RU2608719C1 - Power gyroscopes and flywheel motors rotors ball bearing supports assembly axial load control test bench - Google Patents

Power gyroscopes and flywheel motors rotors ball bearing supports assembly axial load control test bench Download PDF

Info

Publication number
RU2608719C1
RU2608719C1 RU2015141581A RU2015141581A RU2608719C1 RU 2608719 C1 RU2608719 C1 RU 2608719C1 RU 2015141581 A RU2015141581 A RU 2015141581A RU 2015141581 A RU2015141581 A RU 2015141581A RU 2608719 C1 RU2608719 C1 RU 2608719C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
stand
control system
heat
vacuum chamber
Prior art date
Application number
RU2015141581A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Альберт Мубаракович Камалдинов
Мария Владимировна Хруцкая
Марина Сергеевна Сурженко
Денис Витальевич Виноградов
Людмила Владимировна Канунникова
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority to RU2015141581A priority Critical patent/RU2608719C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608719C1 publication Critical patent/RU2608719C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measuring equipment and can be used for determining axial load on rotors bearing support, as well as for small mechanisms and devices rotors intrinsic oscillations frequencies determination and monitoring. Device includes magnetoelectric transducer, connected with suspension system for installation of power gyroscope or flywheel engine, oscillations excitation device, heat-insulated vacuum chamber, chamber cavity temperature control system, test bench operation control system. Device is additionally equipped with heat-insulated vacuum chamber, suspension system is located inside chamber on resilient elements, connected to magnetoelectric transducer and oscillations excitation device via resilient leak-tight elements, for example, bellows. Device is also equipped with heat-insulated vacuum chamber cavity external thermal control system, consisting of heat and cold chamber and forced ventilation unit.
EFFECT: technical result consists in expansion of test bench functional capabilities, increasing noise immunity, increasing measurements accuracy.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения осевой нагрузки на шарикоподшипниковые опоры роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков, вращающихся на рабочих оборотах и не вращающихся, методом контроля осевой собственной частоты вынужденных колебаний ротора, а также для определения и контроля собственных частот колебаний роторов небольших механизмов и приборов.The invention relates to measuring technique and can be used to determine the axial load on ball bearings of rotors of power gyroscopes and flywheel engines rotating at working speeds and not rotating, by controlling the axial natural frequency of forced rotor vibrations, as well as to determine and control the natural vibration frequencies rotors of small mechanisms and devices.

Известно устройство для измерения предварительной осевой нагрузки в подшипниках роторов методом определения резонансной частоты колебаний подшипника, состоящее из подвеса для подшипника, механизма создания предварительной нагрузки на подшипник, механизма возбуждения колебаний, датчика вибраций (см. патент US №6286374, кл. F16C 25/08, G01L 5/00, 1999 г.).A device for measuring the preliminary axial load in the bearings of rotors by determining the resonant frequency of oscillation of the bearing, consisting of a suspension for the bearing, the mechanism of creating a preliminary load on the bearing, the mechanism of excitation of vibrations, vibration sensor (see US patent No. 6286374, CL F16C 25/08 G01L 5/00, 1999).

Недостатки известного технического решения заключаются в том, что данное устройство имеет ограниченную область использования, так как применяется только для измерения осевой нагрузки подшипников опоры ротора открытого типа и не может быть использовано для вибрационной диагностики герметичных роторов силовых гироскопов, а также для определения осевой собственной частоты колебаний и осевой нагрузки в шарикоподшипниковых опорах в условиях вакуума и широкого диапазона температур.The disadvantages of the known technical solutions are that this device has a limited area of use, since it is used only for measuring the axial load of bearings of the rotor support of the open type and cannot be used for vibration diagnostics of tight rotors of power gyroscopes, as well as for determining the axial natural frequency of oscillations and axial load in ball bearings under vacuum and a wide temperature range.

Известна установка измерения собственной частоты колебаний роторов силовых гироскопов, содержащая магнитоэлектрические обратные преобразователи, связанные с системой подвеса для установки силового гироскопа, устройство возбуждения колебаний, систему управления работой установки. Установка оснащена вакуумной камерой с крышкой, магнитоэлектрические обратные преобразователи размещены на корпусе вакуумной камеры, а система подвеса - в вакуумной камере, причем установка оснащена системой вакуумирования камеры и системой терморегуляции полости камеры, размещенной в крышке камеры, при этом, система терморегуляции состоит из элементов Пельтье и радиаторов, на которых установлены вентиляторы, причем элементы Пельтье и приводы вращения вентиляторов имеют возможность соединения с системой управления (см. патент РФ №2515424, кл. G01M 13/02, 2012 г.) - наиболее близкий аналог.A known installation for measuring the natural frequency of oscillation of the rotors of power gyroscopes, containing magnetoelectric inverters associated with the suspension system for installing a power gyroscope, a device for exciting oscillations, a control system of the installation. The installation is equipped with a vacuum chamber with a cover, magnetoelectric inverters are located on the housing of the vacuum chamber, and the suspension system is located in the vacuum chamber, the installation is equipped with a vacuum system and a chamber cavity temperature control system located in the chamber cover, while the thermal control system consists of Peltier elements and radiators on which fans are installed, and Peltier elements and fan rotation drives can be connected to the control system (see RF patent No. 2515 424, class G01M 13/02, 2012) is the closest analogue.

