RU2336512C1 - Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336512C1 RU2336512C1 RU2006143733/28A RU2006143733A RU2336512C1 RU 2336512 C1 RU2336512 C1 RU 2336512C1 RU 2006143733/28 A RU2006143733/28 A RU 2006143733/28A RU 2006143733 A RU2006143733 A RU 2006143733A RU 2336512 C1 RU2336512 C1 RU 2336512C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearings
- bearing
- test
- standard
- radial
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретения относятся к средствам диагностики и могут применяться в подшипниковой промышленности для контроля готовых изделий путем сравнения вибрационных характеристик моделей испытуемого подшипника и подшипника, служащего рабочим эталоном, с заданной математической моделью эталона, заложенной в вычислительном устройстве комплекса управления, контроля и диагностики. При вращении в трех скоростных режимах к испытуемым подшипникам применяют три вида нагрузок: радиальную, оксиальную и тангенциальную, создаваемые при вращении вала-ротора двухплоскостными асинхронными электрическими двигателями, при этом создается дисбаланс с помощью статических и динамических дисбалансных элементов, расположенных на валу-роторе. Технический результат состоит в обеспечении быстрого и достоверного получения результатов диагностики. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для диагностики и отбраковки подшипников качения.
Известны способы диагностики подшипников качения путем анализа их вибрационных характеристик. Известные способы реализуются с помощью устройств, например по а.с. СССР №312168, G01M 13/04, по патенту РФ №2032160, G01M 13/04, которые решают задачу снижения механических помех, воздействующих на испытуемый подшипник и понижающих достоверность испытания в процессе диагностики.
Наиболее близким к заявляемому объекту является известный способ и устройство для комплексной диагностики подшипников качения путем сравнения их вибрационных характеристик с приложением к вращающимся подшипникам нагрузки, заявка на выдачу патента РФ №2004108229, G01M 13/04. Известный способ включает установку подшипников в переналаживаемой оснастке испытательного стенда, вращение подшипников, прокачивание через подшипники смазочно-охлаждающей жидкости, приложение к подшипникам радиальной, осевой, при необходимости той и другой нагрузки одновременно, измерение величины вибрационных сигналов испытуемого подшипника, являющихся функцией износа его рабочих поверхностей для построения физической модели испытуемого подшипника, процедуры процесса диагностики в памяти ЭВМ и сравнения полученных результатов со значениями физической модели «эталонных» подшипников того же типа.
Устройство для осуществления этого способа содержит машину для испытания подшипников, головку с переналаживаемой оснасткой, содержащую объект диагностики и датчики для регистрации износа поверхностей качения, осевой и радиальной нагрузки на подшипники, вычислительное устройство с данными эталонного подшипника.
К недостаткам известного способа диагностики можно отнести сложность преобразований вычислительного процесса при диагностике с учетом фазовых изменений вибрационного сигнала во времени, а также зависимость физической эталонной модели, сформированной по вибрационным характеристикам, от условий испытаний: от точности датчиков, влияния разности режимов и сопутствующих помех.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в обеспечении быстрого и достоверного получения сравнительных вибрационных характеристик сигналов, поступающих от одновременно вращающихся подшипников качения (испытуемого и типового, служащего рабочим «условным» эталоном), под различными видами нагрузок в нескольких скоростных режимах, а анализ производят путем сравнения получаемых в процессе испытаний физических моделей вибрационных характеристик с заданной математической моделью, которая является истинно эталонной.
