ультразвуковых колебаний в радиальном направлении, который отражается от всех неоднородностей акустического импеданса на пути распространения, При этом сигнал отражается и от места контакта тела качения с рабочей поверхностью колец под- Ы шипника; Аютлитуда отраженного сигнала зависит от плотности контакта тела качения с кольцами подшипника, т.е. от геометрического качества поверхностей качения. После5 9857 детектирования и низкочастотной фильтрации сигнал с выхода фильтра 10 нижних частот поступает на вход пикового детектора 12, пер. вые. входы суммирующего анализатора 13 и измерителя 14 амплитуд и на вход;фор- й мирователя 11 импульсов, Датчик 3 преобразу. ет частоту вращения вала 1 и в более высокую частоту и при вращении подшипника на каждое тело качения, находящегося в зоне распространения ультразвуковых колебаний, посту-ф пает несколько импульсов ультразвука. При этом минимум амплитуды сигнала, отраженного от тела качения, соответствует наличию тела качения, а максимум - отсутствию тела качения в зоне излучения ультразвука.В такт каждого минимума формирователь 11 импульсов частоты прохождения тел качения формируется импульс, поступающий на второй вход блока 15 управления, а в такт каждого максимума амплитуды сигнала - 20 на выходе блока 15 управления появляется разрешающая команда, лод действием которой на выходе. блока сравнения формируется сигнал на проведение калибровки всего измерительного тракта в соответствии с результатомфЗ сравнения с предыдущим значением уровня на выходе пикового детектора 12.Отраженные импульсы, прошедшие через детектор 9 и фильтр 10 нижних частот, поступают на первый вход суммирующего ана лизатора 13, в котором происходит накопление минимальных значений отраженного сигнала в координатах подвижного кольца или сепаратора, осуществляемого с помощью импульсов, поступающих на второй вход. суммирующего ана-лизатора 13 с выхода блока 15 управления. По полученной информашщ определяют качество подшипника;Изобретение позволяет повысить качество и 40достоверность контроля подшипников качения.Формула изобретения451, Способ вибрационной диагностики качества подшипников качения, заключающийся в том, что вращают нагруженный испытуе. мый подшипник, подводят к неподвижному его кольцу зондирующий импульс ультразвуЯ ковой энергии, получают информацию о рабочем состоянии подппптника в виде ультразвуковых. колебаний и индицируют результат измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достовер. ности диагностики и качества подшишщка пу-тем учета геометрических характеристик рабочих поверхностей его деталей, перед подачей зондирующего импульса измеряют и преоб. разуют частоту вращения подшипника в час.тогу следования импульсов .угловых меток,генерируют с каждым импульсом угловойметки зондирующий ультразвуковой импульс врадиальном направлении к неподвижному кольцу, измеряют время прохождения импульсаультразвука от точки излучения до места кон.такта тел качения с дорожками качения колеци обратно, формируют стробирующие импульсы, Начало и длительность которых соответствуют результатам этого измерения, вы.деляют с помощью стробирующих импульсовотраженный ультразвуковой сы, несущийинформацию о плотности контакта тела качения с дорожками качения колец, детектируют стробированный отраженный ультразвуковой сигнал, выделяют минимумы отраженного сигнала, формируют импульсы по кодому иэ этих минимумов, накапливают минимумы отраженного сигнала в координатахподвижного кольца и в координатах сепаратора, измеряют амплитудные значения миниму.мов отраженного сигнала и по полученнымрезультатам и их изменению во времени,сравнивая их с эталонными значениями,оценивают качество подшипника,2, Устройство для вибрационной диагности. ки качества подшипников качения, содержащее приводной вал для установки испытуемого подшипника, последовательно соединенные датчик положения и формирователь импульсов запуска, генератор звуковых колебаний и преобразователь, коммутатор и блок отображения информации, а также усилитель, первый выход которого соединен с вторым вхрдом преобразователя, о т л и ч а ю . щ. е е с я тем, что оно снабжено последовательно соединенными ключом, детектором, фильтром нижних частот, формирователем, а также пиковым детектором, блоком сравнения, суммирующим анализатором, измери телем амплитуд, блоком управления, при этом выход фильтра низких частот соединен с входом пикового детектора и первыми входами суммирующего анализатора и измеритель амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму, входам блока управления, а выходы - к первому и второму. входам коммутатора, третий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход формирователя импульсов запуска подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выхбдами формирователя и блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход блока сравнения соединен,с четвертым выходомблока управления, при этом выход усилителя подключен к первому входу. ключа, второй вход которого соединен с шестым вы.ходом блока управления.985722 8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Р 3952566, кл, 001 й 29/00,1976 (прототип).985722 едзктор В. Пилил 60(66 Тираж 887 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и открь 13035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., Подписио а СССР ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Йроектная Составнтель И. БарановТехред К.Мыцьо Корректор А. Гриценко