SU1059447A1 - Устройство дл вы влени дефектов подшипников - Google Patents

Abstract

1. УСТРРЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПОДШИПНИКОВ, содержащее последовательно соединенные преобразователь вибрации и полосовой фильтр, суммирующий анализатор, св зываемый с,объектом преобразователь фазы, блок управлени  и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол  и обеспечени  возможности вы влени  дефектов деталей подшипника, оно снабжено последовательно соединенными преобразователем частоты и формирователем периода контактировани  с дефектами неподвижного кольца , выходом подключенным к первому входу блока управлени , формирователем периода контактировани  с дефектами подвижного кольца, первым и вторым входами подключенным к выходу преобразовател  частоты и первому входу блока управлени  соответственно , а выходом - к второму входу блока управлени , подключенным к преобразователю фазы формирователем цикла работы подвижного кольца. выход которого соединен с четвертьм входом формировател  периода контактировани  с деф.ектами подвижного кольца, третий вход которого соединен с выходом преобразовател  фазы, подключенным входом к преобразователю частоты формирователем периода контактировани  с дефектами тел качени , выходом подключенным к третьему входу блока управлени , четвертый вход которого соединен с преобразователем фазы, пиковым детектором , соединенным первым входом с полосовым фильтром, вторым - с первым выходом блока управлени , измерителем амплитуды, включенным меж-с ду выходом пикового детектора и первым входом суммирующего анализатора, (Л второй вход измерител  амплитуды соединен со вторым выходом блока управлени ,и счетчиком адреса,входы кото-: рого соединены с третьим и четвертьтм выходами блока управлени , выход со вторым входом суммирующего анализа:тора ,третий вход которого соединен с п тым выходом блока управлени  , ел шестой выход которого со вторым входом индикатора,а первый входсо 4; с выходом суммирующего анализатора. 2.Устройство по п. 1,о т л и ч аю щ е е с   тем, что формирователь периода контактировани  с дефектами неподвижного кЬльца выполнен в виде делител  частоты с коэффициентом делени , равным числу тел качени  контролируемого подшипника. 3. Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что формирователь периода контактировани  с дефектами тел качени  выполнен в виде последовательно соединеннь1х умножител  частоты и делител  частоты, коэффициент делени  которого равен произведению коэффициента умножени  умножител , числа анализируемых циклов вращени  тел качени  относи

Description

тельно их центра вращени  и расчетного коэффициента.

4. Устройство ПОП.1, отличающеес  тем, что формирователь периода контактировани  с дефектами подвижного кольца подшипника выполнен в виде двух цепей, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных умножител  частоты и счетчика,. и подключенного входами к их выходам блока сравнени  кодов, выход которого  вл етс  выходом формировател , первым и третьим входами его  вл ютс  соответственно входы умножителей ,, а вторым и четвертым входами формировател   вл ютс  вторые входы счетчиков,

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при контроле и диагностике объектов циклического действи  с проскальзыванием в процессе работы, а именно подшипников качени , фрикционных передач и Т4П.

Известен прибор, содержащий последовательно соединенные преобразователь вибрации контролируемого подшипника в электрический сигнал, усилитель , фильтр, измеритель среднего значени  вибрации, блок сравнени , счетчик числа превышений заданного уровн  и блок временных интервалов. Задатчик уровн  соединен выходом со вторым входом блока сравнени , а выход блока временных интервалов соединен со вторым входом счетчика числа превышений l .

Недостатком устройства  вл етс  низкое качество контрол , обусловле ное тем, чтоизмерение количества превышений за определенный интервал времени и на определенном фиксированом уровне не дает представлени  о. характере распределени  этих превышений и об их соответствии дефектным детал м контролируемого подшипника .

Известен анализатор, содержащий последовательно соединенные блок управлени , задатчик уровней, блок сравнени , счетчик числа превышений , блок регистрации- и индикации, а также блок измерени  среднего значени  2 .

Недостатками устройства  вл ютс  низ-кое качество контрол  и отсутствие возможности вы влени  дефектных деталей контролируемого подшипника , обусловленное тем, что измерение с псмощью счетчика количества превышений сигналом вибрации в блоке сравнени  трех фиксированных значений за оЬределенный (10 мин интервал времени измерени  не дает представлени  ни о характере распределени  этих превышений по всему уровню сигнала, ни о длительности как самих

превышений, так и интервалов времени между ними. Регистраци  же графиков этих превышений в течение 10 мин, а также их последующа  расшифровка

с помощью оператора вызывает,с одной стороны,большие затраты времени на контроль, а с другой стороны , не исключает возможности прин ти  с либочных решений вследствие

0 их субъективности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  вы влени  дефектов подшипников, содержащее последовательно соединенные преобразователь вибрации и полосовой фильтр, суммирующий анализатор, св зываемый с объектом преобразователь фазы, блок управлени  и индикатор. .