Технический результат достигается тем, что в известном способе комплексной диагностики подшипников качения на испытательной стендовой установке, включающем закрепление испытуемого подшипника в переналаживаемую оснастку испытательной стендовой установки, вращение подшипника с приложением к нему радиальной и осевой нагрузок, с измерением параметров, характеризующих режим и условия работы, величин вибросигналов, характеризующих состояние рабочих поверхностей подшипников, преобразование и регистрацию вибросигналов с дальнейшим формированием базы параметров физической модели испытуемого подшипника и сопоставлением их с эталонными, после чего отбраковывают испытуемые подшипники, при этом в процесс испытаний дополнительно вводят в качестве рабочего эталона типовой подшипник с формированием параметров его физической модели и производят анализ вибрационных характеристик испытуемого и типового подшипников в сравнении с заданной математической моделью, являющейся истинным эталоном. При этом процесс испытаний проходит с идентичными условиями для обоих подшипников, при размещения их на разных концах одного вращаемого вала-ротора они подвергаются одним и тем же нагрузкам, для этого вращение испытуемого и типового подшипников производят одновременно в трех скоростных режимах, а именно при разгоне с нарастающей скоростью вращения, при заданной регламентом испытаний постоянной скоростью и скоростью на выбеге: с заданным коэффициентом торможения, к подшипникам прилагают, кроме радиальной и оксиальной, тангенциальную нагрузку, которая при разгоне и выбеге может изменяться путем резкого изменения скорости вращения с переменным ускорением, причем вращающуюся радиальную нагрузку для обоих подшипников регулируют с помощью статических и динамических дисбалансных элементов и поочередным включением дугостаторных двигателей.
Радиальная вращающаяся нагрузка по всему кругу катания тел качения по наружному кольцу испытуемого и типового подшипников создается путем увеличения действий дисбалансных элементов, нагрузочные усилия которых зависят от радиуса приложения, скорости вращения, массы и инерционности материала.
Ввиду того, что усилие воздействия вращающейся радиальной нагрузки от статических и динамических дисбалансных элементов по-разному зависит от скорости вращения вала-ротора, для повышения достоверности диагностики различных элементов подшипников предусмотрено три скоростных режима: разгон с переменным ускорением, вращение с заданной постоянной скоростью и выбег, т.е. плавное вращение под воздействием силы инерции.
Дополнительное введение в способ приложения тангенциальной нагрузки путем изменения частоты питающего напряжения двигателей позволит более точно определить дефекты отдельных элементов подшипников и повысить достоверность диагностики, например дефектов сепаратора.
Достоверность процесса диагностики подшипников в целом повышается за счет более точного измерения и анализа вибрационных характеристик испытуемого и типового подшипников путем сравнения их физических моделей с математической моделью, т.е. истинным эталоном, по которому производится отбраковка подшипников, т.к. ориентация на физическую модель типового подшипника в качестве эталона должной высокой достоверности не дает вследствие того, что вибрационные характеристики ее параметров формируются в процессе испытаний физического объекта и его физическая модель зависит от условий испытаний, например точности датчиков, влияния внешних и внутренних помех, колебаний температуры, влажности, изменение качества смазки и т.д.
Для осуществления предлагаемого способа комплексной диагностики подшипников качения разработано устройство, содержащее стендовую испытательную установку, которая включает переналаживаемую оснастку с установленными в ней испытуемым подшипником, датчики для измерения нагрузок и режимов работы установки, датчики для снятия диагностической информации - вибрационных характеристик параметров подшипника, комплекс управления, контроля и диагностики с вычислительным устройством, содержащий программу физической модели подшипника. При этом стендовая установка дополнительно снабжена типовым подшипником, который подвергается таким же нагрузкам, как и испытуемый, и с которого также снимаются вибрационные характеристики, оба подшипника расположены на одном полом валу-роторе, по обоим концам которого расположены переналаживаемые оправки для закрепления внутренних колец обоих подшипников и две кассеты для закрепления наружных колец, установленные подвижно и взаимодействующие с датчиками регистрации нагрузок, приводной механизм вала-ротора выполнен в виде дугостаторных двухплоскостных электрических асинхронных двигателей в количестве не менее двух, расположенных противоположно друг другу по окружности вала-ротора, причем электромагнитная система каждого двигателя имеет пазы с самостоятельными обмотками, расположенными перпендикулярно друг другу, для создания радиальной, оксиальной и тангенциальной нагрузок. Устройство дополнительно снабжено регулируемыми дисбалансными элементами, статическими, установленными на валу в местах закрепления подшипников, и динамическими - в виде инерционного материала, например песка, расположенного во внутренней полости вала-ротора. Комплекс управления, контроля и диагностики содержит математическую модель, параметры которой служат истинным эталоном при сравнении вибрационных характеристик физических моделей испытуемого и типового подшипников
Предлагаемая конструкция для проведения испытаний подшипников позволит реализовать описанный выше способ диагностики, оба подшипника находятся в идентичных условиях, при которых оба подшипника находятся по концам одного полого вала-ротора, с минимальным воздействием на них механических помех, которое обеспечивается дугостаторным асинхронным электродвигателем, не имеющим узлов трения, качения и стыковок с валом-ротором, снабжение комплекса управления программой математической модели эталонного подшипника позволит быстро и достоверно произвести сравнение с истинным эталоном.