Недостаток известной установки заключается в том, что ее конструкция обладает низкой помехозащищенностью, связанной с прохождением вибрации фундамента на чувствительный элемент вибропреобразователя и с воздействием вибрации подшипников вращающего ротора и толкающей системы на фундамент. Конструкция используемого в установке подвеса не позволяет регулировать его осевое положение в горизонтальной плоскости и не ограничивает степени свободы подвеса в горизонтальной плоскости. Также не контролируется величина поперечной составляющей толкающей силы магнитоэлектрического обратного преобразователя. В процессе измерений не производится контроль уровня рабочего виброускорения, что может привести к повреждению опор ротора. Все это снижает функциональные возможности установки.A disadvantage of the known installation is that its design has low noise immunity associated with the passage of the vibration of the foundation to the sensitive element of the vibration transducer and the impact of vibration of the bearings of the rotor and the pushing system on the foundation. The design of the suspension used in the installation does not allow you to adjust its axial position in the horizontal plane and does not limit the degree of freedom of the suspension in the horizontal plane. Also, the magnitude of the transverse component of the pushing force of the magnetoelectric inverter is not controlled. During measurements, the level of working vibration acceleration is not controlled, which can lead to damage to the rotor bearings. All this reduces the functionality of the installation.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей стенда контроля осевой нагрузки (СКОН) узла шарикоподшипниковых опор роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков, увеличение помехозащищенности и повышение точности измерений, за счет:The technical result of the present invention is to expand the functionality of the axial load control stand (SKON) of the ball bearing assembly of power gyroscopes and flywheel engines, increasing noise immunity and improving measurement accuracy due to:

- использования магнитоэлектрического преобразователя (МЭП) виброскорости сейсмического типа для уменьшения влияния внешних воздействий на результат измерений, увеличение помехозащищенности с основания фундамента на подшипники контролируемых роторов;- use of a seismic-type magnetoelectric transducer (MEC) to reduce the influence of external influences on the measurement result, increase the noise immunity from the base of the foundation to the bearings of controlled rotors;

- определения и контроля осевой собственной частоты вынужденных колебаний ротора по амплитуде виброскорости, снимаемой с магнитоэлектрического преобразователя, который слабо реагирует на высокочастотные вибрации подшипниковых опор роторов;- determination and control of the axial eigenfrequency of the forced rotor vibrations by the amplitude of the vibration velocity taken from the magnetoelectric transducer, which weakly responds to high-frequency vibrations of the rotor bearings;

- контроля с помощью пьезоэлектрического вибропреобразователя уровня виброускорений создаваемого вибрационного воздействия на контролируемый гироскопический прибор;- control with the help of a piezoelectric vibration transducer the level of vibration acceleration of the generated vibration effect on the controlled gyroscopic device;

- контроля величины поперечной составляющей толкающей силы (вибрационного воздействия) с помощью трехосного пьезоэлектрического вибропреобразователя;- control of the magnitude of the transverse component of the pushing force (vibration exposure) using a triaxial piezoelectric vibration transducer;

- конструкции упругих ножек основания СКОН, обеспечивающих минимальные потери на трение, а также обеспечивающих значительное уменьшение (снижение) уровня вибраций, передаваемых с фундамента на подвесную систему и обратно;- design of the elastic legs of the SKON base, providing minimal friction losses, as well as providing a significant reduction (decrease) in the level of vibration transmitted from the foundation to the suspension system and vice versa;

- создания упругими герметичными элементами (сильфонами) сил, компенсирующих односторонние осевые движения МЭП и устройство возбуждения колебаний - магнитоэлектрического обратного преобразователя (МЭОП);- the creation of elastic sealed elements (bellows) of the forces that compensate for the unilateral axial motion of the MEP and the device for exciting oscillations - magnetoelectric inverse transducer (MEOP);

- конструкции упругих элементов подвеса, позволяющих снизить поперечные составляющие колебаний подвеса в горизонтальной плоскости.- the design of the elastic elements of the suspension, allowing to reduce the transverse components of the vibrations of the suspension in the horizontal plane.