Недостатками известного устройства  вл ютс  низка  чувствительность и больша  погрешность измерени  при контроле механизмов с малым уровнем дефектов контролируемых деталей . Это объ сн етс  тем, что в

5 известном устройстве вначале ведетс  накопление сигнала вибрации с расчетным значением цикла накоплени , а корректировка значени  этого цикла осуществл етс  на основании из0 меренй  сдвига фазы максимума накопленного сигнала. Если дефект на контролируемой детали значителен, то максим пм накопленного сигнала имеет  вно выраженный характер, что обес5 печивает надежную подстройку цикла накоплени  и полную синхронизацию. Однако при малых дефектах максимум накоплен ого сигнала имеет не вно выраженной характер, что приводит к

л отсутствию возможности подстройки цикла накоплени  и срыву синхронизации .

Кроме того, устройство надежно работает лишь при наличии значитель5 ных дефектов на детал х контролируемых механизмов, как это-имеет место при контроле в процессе эксплуатации (|сколы, трещины, раковины и т.п.) . Йри контроле же деталей с малыми дефектами , как это имеет место, например при.контроле новых механизмов на за водах-изготовител х, устройство обладает большой погрешностью измерен вследствие низкой чувствительности. Цель изобретени  - повышение точ ности контрол  и обеспечение возмож ности вы влени  дефектов деталей по шипника. Цель достигаетс  тем, что устрой ство дл  вы влени  дефектов подшипн ков, содержащее последовательно сое диненные преобразователь вибрации и полосовой фильтр, суммирующий анализатор , св зываемый с объектом преобразователь фазы, блок управлени  и индикатор, снабжено последовательно соединенными преобразователем частоты и формирователем периода ко тактировани  с дефектами неподвижног кольца, выходом подключенным к первому входу блока управлени , формиро вателем периода контактировани  с де фектами подвижного кольца, первым и вторым входами подключенн1ги к выходу преобразовател  частоты и первому .входу блока управлени  соответственно , а выходом - к второму входу блока управлени , подключенйым к пре образователю фазы формирователем цикла работы подвижного кольца, выход которого соединен с четвертым входом формировател  периода контактировани  с дефектами подвижного кольца, третий вход которого соединен с выходом преобразовател  фазы, подключенным входом к преобразователю частоты формирователем периода контактировани  с дефектами тел качени , выходом подключенным к третье му входу блока управлени , четвертый вход которого соединен с преобразователем фазы, пиковым детектором, соединенным первым входом с полосовым фильтром, вторЕлм - с первым выходом блока управлени , измерителем с1мплитуды, включенным между выходом пикового детектора и первым входом суммирующего анализатора, второй вход измерител  амплитуды соединен с вторым выходом блока управлени , и счетчиком адреса, входы которого соединены с третьим и четвертым выходами блока управлени , выход с вторым входом суммирующего анализатора , третий вход которого соедине с п тым выходом блока управлени , шестой выход которого соединен с вто рым входом индикатора, а первый вход его - с выходом суммирующего анализатора . Формирователь периода контактировани  с дефектами неподвижного кольца выполнен в виде делител  частоты с коэффициентом делени , равньом числу тел качени  контролируемого подшипника. Формирователь периода контактировани  с дефектами тел качени  выполнен в виде последовательно соединенных умножител  частоты и делител  частоты, коэффициент которого равен произведению коэффициента умножени  умножител , числа анализируемых циклов вращени  тел качени  относительно их центра вращени  и расчетного коэффициента. Формирователь периода контактировани  с дефектами подвижного кольца подшипника выполнен в виде двух цепей , кажда  из которых состоит из последовательно соединенных умножител  частоты и счетчика, и подключенного входами к их выходам блока сравнени  кодов,выход которого  вл етс  выходом формировател , первым и третьим входами его  вл ютс  соответственно входы умножителей, а вторым и четвертым входами формировател   вл ютс  вторые входы счетчиков. На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства; на фиг. 3 - диаграммы результатов измерений с помощью предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 вибрации, полосовой фильтр 2, пиковый детектор 3, измеритель 4 амплитуды , суммирующий анализатор 5 и индикатор 6, при этом вторые входы пикового детектора 3, измерител . 4 амплитуды и индикатора 6 подключены соответственно к первому, второму и шестому выходам блока 7 управлени , второй вход суммирующего анализатора 5 подключен к выходу счетчика 8 адреса , а третий вход суммирующего анализатора 5, первый и второй входы счетчика 8 адреса (соединены соответственно с п тым, третьим и четвертым выходами блока 7 управлени . Выход преобразовател  9 частоты следовани  тел качени  соединен со входом формировател  10 периода кон- тактировани .с дефектами неподвижного кольца, с первым входом формировател  11 периода контактировани  с дефектами подвижного кольца и входом формировател  12 периода контактировани  с дефектами тел качени . Выход преобразовател  13 фазы подвижного кольца соединен с третьим входом формировател  11 периода контактировани  с дефектами подвижного кольца, с четвертым входом блока 7 управлени  и входом формировател  14 цикла работы подвижного кольца, выход которого подключен к четвертому входу формировател  11 периода контактировани  с дефектами подвижного кольца, второй вход которого

