RU1810780C - Устройство дл измерени спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника - Google Patents

Abstract

Использование: машиностроение, подшипникова  промышленность, оценка технического состо ни  радиально-упорных шарикоподшипников и их диагностирование по спектральным характеристикам. Сущность изобретени : устройство содержит: вибропреобразователь (3), усилитель (4), анализатор спектра (5), двухкоординат- ный самописец (10); генератор пилообразного напр жени  (6), преобразователь напр жение - частота (7), блок формировани  амплитудно-частотной характеристики (8) и делитель (9). 4 ил. i

Description

(Л

С

00

о

s| 00 О

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть.использовано в подшипниковой промышленности дл  оценки технического состо ни  шарикоподшипников ,

Цель изобретени  - повышение точности измерени  спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема измерительного стенда; на фиг. 3 - расчетна  модель механической системы измерительный стенд - исследуемый подшипник; на фиг. 4 - принципиальна  схема блока формировани  АЧХ.

Устройство дл  измерени  спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника (фиг. 1) содержит измерительный стенд 1 с установленным на нем исследуемым подшипником 2 и вибропреобразователь 3 с осью чувствительности , ориентированной вертикально, закрепленный на неподвижном узле подшипника , подключенный через виброусилитель 4 к первому входу анализатора 5 спектра. Устройство также включает последовательно соединенные генератор 6 пилообразного напр жени , преобразователь 7 напр жение - частота, блок 8 формировани  АЧХ и делитель 9, а также двухкоорди- натный самописец 10, причем выход генератора 6 пилообразного напр жени  подключен также к входу X самописца 10, а выход преобразовател  7 напр жение - частота подключен к второму входу (входу внешний гетеродин) анализатора 5 спектра , выход которого подключен к второму входу делител  9. Выход делител  9 подключен к входу Y самописца 10.

Измерительный стенд 1 (фиг. 2) состоит из корпуса 11, ротора 12 с вертикальной осью вращени  ОО1 установленного на опорах , одна из которых - сферический аэродинамический подшипник 13, а друга  - исследуемый подшипник 2, оправки 14, в которой размещено неподвижное кольцо исследуемого подшипника, подвижное кольцо которого св зано с ротором 12, нагружающего устройства, взаимодействующего с оправкой 14 и индикатором 15, двигател  16 и блока питани  17.

Нагружающее устройство включает в себ  стакан 18, св занный через упругий элемент 19 с оправкой 14, а также гайку 20, перемещающую стакан 19.

При исследовании вибрации механическую систему измерительный стенд - исследуемый подшипник можно рассматривать как двухмассовую цепную колебательную систему, представленную на фиг. 3, в которой массы mi и т2 моделируют инерционные свойства оправки 14 и ротора 12, жест- костные параметрыс Ci, C2 и Сз характеризуют свойства упругого элемента

18, исследуемого подшипника 1 и сферической аэродинамической опоры 13 соответственно . Коэффициенты демпфировани  hi, h2 и пз характеризуют диссипацию энергии при движении инерционных элементов за

счет сопротивлени  окружающей среды и определ ютс  при предварительных испытани х измерительного стенда.

Рассматриваема  система описываетс  системой дифференциальных уравнений

miXi.+ (hi + h2) Xi + (Ci + C2) Xi - h2X2 - €2X2 F

m2x 2 + (h2 + ha) X2 + (Ca + Сз) X2 - h2Xi - CzXi-F, -()

9W Of %

где XL X2, XL X2, Xi, X2 - обобщенные координаты , характеризующие амплитуды виб- роперемещений, виброскорости и

виброускорений масс mi и гП2 соответственно;

F - внешнее суммарное возмущение. Блок 8 формировани  АЧХ (фиг. 4) представл ет собой аналоговую модель механической системы измерительный стенд - исследуемый подшипник, описываемой системой дифференциальных уравнений (1), и выполнен на операционных усилител х DL D2, Оз, D4, ОБ, Об, Dy.-Ds, Dg. Создание модели производитс  в соответствии с общеприн той методикой.

Операционные усилители 02, Об мбде- лируют динамические свойства оправки 14 подшипника в соответствии с первым уравнением системы (1), а операционные усилители Оз, О моделируют динамические свойства ротора 12 измерительного стенда согласно второму уравнению системы (1). На вход операционного усилител  02 подаютс  сигналы, пропорциональные силам, действующим на оправку подшипника, масштабируемые с помощью сопротивлений R4, Rs, Re, R согласно слагаемым первого уравнени  системы (1). Аналогично, с помощью сопротивлений Rs, Rg, Rn, Ri2 вводитс  масштабирование сил второго уравнени  системы (1).