Указанный технический результат достигается тем, что в стенде контроля осевой нагрузки узла шарикоподшипниковых опор роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков, содержащем магнитоэлектрический преобразователь, связанный с системой подвеса для установки силового гироскопа или двигателя-маховика, устройство возбуждения колебаний, теплоизолированную вакуумную камеру, систему терморегуляции полости камеры, систему управления работой стенда, новым является то, что стенд оснащен теплоизолированной вакуумной камерой, внутри камеры располагается на упругих элементах система подвеса, связанная с магнитоэлектрическим преобразователем и устройством возбуждения вибраций через упругие герметичные элементы, например, сильфоны, также стенд оснащен внешней системой терморегулирования полости теплоизолированной вакуумной камеры, состоящей из камеры тепла и холода и блока принудительной вентиляции, причем снаружи на основании камеры стенда размещены упругие ножки, имеющие не жесткую неметаллическую цилиндрическую опору и регулировку по высоте.The specified technical result is achieved by the fact that in the stand of axial load monitoring of the assembly of ball bearing bearings of rotors of power gyroscopes and flywheel engines containing a magnetoelectric converter connected to a suspension system for installing a power gyroscope or flywheel engine, an excitation device, a heat-insulated vacuum chamber, a thermoregulation system cavity of the chamber, a control system for the operation of the stand, new is that the stand is equipped with a heat-insulated vacuum chamber, inside the chamber The suspension system is located on the elastic elements, connected to a magnetoelectric transducer and a device for exciting vibrations through elastic sealed elements, for example, bellows, the stand is also equipped with an external temperature control system for a cavity of a thermally insulated vacuum chamber, consisting of a heat and cold chamber and a forced ventilation unit, the base of the stand chamber has elastic legs having a non-rigid non-metallic cylindrical support and height adjustment.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых:The invention is illustrated graphic materials on which:

- на фиг. 1 изображен общий вид стенда контроля осевой нагрузки узла шарикоподшипниковых опор роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков, включая стойку с электронно-вычислительным оборудованием и систему терморегулирования;- in FIG. 1 shows a General view of the axial load control stand of the ball bearing assembly of power gyroscope rotors and flywheel engines, including a rack with electronic computing equipment and a temperature control system;

- на фиг. 2 изображен изометрический вид механической части стенда;- in FIG. 2 is an isometric view of the mechanical part of the stand;

- на фиг. 3 изображен изометрический вид механической части стенда без крышки;- in FIG. 3 is an isometric view of the mechanical part of the stand without a cover;

- на фиг. 4 сечение вида спереди механической части стенда без крышки, внешних кожухов и теплоизоляции;- in FIG. 4 is a cross-sectional front view of the mechanical part of the stand without a cover, external casings and thermal insulation;

- на фиг. 5 изображена схема системы терморегуляции стенда;- in FIG. 5 shows a diagram of a thermoregulation system of a stand;

- на фиг. 6 изображена схема вакуумная стенда. Установка оснащена системой управления (СУ) которая:- in FIG. 6 shows a diagram of a vacuum stand. The installation is equipped with a control system (SU) which:

- в системе терморегулирования обеспечивает контроль за значением температуры внутри полости камеры стенда с помощью датчика температуры и вывод на экран рекомендаций оператору по управлению камерой тепла и холода (КТХ) и блока принудительной вентиляции (БПВ);- in the temperature control system, it provides control over the temperature inside the cavity of the stand chamber using a temperature sensor and displays recommendations for the operator on controlling the heat and cold chamber (CTX) and the forced ventilation unit (BPV);

- в системе вакуумирования и контроля вакуума обеспечивает контроль за уровнем давления внутри камеры стенда с помощью датчиков давления и вывод на экран рекомендаций оператору по управлению вакуумным насосом;- in the vacuum and vacuum control system, it provides control over the pressure level inside the stand chamber using pressure sensors and displays recommendations for the operator on controlling the vacuum pump;

- в системе создания и контроля вибраций:- in the system for creating and controlling vibrations:

1) задает амплитуду управляющего воздействия, диапазон частот и шаг, с которым происходит воздействие возбуждающей силы на подвес;1) sets the amplitude of the control action, the frequency range and the step with which the action of the exciting force on the suspension occurs;

2) получает данные с вибропреобразователя со встроенной электроникой через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для анализа и контроля уровня рабочего ускорения, создаваемого возбуждающей силой на подвес стенда;2) receives data from a vibration transducer with built-in electronics through an analog-to-digital converter (ADC) for analysis and control of the level of working acceleration created by the exciting force on the stand suspension;

3) получает данные с трехосного вибропреобразователя через АЦП для анализа и контроля величины поперечной составляющей толкающей силы;3) receives data from a triaxial vibration transducer through the ADC for analysis and control of the magnitude of the transverse component of the pushing force;

- от системы регистрации вибраций СУ получает данные с магнитоэлектрического преобразователя виброскорости через АЦП для анализа и определения осевой собственной частоты вынужденных колебаний ротора.- from the vibration registration system, the SU receives data from the magnetoelectric vibration velocity transducer through the ADC for analysis and determination of the axial eigenfrequency of the forced rotor vibrations.