соединен с выходом формировател  lu периода контактировани  с дефектами неподвижного кольца, объединенного с первым входом блока 7 управлени , второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формировател  11 периода контактировани  с дефектами подвижного кольца -и формировател  12 периода контактировани  с дефектами тел качени . Формирователь 10 периода контактировани  с дефектами неподвижного кольца выполнен в виде делител  15 частоты . Формирователь 11 периода контактировани  с дефектами подвижного кольца выполнен в виде двух идентич- 15 ных ветвей, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных умножител  16 частоты и счетчика 17, а втора  ветвь - умножител  18 частоты и счетчика 19, при этом выходы 20 счетчиков 17 и 19 подключены соответственно к первому и второму входам блока 20 сравнени  кодов, выход которого  вл етс  выходом формировател  11 периода, первым и третьим входами 25 которого  вл ютс  соответственно входы умножителей 16 и 18, а вторым и четвертым входами формировател  11 периода - вторые входы |(входы установки нул ) соответственно счетчиков зо 17 и 19.

Формирователь 12 периода контактировани  с дефектами тел качени  выполнен в виде последовательно соединенных умножител  21 частоты и дели- с тел . 22 частоты, при этом вход умножител  . 21 частоты  вл етс  входом формировател  12 периода, а выход делител  22 частоты - выходом его.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на формировании пери- одов, соответствующих реальным значени м периодов контактировани  (ударов ) рабочих поверхностей деталей подшипников с дефектом, расположенным соответственно на наружном (к) 45 кольце, внутреннем (в) кольце и теле качени  (т)(обозначение периодов соответственно Тц, Tg и -Т и осреднении сигнала вибрации на интервалах , равных или пропорциональных 50 этим периодам.

Дефекты тел качени  про вл ютс  в сигнале вибрации с периодом Т контактировани  этих дефектов с неподвижным и подвижным кольцами. Если 55 известны конструктивные и геометрические характеристики подшипника, при известной .частоте | следовани  тел качени  значение периода контак-тйровани  определ етс  выражением д

Т -К IT

t

«ст

где{.„- частота следовани  тел каист

чени ;

Zf - число тел качени  в подшипнике;

- коэффициент, равный отношению радиуса тела качени  к радиусу наружного кольца дл  шариковых п6Д1липников, либо отношению синуса половинного угла конуса ролика к синусу суммы угла между осевой линией подшипника и осевой линией ролика и половины угла конуса ролика в случае конического подшипника .

Дефект на неподвижном кольце при контактировании с каждым телом качени  возбуждает ударный импульс, который повтор етс  с периодом Тцвращени  сепаратора относительно неподвижного кольца, т.е.

Т - иТ

ист

Дефект на неподвижном кольце такж . возбуждает ударный импульс при взаимодействии его с каждым телом качени , но период повторени  равен

Т н

ic-ir,

где if, - частота вращени  сепаратора f - частота вращени  подвижного кольца.

Устройство работает след тощим образом .

При вращении приводного вала с частотой вращени ig , подвижное кольцо относительно неподвижного кольца контролируемого подшипника вращаетс  с частотой it, сепаратор, увлекаемый телами качени , вращаетс  относительно неподвижного кольца с частотой ic Тела качени , крме дви оени  совместно с сепаратором, совершают еще вращение относительно своей оси с частотой ij |(; 1. Значени  коэффициентов К i(, К.