Приводной механизм вала-ротора состоит из двух асинхронных дугостаторных электрических двигателей с двумя обмотками, направления вращаемых полей лежат в перпендикулярных плоскостях, что позволяет создавать все виды нагрузки: тангенциальную, радиальную и оксиальную, раздельно или одновременно для радиально упорных подшипников качения.
Динамический и статический регулируемые дисбалансные элементы обеспечивают равномерное распределение радиальной нагрузки по всему кругу катания тел качения по наружному кольцу подшипников, что исключает периодический принудительный поворот подшипников в переналаживаемых оправах наружных колец на 120 градусов перед каждым циклом испытаний, как у прототипа, это упрощает технологию, сокращает время испытаний и повышает достоверность испытаний.
Динамический дисбалансный элемент с ростом скорости постепенно балансирует вал-ротор и при определенной критической скорости происходит полное уравновешивание вала-ротора, это способствует ликвидации технологических резонансов, что повышает качество физической модели, т.е. достоверность испытаний (диагностики), также с ростом скорости вращения радиальная нагрузка от динамического элемента уменьшается, а от статического увеличивается.
На чертеже показана схема устройства для осуществления способа комплексной диагностики подшипников качения.
Устройство включает станину 1, на которой размещены две кассеты 2 с перенастраевыми оправами узлов закрепления наружных колец 3, типового 4 и испытуемого 5 подшипников, гнезда размещения датчиков для измерения трех видов нагрузок 6, 7, 8: радиальной нагрузки 6, оксиальной 7, тангенциальной 8, не менее двух дугостаторных двухплоскостных асинхронных двигателей 9, полого вала-ротора 10, по концам которого установлены переналаживаемые оправы узлов крепления внутренних колец обоих подшипников 11, подвижной плиты 12 с опорными стойками 13 и ограничивающими роликами 14. Устройство также содержит датчики положения вала-ротора 15, приводной механизм подвижной плиты 16, комплекс управления, контроля и диагностики процессом 17, датчик скорости вращения вала-ротора 18, датчики измерения вибрационных характеристик наружных колец обоих подшипников 19. Устройство снабжено статическими регулируемыми дисбалансными элементами 20 и динамическими дисбалансными элементами 21, его асинхронные двигатели 9 содержат основную обмотку 22 и дополнительную обмотку 23, а подвижная плита 12 снабжена датчиками положения плиты 24.
Процесс диагностики осуществляется следующим образом.
До начала процесса диагностики испытуемый подшипник 5 и типовой подшипник 4 устанавливаются на противоположных концах полого вала-ротора 10 в переналаживаемых оправах узлов крепления внутренних колец подшипников 11, затем наружные кольца подшипников вставляются в кассеты 2 путем надвига последних в переналаживаемые оправы узлов крепления наружных колец 3, далее с помощью приводного механизмы 16 опускается подвижная плита 12 вместе с опорными стойками 13, при этом закрепленные на стойках ограничивающие ролики 14 опускаются и тем самым разблокируют вращение вала-ротора 10.