Стенд контроля осевой нагрузки узла шарикоподшипниковых опор роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков содержит основание 1 (фиг. 1), на котором расположена теплоизолированная вакуумная камера 2 с откидывающейся крышкой 3, соединенной с актуаторами 4, расположенными на основании 1. Стенд также содержит магнитоэлектрический преобразователь 5 и магнитоэлектрический обратный преобразователь 6, систему подвеса 7, размещенную в полости вакуумной камеры 2. систему терморегулирования 8, расположенную снаружи стенда. На корпусе стенда имеются: выводы из вакуумной камеры разъемов для чувствительных элементов датчиков давления 9 и температуры 10; вводы для клапанов откачки 11 и подачи воздуха 12 от системы терморегулирования 8, клапан 13 для подачи воздуха из атмосферы, клапан 14 для откачки воздуха из камеры; разъем 15 для питания контролируемого объекта 16 (силового гироскопа или двигателя-маховика); кнопка 17 для поднятия и опускания актуаторов 4; кнопка 18 аварийного отключения питания стенда. В комплект стенда входит стойка 19 с электронно-вычислительным оборудованием (система управления). Стенд оснащен вибропреобразователями 20 и 21. Основание установлено на гибких регулируемых по высоте опорах 22.The stand for axial load control of the ball bearing assembly of rotors of power gyroscopes and flywheel engines contains a base 1 (Fig. 1), on which there is a thermally insulated vacuum chamber 2 with a hinged lid 3 connected to actuators 4 located on the base 1. The stand also contains a magnetoelectric transducer 5 and a magnetoelectric inverse transducer 6, a suspension system 7 located in the cavity of the vacuum chamber 2. a temperature control system 8 located outside the stand. On the stand case there are: conclusions from the vacuum chamber of the connectors for the sensitive elements of the pressure sensors 9 and temperature 10; the inputs for the exhaust valves 11 and the air supply 12 from the temperature control system 8, a valve 13 for supplying air from the atmosphere, a valve 14 for pumping air from the chamber; connector 15 for powering the controlled object 16 (power gyroscope or flywheel engine); button 17 for raising and lowering actuators 4; button 18 emergency power off the stand. The stand kit includes a stand 19 with electronic computing equipment (control system). The stand is equipped with vibration transducers 20 and 21. The base is mounted on flexible, height-adjustable supports 22.

Внешние стенки вакуумной камеры 2 и крышки 3 покрыты теплоизолятором 23 и закрыты кожухами 24 и 25.The outer walls of the vacuum chamber 2 and the cover 3 are covered with a heat insulator 23 and closed by casings 24 and 25.

Система терморегуляции 8 состоит из КТХ 26 и БПВ 27, связанных между собой и вакуумной камерой гибкими шлангами и клапанами 11 и 12.The temperature control system 8 consists of KTX 26 and BPV 27, interconnected with the vacuum chamber by flexible hoses and valves 11 and 12.

Система подвеса 7 состоит из подвеса 28, упругих стержней 29 для регулировки по высоте, стержней 30 для регулировки в горизонтальной плоскости, гибких пластин 31 для обеспечения создания колебаний в осевом направлении.The suspension system 7 consists of a suspension 28, elastic rods 29 for height adjustment, rods 30 for adjustment in the horizontal plane, flexible plates 31 to ensure oscillations in the axial direction.

МЭП 5 и МЭОП 6 связаны с системой подвеса 7 через фланцы 32, толкатели 33 и упругие герметичные элементы 34 (сильфоны), которые установлены на вакуумную камеру 2 и позволяют передавать вибрационное воздействие от устройства возбуждения колебаний - МЭОП 6, к МЭП 5. Упругие герметичные элементы 34 (сильфоны) расположены на одной оси и компенсируют односторонние осевые движения МЭП 5 и МЭОП 6. МЭП 5 установлен на стойку 35 с гибкими пластинами на основание 1. МЭОП 6 установлен на жесткую стойку 36 на основании 1. Стойки 35 и 36 позволяют регулировать положение МЭП 5 и МЭОП 6 соответственно по длине, высоте и ширине (с помощью пазов).MEP 5 and MEOP 6 are connected to the suspension system 7 through flanges 32, pushers 33 and elastic sealed elements 34 (bellows), which are mounted on the vacuum chamber 2 and allow you to transfer vibration from the excitation device - MEOP 6, to MEP 5. Elastic sealed elements 34 (bellows) are located on the same axis and compensate for the one-way axial movements of the MEP 5 and MEC 6. MEC 5 is mounted on a rack 35 with flexible plates on the base 1. MEC 6 is mounted on a rigid rack 36 on the base 1. Racks 35 and 36 allow you to adjust position M EP 5 and MEOP 6, respectively, in length, height and width (using grooves).

Вибропреобразователь 20 установлен на фланце 32, соединенным с катушкой МЭП 5, и связан через блок питания 37 вибропреобразователя с АЦП 38, установленным на стойке 19.The vibration transducer 20 is mounted on a flange 32 connected to the MEP coil 5 and is connected through the power supply unit 37 of the vibration transducer to the ADC 38 mounted on the rack 19.

Вибропреобразователь 21 расположен на подвесе 28, связан через блок питания 37 вибропреобразователя с АЦП 38, установленным на стойке 19.The vibration transducer 21 is located on the suspension 28, connected through the power supply unit 37 of the vibration transducer to the ADC 38 mounted on the rack 19.