-г- определ ютс  кинематическими соотйошени ми в подшипнике, которые завис т от его конструктивных и геометрич€;ских характеристик. В точках контакта тел качени  с подвижным и неподвижным кoльцa и подшипника возникают динамические процессы, частота следовани  ударных импульсов которых определ етс  .периодом контактировани  деталей подшипника с дефектами Hci их поверхност х. При этом дефекты неподвижного кольца про вл ютс  в сигнале вибргщии с .периодом Т контактировани  этих дефектов с комплектом тел качени , который кратен периоду вращени  сепаратора. Дефекты подвижного кольца про вл ютс  в сигнале вибрации с периодом

контактировани  этих дефектов

Г1

с телами качени  и значение его

определ етс  частотой вращени  подвижного кольца относительно вращающегос  сепаратора, т.е. .-р

IJTJ

При вращении вала привода с частотой вращени  i преобразователь 13 фазы работы подвижного кольца контролируемого подшипника (фиг. l) генерирует электрический сигнал в виде последовательности -импульсов с частотой „ (фиг. 2&, пропорциональной . частоте i вращени  подвижного кольца и равной частоте t, вращени  вала привода . Под действием вращени  подвижного кольца тела качени  подшипника вместе с сепаратором следуют относительно преобразовател  9, в результате чего на его выходе по вл етс  элетрический сигнал в виде последовательности импульсов с частотой1цст слдовани  тел качени  (фиг. 2г) . Одновременно с этим вибраци , сопутствующа  работе контролируемого подшип ,ника качени , преобразуемс  преобразователем 1 в электрический сигнал вибрации (фиг. 2а), который после необходимого усилени  и фильтрации полосовым фильтром 2 поступает на певый вход пикового детектора 3.

Электрический сигнал с частотой 1у,„ следовани  подшипников качени  с выхода преобразовател  9 поступает на вход формировател  10 периода контактировани  с дефектами неподвижног кольца, в котором с помощью делител  15 частоты путем делени  на коэффициент К l-T , где Z.T - число тел качени , формируетс  электрический сигнал с периодом Тц контактировани  с дефектами неподвижного кольца (фиг. 2) и на вход формировател  12 периода контактировани  с дефектами тел качени  подвижного кольца, в котором с помощью умножител  21 частоты и делител  22 частоты формируетс  электрический сигнал с периодом Tf контактировани  с дефектами тел к чени  (фиг. 2,).

Электрический сигнал с частотой ц, пропорциональной частоте вращени подвижного кольца, (фиг. 2 Ь) с выход преобразовател  13 фазы поступает на вход формировател  14 цикла работы подвижного кольца, на третий-вход формировател  11 периода контактировани  с дефектами подвижного кольца и четвертый вход блока 7 управлени . Формирователь 14 генерирует сигналы, которые имеют частоту следовани , пропорциональную циклу работы.подвижного кольца и подаютс  на четвертый вход формировател  11 периода контактировани  с дефектами подвижного кольца, на первый вход которого с выхода преобразовател  9 подаетс  сигнал с чacтoтoйt cтcлeдoвaни  тел качени , а на второй вход - сигнал с периодом Т контактировани  с дефектами неподвижного кольца, равныг периоду вращени  сепаратора. Под действием сигналов на входах формировател  11 с помощью умножител  16 частоты и счетчик 17 формируетс  пилообразный сигнал заданной амплитуды с периодом, равным периоду вращени  сепаратора, а с помощью умножител  18 частоты и счетчика 19 формируетс  второй пилообразный сигнал такой же амплитуды, но с периодом, равным периоду вращени  подвижного кольца (фиг, 2,е) . Эти два пилообразных сигнала подаютс  на входы блока 20 сравнени  кодов, на выходе которого по вл етс  сигнал, частота которого равна разности Частот вращени  подвижного кольца и сепаратора, а период сигнала на выходе формировател  11 равен периоду TH контактировани  с дефектами подвижного кольца (фиг. 2Ж). Полученные таким образом сигналы с выхода формирова тел  10 с периодом TH контактировани  с дефектами неподвижного кольца, с выхода формировател  11 с периодом Тц контактировани  с дефектами подвижного кольца и с выхода формировател  1.2 с периодом Т контактировани  с дефектами тел качени  подаютс  соответственно на первый , второй и третий входы блока 7 управлени , с помощью которых под действием управл ющего сигнала на четвертом выходе блока 7 управлени  осуществл етс  счет импульсов с частотой f ц, пропорциональной частоте вращени  кольца подшипника, происходит формирование сигнала в виде кода адреса, подаваемого с выхода счетчика 8 на второй вход суммирующего анализатора 5 дл  управлени  его работой.