Операционные усилители D2, Об. Da. D выполн ют функции интегрировани . Операционные усилители Di, D4, Об, Ds. Dg  вл ютс  инверторами и измен ют знак сигнала.

Входной сигнал в блоке 8 подаетс  на операционный усилитель DI через сопротивление RI и на операционный усилитель

Da через сопротивление Ra и усиливаетс  цепочкой операционных усилителей Di-Dg в соответствии с созданной моделью системы измерительный стенд - исследуемый подшипник.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исследуемый подшипник 2 устанавливают в оправку 14, После этого гайкой 20 поднимают стакан 19 и устанавливают под- шипник 2 с оправкой 14 в вертикальном положении на ротор 12. Затем, враща  гайку 20 путем перемещени  стакана 19, устанавливают заданную величину осевой нагрузки на подшипник 2. Эту величину кон- тролируют по индикатору 15. Двигатель 16 создает требуемую частоту вращени  ротора 12. С помощью вибропреобразовател  3 измер ют сигнал осевого виброускорени  механической системы измерительный стенд - исследуемый подшипник. Сигнал с вибропреобразовател  3, усиленный в виброусилителе 4, поступает на информационный вход анализатора 5 спектра.

Генератор 6 формирует пилообразное напр жение, параметры которого задают режим исследовани : врем  нарастани  пилы определ ет врем  анализа спектра вибу росигнала, начальна  амплитуда - начальную частоту анализа, скорость нара- стани  - частотный диапазон анализа.

Сигнал пилообразного напр жени  с генератора 6 подаетс  на преобразователь 7 напр жение - частота, с выхода которого сигнал с фиксированной амплитудой и ли- нейно возрастающей частотой поступает на второй вход (вход внешнего гетеродина) анализатора 5 спектра, измен   его настройку по частоте, в результате чего на выходе анализатора 5 спектра формируетс  сигнал, пропорциональный амплитуде гармоники вибросигнала на данной частоте.

С выхода преобразовател  7 напр жение - частота сигнал с фиксированной амплитудой и линейно возрастающей частотой поступает также на вход блока 8 формировани  АЧХ, который измен ет амплитуду фиксированного сигнала в соответствии с законом (амплитудно-частотной характеристикой ), заложенным в аналоговую модель механической системы измерительный стенд - исследуемый подшипник. Выходным сигналом блока 8  вл етс  напр жение , пропорциональное амплитуде колебаний неподвижного кольца подшипника 2.

С выхода блока 8 формировани  АЧХ сигнал поступает на первый вход делител  9, на второй вход которого поступает сигнал с выхода анализатора 5 спектра. Делитель 9 осуществл ет коррекцию сигнала с анализатора 5 спектра путем делени  его на сигнал с блока 8 формировани  АЧХ. В результате на выходе делител  9 получаетс  скорректированный сигнал осевой вибрации подшипника без вли ни  динамических свойств измерительного стенда. Этот сигнал подаетс  на вход У индикатора (самописца) 10, на вход X которого подаетс  сигнал с генератора 6 пилообразного напр жени , и на индикаторе 10 строитс  скорректированный спектр осевой вибрации исследуемого подшипника.

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Устройство дл  измерени  спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника ,содержащее испытательный стенд, включающий корпус, ротор с вертикальной осью вращени , установленный на опорах, одна из которых - сферический аэродинамический подшипник , а друга  - исследуемый подшипник, отградку, в которой размещено неподвижно кольцсГисследуемого подшипника, подвиг ное кольцо которого сочленено с ротором, нагружающее устройство, взаимодействующее с оправкой, и последовательно соединенные вибропреобразователь, размещенный на оправке, усилитель и анализатор спектра, а также двухкоординатный самописец, отличающеес  тем. что, с целью повышени  точности измерени  спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника, оно снабжено последовательно соединенными генератором пилообразного напр жени , преобразователем напр жение-частота, блоком формировани  амплитудно-частотной характеристики и делителем, второй вход которого подсоединен к выходу анализатора спектра, а выход - к входу Y двухкоорди- натного самописца, вход X которого соединен с выходом генератора пилообразного напр жени , причем второй вход анализатора спектра соединен с выходом преобразовател  напр жение - частота.

   . 2. //////у//// ,А/

   м ь

   лз

   а

   С2.

   С$

   Фиг$