На стойке 19 также размещены генератор 39, усилитель мощности 40, вычислительная мощность 41 (компьютер), блок управляющей электроники 42.The rack 19 also houses a generator 39, a power amplifier 40, computing power 41 (computer), a control electronics unit 42.

Снаружи стенда размещен вакуумный насос 43.Outside the stand is a vacuum pump 43.

Стенд контроля осевой нагрузки узла шарикоподшипниковых опор роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков работает следующим образом.The stand for axial load control of the ball bearing assembly of rotors of power gyroscopes and flywheel engines works as follows.

В зависимости от требований испытаний конкретного контролируемого объекта 16 возможно шесть вариантов использования стенда контроля осевой нагрузкиDepending on the test requirements of a particular controlled object 16, there are six possible uses of an axial load control stand

- испытания без нагрева с вакуумированием;- tests without heating with evacuation;

- испытания с нагревом с вакуумированием;- tests with heating with evacuation;

- испытания с охлаждением с вакуумированием;- tests with cooling with evacuation;

- испытания с нагревом без вакуумирования;- tests with heating without evacuation;

- испытания с охлаждением без вакуумирования;- tests with cooling without evacuation;

- испытания без нагрева без вакуумирования.- tests without heating without evacuation.

В общем случае определение осевой нагрузки на шарикоподшипниковые опоры роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков, вращающихся на рабочих оборотах и не вращающихся, методом контроля осевой собственной частоты вынужденных колебаний ротора на стенде проводится в следующей последовательности:In the general case, the axial load on ball bearings of rotors of power gyroscopes and flywheel engines that rotate at working revolutions and do not rotate is determined by the method of controlling the axial eigenfrequency of forced rotor vibrations on a bench in the following sequence:

1. Подготовка стенда к проведению испытаний. Подготовка включает в себя: включение в сеть всех агрегатов установки, размещенных на стойке 19, включение блока управления 42, вычислительной мощности 41 (компьютера).1. Preparation of the stand for testing. Preparation includes: the inclusion in the network of all installation units located on the rack 19, the inclusion of a control unit 42, computing power 41 (computer).

2. Установка на силовой гироскоп или двигатель-маховик технологического приспособления для закрепления. Операция включает в себя установку вручную технологического приспособления для закрепления силового гироскопа или двигателя-маховика.2. Installation on a power gyroscope or flywheel of a technological device for fixing. The operation includes the manual installation of a technological device for fixing a power gyro or flywheel engine.

3. Установка контролируемого объекта 16 на подвес 28 вакуумной камеры. Операция включает в себя установку силового гироскопа или двигателя-маховика с помощью технологического приспособления на систему подвеса 7.3. Installation of the controlled object 16 on the suspension 28 of the vacuum chamber. The operation includes the installation of a power gyroscope or flywheel engine using technological devices on the suspension system 7.

4. Герметизация камеры. Герметизация камеры включает в себя закрытие и прижатие крышки 3 на вакуумную камеру 2 с помощью актуаторов 4.4. Sealing the camera. Sealing the chamber includes closing and pressing the cover 3 on the vacuum chamber 2 using actuators 4.

5. Нагрев/охлаждение контролируемого объекта 16 до заданной температуры. Проверяется схема соединения системы терморегулирования в соответствии с фиг. 5. Включается камера тепла и холода 26, блок принудительной вентиляции 27, открываются ручные клапаны 11 и 12. Далее снимается информация о температуре с чувствительного элемента датчика температуры 10, которая обрабатывается системой управления. При достижении температуры внутри камеры 2 заданного значения через блок управления 42 происходит вывод информации оператору на вычислительную мощность 41 об отключении камеры тепла и холода 26 и БПВ 27 и закрытии клапанов 11 и 12. Система терморегуляции 8 обеспечивает нагрев полости вакуумной камеры 2 до +50°C и охлаждение ее до -20°C.5. Heating / cooling of the controlled object 16 to a predetermined temperature. The connection diagram of the temperature control system in accordance with FIG. 5. The heat and cold chamber 26, the forced ventilation unit 27 are turned on, the manual valves 11 and 12 are opened. Next, temperature information is taken from the sensing element of the temperature sensor 10, which is processed by the control system. When the temperature inside the chamber 2 of the set value is reached through the control unit 42, information is transmitted to the operator on the computing power 41 about turning off the heat and cold chamber 26 and BPV 27 and closing the valves 11 and 12. The temperature control system 8 provides heating of the cavity of the vacuum chamber 2 to + 50 ° C and cooling it to -20 ° C.

6. Вакуумирование камеры. Вакуумирование камеры включает в себя открытие ручного клапана 14 для откачки воздуха, включение вакуумного насоса 43 на откачивание воздуха из камеры. Далее снимается информация о давлении внутри камеры с чувствительного элемента датчика давления 9, которая обрабатывается системой управления. При достижении заданного испытаниями значения давления, оператором выключается вакуумный насос 43, закрывается клапан 14 откачки воздуха.6. Evacuation of the chamber. Evacuation of the chamber includes the opening of a manual valve 14 for pumping air, the inclusion of a vacuum pump 43 to pump air from the chamber. Next, information about the pressure inside the chamber is removed from the sensing element of the pressure sensor 9, which is processed by the control system. Upon reaching the pressure set by the tests, the operator turns off the vacuum pump 43, closes the valve 14 for pumping air.