Согласно программе, заложенной в вычислительном устройстве комплекса управления, контроля и диагностики 17, вал-ротор приводится во вращение с помощью дугостаторных двухплоскостных асинхронных двигателей 9, при этом двигатели 9 обеспечивают необходимые для диагностики три скоростных режима работы.
Статические регулируемые дисбалансные элементы 20, динамические дисбалансные элементы 21, основная обмотка 22 и дополнительная 23 дугостаторных асинхронных двигателей 9 обеспечивают вращающуюся радиальную нагрузку. Оксиальная нагрузка создается за счет дополнительных обмоток 23 двигателей 9, тангенциальная нагрузка создается путем резкого изменения скорости вращательного движения вала-ротора 10 с помощью основных обмоток 22 двигателей 9 при питании их напряжением переменной частоты.
Установленные на стендовой установке необходимые датчики фиксируют параметры (сигналы), которые передаются в комплекс 17 и таким образом обеспечивают контрольной и диагностической информацией вычислительное устройство комплекса 17, в котором параметры физической модели испытуемого подшипника и физической модели типового подшипника сопоставляются с заданной математической моделью подшипника (эталоном) согласно заложенной программе.
Claims (2)
1. Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения на испытательной стендовой установке, включающий закрепление испытуемого подшипника в переналаживаемую оснастку испытательной стендовой установки, вращение с приложением радиальной и оксиальной нагрузок одновременно или раздельно, измерение параметров, характеризующих режим и условия работы подшипников, величин вибросигналов, характеризующих состояние рабочих поверхностей подшипника, преобразование и регистрацию вибросигналов с дальнейшим формированием физической модели подшипника и сопоставление ее с эталонной, после чего отбраковывают испытуемые подшипники, отличающийся тем, что вращение испытуемого подшипника производят одновременно с типовым подшипником, служащим рабочим эталоном, в трех скоростных режимах, а именно при разгоне с нарастающей скоростью вращения, при заданной регламентом испытаний постоянной скорости и на выбеге с заданным коэффициентом торможения, при этом к вращающимся подшипникам одновременно или раздельно прилагают, кроме радиальной и оксиальной, вращающуюся радиальную и тангенциальную нагрузку, регулируемую при разгоне и выбеге путем резкого изменения скорости вращения с переменным ускорением, радиальную вращающуюся нагрузку для обоих подшипников регулируют с помощью статических и динамических дисбалансных элементов, сравнение параметров физических моделей подшипников, получаемых в процессе испытаний, производят в сопоставлении с параметрами математической модели данного типа подшипников, служащей истинным эталоном.
2. Устройство комплексной вибродиагностики подшипников качения включает переналаживаемую оснастку с установленными в ней испытуемым подшипником, датчики для измерения нагрузок и режимов работы установки, датчики для снятия диагностической информации - вибрационных характеристик параметров подшипника, комплекс управления, контроля и диагностики с вычислительным устройством, содержащим программу эталонной модели подшипника, отличающееся тем, что стендовая установка дополнительно включает установленный в ней типовой подшипник в качестве рабочего эталона, полый вал-ротор, с обоих концов которого расположены переналаживаемые оправки для закрепления внутренних колец обоих подшипников и две подвижные кассеты для закрепления наружных колец, взаимодействующие с датчиками регистрации нагрузок, приводной механизм вала-ротора выполнен в виде дугостаторных двухплоскостных электрических асинхронных двигателей в количестве не менее двух, расположенных противоположно друг другу по окружности вала ротора, причем электромагнитная система каждого двигателя имеет пазы с самостоятельными обмотками, расположенными перпендикулярно друг другу, для создания радиальной, оксиальной и тангенциальной нагрузок, при этом устройство снабжено регулируемыми дисбалансными элементами, статическими и динамическими, статические установлены на валу в местах закрепления подшипников, а динамические - в виде инерционного материала, расположены во внутренней полости вала-ротора, причем вычислительное устройство комплекса управления, контроля и диагностики содержит математическую модель, как истинный эталон для сравнения вибрационных характеристик физических моделей испытуемого и типового подшипников.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006143733/28A RU2336512C1 (ru) | 2006-12-08 | 2006-12-08 | Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006143733/28A RU2336512C1 (ru) | 2006-12-08 | 2006-12-08 | Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006143733A RU2006143733A (ru) | 2008-06-20 |