Так как на вторые входы пикового детектора 3 и измерител  4 амплитуд с первого и второго выходов блока 7 управлени  поступают сигналы с частотой , пропорциональной частоте вращени  подвижного кольца, то значение сигнала вибрации, фиксируемое пиковым детектором 3 и измер емое измерителем 4 амплитуды, равно не любому из мгновенных значений сигнала вибрации,а только его максимальным значени м за период следовани  импульсов с частотой i t) , пропорциональной частоте вращени , что повышает точность контрол  по. сравнению с измерением jIЮбыx мгновенных значений, как в известном устройств

Значени  амплитуды сигнала вибрации с выхода измерител  4 амплитуды в соответствии с кодом адреса этих значений из счетчика 8 адреса поступают с п того выхода блока 7 управлени , в котором осуществл етс  выделение из общего сигнала вибрации

сигналов, обусловленных дефектами неподвижного кольца, подвижного кольца или тел качени .

Результат измерени  по сигналам с шестого выхода блока 7 управлени  в удобной форме выдаетс  на индикаторе 6, на котором отображаютс  дефекты неподвижного кольца (фиг. За), дефекты подвижного кольца (фиг. 36) и дефекты тел качени  (фиг. 3Ь) .

Использование предлагаемого устройства позвол ет обеспечить более высокую точность контрол  подшипников с малыми дефектами и более высокую производительность труда при контроле за счет отсутстви  операции предварительного накоплени  и подстройки цикла накоплени  и возможность вы влени  дефектов деталей подшипника .

Ш1ШШШШ1ШЙ1Ш1И1 1111ПП} 1Ш11 1 1И1111111}|)1Ш11 111ШН1111П11 1111111Н 4-1- 211X1 SL I

.

Claims (4)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПОДШИПНИКОВ, содержащее последовательно соединенные преобразователь вибрации и полосовой фильтр, суммирующий анализатор, связываемый с.объектом преобразователь фазы, блок управления и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и обеспечения возможности выявления дефектов деталей подшипника, оно снабжено последовательно соединенными преобразователем частоты и формирователем периода контактирования с дефектами неподвижного кольца, выходом подключенным к первому входу блока управления, формирователем периода контактирования с дефектами подвижного кольца, первым и вторым входами подключенным к выходу преобразователя частоты и первому входу блока управления соответственно, а выходом - к второму входу блока управления, подключенным к преобразователю фазы формирователем цикла работы подвижного кольца, выход которого соединен с четвертым входом формирователя периода контактирования с дефектами подвижного кольца, третий вход которого соединен с выходом преобразователя фазы, подключенным входом к преобразователю частоты формирователем периода контактирования с дефектами тел качения, выходом подключенным к третьему входу блока управления, четвертый вход которого соединен с преобразователем фазы, пиковым детектором, соединенным первым входом с'полосовым фильтром, вторым - с первым выходом блока управления, измерителем амплитуда, включенным меж- q ду выходом пикового детектора и пер- ® вым входом суммирующего анализатора, второй вход измерителя амплитуды соединен со вторым выходом блока управления,и счетчиком адреса,входа кото-: рого соединены с третьим и четвертым выходами блока управления, выход со вторым входом суммирующего анализатора,третий вход которого соединен с пятым выходом блока управления , шестой выход которого соединен со вторым входом индикатора,а первый входс выходом суммирующего анализатора.

2 .Устройство по п. 1 ,о т л и чающее с я тем, что формирователь периода контактирования с дефектами неподвижного кольца выполнен в виде делителя частоты с коэффициентом деления, равным числу тел качения контролируемого подшипника.

3. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что формирователь периода контактирования с дефектами тел качения выполнен в виде последовательно соединенных умножителя частоты и делителя частоты, коэффициент деления которого равен произведению коэффициента умножения умножителя, числа анализируемых циклов вращения тел качения относи-

SU .,„1059447

1059447 ·.

тельно их центра вращения и расчетного коэффициента.

4. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что формирователь периода контактирования с дефектами подвижного кольца подшипника выполнен в виде двух цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединен ных умножителя частоты и счетчика,, и подключенного входами к их выходам блока сравнения кодов, выход которого является выходом формирователя, первым и третьим входами его являются соответственно входы умножителей,. а вторым и четвертым входами формирователя являются вторые входы счетчиков.