7. Включение силового гироскопа или двигателя-маховика. Операция включает в себя подачу питания на разъем 15 для питания силового гироскопа или двигателя-маховика.7. Turn on the power gyro or flywheel engine. The operation includes supplying power to the connector 15 to power the power gyroscope or flywheel engine.

8. Настройка стенда на определение осевой собственной частоты колебаний ротора силового гироскопа или двигателя-маховика.8. Setting up the bench to determine the axial eigenfrequency of the oscillations of the rotor of the power gyroscope or flywheel engine.

Установить на вычислительной мощности 41 в окне специального программно-математического обеспечения:Install at processing power 41 in the window of special mathematical software:

- рабочий диапазон частот (в Гц), в котором требуется определить собственную частоту колебаний ротора;- the operating frequency range (in Hz), in which it is required to determine the natural frequency of oscillation of the rotor;

- шаг (в Гц), с которым необходимо сканировать рабочий диапазон;- step (in Hz) with which it is necessary to scan the operating range;

- максимальное значение рабочего ускорения (в м/с2, не более 9.8 м/с2).- the maximum value of the working acceleration (in m / s 2 , not more than 9.8 m / s 2 ).

Нажать кнопку «Пуск» для автоматической работы стенда.Press the “Start” button to automatically operate the stand.

Синусоидальное электрическое напряжение, дискретно регулируемое по частоте, подается от генератора 39 через усилитель мощности 40 на возбудитель механических колебаний - магнитоэлектрический обратный преобразователь 6, который вызывает колебания контролируемого объекта 16 через систему подвеса 7. Выходное напряжение с МЭОП 6 подается на блок управления 42, АЦП 38 и на вычислительную мощность 41. Величина создаваемого вибрационного воздействия поддерживается постоянной величиной использованием программно-математического обеспечения.A sinusoidal electrical voltage, discretely controlled in frequency, is supplied from the generator 39 through a power amplifier 40 to the exciter of mechanical vibrations — a magnetoelectric inverter 6, which causes the controlled object 16 to oscillate through the suspension system 7. The output voltage from the MEOP 6 is supplied to the control unit 42, ADC 38 and computing power 41. The magnitude of the generated vibrational effect is maintained constant by using mathematical software.

В процессе создания вибраций происходит измерение и контроль величины виброускорения, снимаемого с вибропреобразователя 20. Выходное напряжение с вибропреобразователя 20 подается на предварительный усилитель, АЦП 38 и далее - на вычислительную мощность 41.In the process of creating vibrations, the magnitude of vibration acceleration measured from the vibration transducer 20 is measured and monitored. The output voltage from the vibration transducer 20 is supplied to a preliminary amplifier, ADC 38, and then to computing power 41.

Измерение и контроль величины поперечных составляющих толкающей силы происходит с помощью трехосного вибропреобразователя 21. Выходное напряжение с трехосного вибропреобразователя 21 подается на предварительный усилитель, АЦП 38 и далее - на вычислительную мощность 41. Колебания подвеса, с установленным на нем контролируемым объектом 16, воспринимаются магнитоэлектрическим датчиком виброскорости 5. Выходное напряжение с МЭП 5 подается блок управления 42, на АЦП 38, и далее на вычислительную мощность 41, в которой программно-математическое обеспечение вычисляет разность между фазой возбуждающей силой и фазой реакции на возбуждение и определяет значение осевой собственной частоты колебаний ротора контролируемого объекта 16 по переходу через 0° полученной фазовой характеристики. Результаты измерений сохраняются на вычислительной мощности 41 и выводятся оператору, который, анализируя данную информацию, принимает решение о проведении измерения собственной частоты или изменении настроек стенда и повтор действий по п. 8.Measurement and control of the magnitude of the transverse components of the pushing force is carried out using a triaxial vibration transducer 21. The output voltage from the triaxial vibration transducer 21 is supplied to the preamplifier, the ADC 38, and then to the processing power 41. The oscillations of the suspension, with the controlled object 16 installed on it, are sensed by a magnetoelectric sensor vibration speeds 5. The output voltage from the MEP 5 is supplied to the control unit 42, to the ADC 38, and then to the computing power 41, in which the mathematical and mathematical baking calculates the difference between the phase of the exciting force and the phase response to excitation and defines the value of the rotor axial natural frequency of oscillation of the controlled object 16 to move through the 0 ° of the phase characteristics. The measurement results are stored at a processing power of 41 and displayed to the operator, who, analyzing this information, decides to measure the natural frequency or change the settings of the stand and repeat the steps in paragraph 8.