RU2336512C1 true RU2336512C1 (ru) | 2008-10-20 |
Family
ID=40041324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006143733/28A RU2336512C1 (ru) | 2006-12-08 | 2006-12-08 | Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2336512C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103323248A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 南京理工大学 | 角接触球轴承动、静态特性参数测试装置 |
RU170317U1 (ru) * | 2016-10-13 | 2017-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Устройство для определения статической грузоподъемности подшипника качения |
RU202238U1 (ru) * | 2020-07-22 | 2021-02-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство прогнозирования остаточного ресурса подшипника газотурбинного двигателя |
-
2006
- 2006-12-08 RU RU2006143733/28A patent/RU2336512C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103323248A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 南京理工大学 | 角接触球轴承动、静态特性参数测试装置 |
CN103323248B (zh) * | 2013-07-04 | 2015-07-08 | 南京理工大学 | 角接触球轴承动、静态特性参数测试装置 |
RU170317U1 (ru) * | 2016-10-13 | 2017-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Устройство для определения статической грузоподъемности подшипника качения |
RU202238U1 (ru) * | 2020-07-22 | 2021-02-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство прогнозирования остаточного ресурса подшипника газотурбинного двигателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006143733A (ru) | 2008-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108801635B (zh) | 一种用于系列可变轴径滑动轴承动态特性测试的实验装置及方法 | |
US10823632B2 (en) | Method for measuring the unbalance of flexible rotors by means of position-measuring sensors | |
CN106017758B (zh) | 一种电机动静态转矩同步在线测试装置与测试方法 | |
CN110567660B (zh) | 一种弹性支承转子系统不平衡激励试验台及其弹性环刚度的测量方法 | |
US6789422B1 (en) | Method and system for balancing a rotating machinery operating at resonance | |
WO2007007333A2 (en) | System and method for active detection of asymmetry in rotating structures | |
US4522620A (en) | Method and apparatus for measuring the quantity of solid material in a centrifuge cylinder | |
Tiwari et al. | Simultaneous estimation of the residual unbalance and bearing dynamic parameters from the experimental data in a rotor-bearing system | |
RU2336512C1 (ru) | Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления | |
CN104101464A (zh) | 一种基于旋转坐标系的多轮盘转子动平衡检测方法 | |
CN108444710A (zh) | 一种列车牵引电机轴承寿命试验机 | |
JP2001050863A (ja) | 軸受試験装置及び軸受試験方法 | |
CN107917807B (zh) | 一种基于转子-轴承系统测试滚动轴承动力特性的装置 | |
US4608867A (en) | Method for the dynamic balancing of rotating machines in assembled condition | |
CN113091601B (zh) | 一种高速驱动电机旋变角位移测量误差测试方法 | |
KR20120084747A (ko) | 배기가스 터보차저 마찰 베어링의 베어링 유극을 확인하는 방법 | |
RU2432560C1 (ru) | Способ диагностики радиального зазора в шарикоподшипниках | |
Egorov et al. | Experimental identification of bearing mechanical losses with the use of additional inertia | |
Rossner et al. | Inclusion of unsteady bow in a model-based monitoring system for rotors | |
CN110411659A (zh) | 一种电机转动惯量测量方法 | |
Bourdon et al. | Reconstruction of the instantaneous angular speed variations caused by a spall defect on a rolling bearing outer ring correlated with the length of the defect | |
Shen et al. | Estimating bearing coefficients of fluid-dynamic bearing spindle motors: A theoretical treatment and feasibility study | |
Braut et al. | Light rotor-stator partial rub characterization using instantaneous angular speed measurement | |
JPH07270229A (ja) | 回転機器試験装置 | |
Kastinen | Rolling-element bearing stiffness estimation from relative shaft displacement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171209 |