9. Определение осевой собственной частоты колебаний ротора. Для определения значения собственной частоты колебаний задать на вычислительной мощности 41 в окне специального программно-математического обеспечения рабочий диапазон (в Гц), установить шаг (в Гц), обеспечивающий требуемую точность измерений, и нажать кнопку «Пуск» для автоматической работы стенда. Работа стенда продолжится в автоматическом режиме, как в п. 8. Результаты измерений сохраняются на вычислительной мощности 41 и выводятся оператору.9. Determination of the axial eigenfrequency of the rotor. To determine the value of the natural frequency of oscillations, set the operating range (in Hz) at computing power 41 in the window of special mathematical software, set the step (in Hz) that provides the required measurement accuracy, and press the "Start" button for automatic operation of the stand. The work of the stand will continue in automatic mode, as in paragraph 8. The measurement results are stored on the processing power 41 and displayed to the operator.

10. Контроль измеренного значения осевой собственной частоты колебаний ротора силового гироскопа или двигателя-маховика с паспортным значением. Сравнивая измеренное значение осевой собственной частоты колебаний ротора силового гироскопа или двигателя-маховика с паспортным значением, определенным при изготовлении прибора на стадии выставки осевой нагрузки шарикоподшипникового узла, судят о величине осевой нагрузки при различных испытаниях и на разных стадиях сборки прибора.10. Control of the measured value of the axial eigenfrequency of the rotor of the power gyroscope or flywheel engine with a nameplate value. Comparing the measured value of the axial eigenfrequency of the rotor of the power gyroscope or flywheel engine with the nameplate value determined during the manufacture of the device at the stage of exposing the axial load of the ball-bearing assembly, one can judge the value of the axial load during various tests and at different stages of assembly of the device.

11. Подготовка системы к извлечению силового гироскопа или двигателя-маховика. Включает в себя выключение всех агрегатов стенда, размещенных на стойке 19, кроме блока управления 42. Открывают клапан 13 для подачи воздуха из атмосферы. Снимают информацию о давлении внутри камеры 2 с чувствительного элемента датчика давления 9. При достижении значения давления, равного давлению в помещении, в котором проводятся испытания, закрывают клапан 13 для подачи воздуха.11. Preparing the system to remove the power gyro or flywheel engine. It includes turning off all the stand units located on the rack 19, except for the control unit 42. The valve 13 is opened to supply air from the atmosphere. Information about the pressure inside the chamber 2 is removed from the sensing element of the pressure sensor 9. Upon reaching a pressure equal to the pressure in the room in which the tests are carried out, close the valve 13 for supplying air.

12. Извлечение контролируемого объекта 16 камеры 2. Выполняется в следующей последовательности: с помощью актуаторов 4 откидывается крышка 3, выдерживается время, когда температура в помещении и температура в камере выровняется, после чего извлекают из камеры силовой гироскоп или двигателя - маховик. Выключают все электронно-вычислительные приборы.12. Removing the controlled object 16 of the camera 2. It is performed in the following sequence: with the help of actuators 4, the cover 3 is tilted, the time is maintained when the room temperature and the temperature in the camera equalize, and then the power gyroscope or engine is removed from the camera — the flywheel. Turn off all electronic computing devices.

Стенд позволяет определять осевую нагрузку на узлы шарикоподшипниковых опор роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков, в том числе вращающихся на рабочих оборотах, методом контроля осевой собственной частоты вынужденных колебаний ротора. Стенд позволяет определять осевую нагрузку на различных этапах сборки силовых гироскопов и двигателей-маховиков в условиях вакуума, высоких и низких температур, что расширяет функциональные возможности проведения испытаний. Использование стенда позволит повысить эксплуатационные характеристики и долговечность силовых гироскопов и двигателей-маховиков.The bench allows you to determine the axial load on the nodes of the ball bearings of the rotors of power gyroscopes and flywheel engines, including those rotating at working speeds, by monitoring the axial eigenfrequency of forced oscillations of the rotor. The bench allows you to determine the axial load at various stages of the assembly of power gyroscopes and flywheel engines under vacuum, high and low temperatures, which expands the functionality of the test. Using the stand will improve the performance and durability of power gyroscopes and flywheel engines.

Claims (2)

1. Стенд контроля осевой нагрузки узла шарикоподшипниковых опор роторов силовых гироскопов и двигателей-маховиков, содержащий магнитоэлектрический преобразователь, связанный с системой подвеса для установки силового гироскопа или двигателя-маховика, устройство возбуждения колебаний, теплоизолированную вакуумную камеру, систему терморегуляции полости камеры, систему управления работой стенда, отличающийся тем, что стенд оснащен теплоизолированной вакуумной камерой, внутри камеры располагается на упругих элементах система подвеса, связанная с магнитоэлектрическим преобразователем и устройством возбуждения вибраций через упругие герметичные элементы, например сильфоны, также стенд оснащен внешней системой терморегулирования полости теплоизолированной вакуумной камеры, состоящей из камеры тепла и холода и блока принудительной вентиляции.1. A stand for monitoring the axial load of the assembly of ball bearing bearings of rotors of power gyroscopes and flywheel engines, comprising a magnetoelectric converter connected to a suspension system for installing a power gyroscope or flywheel engine, an oscillation excitation device, a thermally insulated vacuum chamber, a chamber cavity temperature control system, an operation control system stand, characterized in that the stand is equipped with a heat-insulated vacuum chamber, the suspension system is located on the elastic elements inside the chamber, connected with a magnetoelectric transducer and a device for exciting vibrations through elastic sealed elements, such as bellows, the stand is also equipped with an external thermal control system for a cavity of a thermally insulated vacuum chamber, consisting of a heat and cold chamber and a forced ventilation unit. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что на основании камеры стенда размещены упругие ножки, имеющие не жесткую неметаллическую цилиндрическую опору и возможность регулировки по высоте.2. The stand according to claim 1, characterized in that on the base of the stand chamber there are elastic legs having a non-rigid non-metallic cylindrical support and the possibility of height adjustment.
RU2015141581A 2015-10-01 2015-10-01 Power gyroscopes and flywheel motors rotors ball bearing supports assembly axial load control test bench RU2608719C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141581A RU2608719C1 (en) 2015-10-01 2015-10-01 Power gyroscopes and flywheel motors rotors ball bearing supports assembly axial load control test bench

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141581A RU2608719C1 (en) 2015-10-01 2015-10-01 Power gyroscopes and flywheel motors rotors ball bearing supports assembly axial load control test bench

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608719C1 true RU2608719C1 (en) 2017-01-23

Family

ID=58456947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141581A RU2608719C1 (en) 2015-10-01 2015-10-01 Power gyroscopes and flywheel motors rotors ball bearing supports assembly axial load control test bench

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608719C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117571322A (en) * 2023-12-27 2024-02-20 昆山铭驰自动化科技有限公司 Bearing vibration detection method without power source

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6286374B1 (en) * 1998-11-09 2001-09-11 Nsk Ltd. Preload measuring apparatus of rolling bearing
RU2276773C2 (en) * 2004-05-25 2006-05-20 Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" Angular-rate sensor on base of modulation gyroscope
RU2515424C1 (en) * 2012-10-18 2014-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Plant to measure internal frequency of oscillations of rotors of power gyroscopes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6286374B1 (en) * 1998-11-09 2001-09-11 Nsk Ltd. Preload measuring apparatus of rolling bearing
RU2276773C2 (en) * 2004-05-25 2006-05-20 Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" Angular-rate sensor on base of modulation gyroscope
RU2515424C1 (en) * 2012-10-18 2014-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Plant to measure internal frequency of oscillations of rotors of power gyroscopes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117571322A (en) * 2023-12-27 2024-02-20 昆山铭驰自动化科技有限公司 Bearing vibration detection method without power source
CN117571322B (en) * 2023-12-27 2024-04-30 昆山铭驰自动化科技有限公司 Bearing vibration detection method without power source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240068864A1 (en) Systems and methods for monitoring of mechanical and electrical machines
JP4287213B2 (en) Magnetic bearing device having vibration suppressing function, magnetic bearing device having vibration estimating function, and pump device equipped with the magnetic bearing device
US10823632B2 (en) Method for measuring the unbalance of flexible rotors by means of position-measuring sensors
EP1904975A2 (en) System and method for active detection of asymmetry in rotating structures
JP2008535167A (en) X-ray generator with rotating anode
RU2608719C1 (en) Power gyroscopes and flywheel motors rotors ball bearing supports assembly axial load control test bench
JP6430234B2 (en) Vibration analysis apparatus and program for rotating machine
EP1927832A1 (en) Apparatus and method for reducing uncertainty of sensor measurements in still gases
JP6178251B2 (en) Turbomachine dynamic characteristic calculation method and turbomachine dynamic characteristic calculation apparatus
RU2515424C1 (en) Plant to measure internal frequency of oscillations of rotors of power gyroscopes
RU2256880C1 (en) Method and device for combined testing of platform-free inertial measuring unit on the base of micromechanic gyros and accelerometers
JP2018145866A (en) Blade vibration monitoring device and rotary machine system
JP4602885B2 (en) Pump test device, pump operation support device, and pump bearing temperature calculation device
Guan et al. Study on magnetic bearings system in axial-flow blood pump
KR101642274B1 (en) Vibration exciter in the horizontal and vertical and rotational direction
D’Souza et al. Mistuning and damping experiments at design speed combined with computational tools
KR20150119873A (en) Power determination method and turbomachine
JP2002071532A (en) Reaction measuring device for mechanical element
CN113358386A (en) Variable temperature field loading and detecting system for rotary machine
Libraschi et al. Review of experimental sub-synchronous vibrations on large size tilting pad journal bearings and comparison with analytical predictions
CN117109639B (en) Temperature drift error detection method and system of hemispherical resonator gyroscope
Zachwieja Dynamic balancing of rotors with manual balancers
CN211148483U (en) Box temperature impact test box
Filimonikhina et al. Experimental study of the accuracy of balancing an axial fan by adjusting the masses and by passive auto-balancers
RU2705515C1 (en) Method of inertial excitation of mechanical oscillations in an elastic shell

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner