SU1513384A1

SU1513384A1 - Способ оценки состо ни смазочной пленки в подшипниках качени

Info

Publication number: SU1513384A1
Application number: SU874282932A
Authority: SU
Inventors: Татьяна Ивановна Ногачева; Сергей Фердинандович Корндорф; Владимир Яковлевич Варгашкин
Original assignee: Всесоюзный заочный машиностроительный институт
Priority date: 1987-05-18
Filing date: 1987-05-18
Publication date: 1989-10-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может использоватьс в машиностроении дл контрол состо ни подшипников. Цель изобретени - повышение надежности подшипников качени за счет обеспечени контрол толщины смазочного сло в широком диапазоне. Вращающийс подшипник 1 включают последовательно в качестве сопротивлени в электрическую цепь, состо щую из источника 3 электрического напр жени , резистора 4, токосъемника 5 и отсчетного устройства 6. Измер ют среднее значение тока в цепи при изменении сопротивлени резистора. При этом фиксируют N значений резистора, при которых показани отсчетного устройства равны: I_ср ъ I_о[1-(J-1)/2(N-1)], где I_ср - величина среднего тока в J - м измерении, J*98э{1, 2,...,N

I_о - диапазон измерений отсчетного устройства. О состо нии смазочной пленки в подшипнике суд т по функции вида R(T) ъ A₀+Σ^N-2A(2K+1)COS(2K+1)T,где R(T) - расчетна функци , статистические моменты которой совпадают с моментами распределени мгновенных значений сопротивлени масл ной пленки

A₀ - посто нна составл юща расчетной функции

A(2K+1) - коэффициенты, определ емые решением системы уравнений вида I_срJ = (U/2ϕ)*981 DT/(R_J+R₀+ΣA(2K+1)COS(2K+1)T, R_J - значени резистора

R₀ - сопротивлени отсчетного устройства

U - напр жение источника питани . При этом оцениваетс как средн толщина смазочной пленки подшипника качени , так и пределы ее изменени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может использоватьс в машиностроении дл контрол состо ни подшипников,

Цель изобретени - повьшение надежности подшипников качени за счет, обеспечени контрол толщины смазочного сло в широком диапазоне.

Способ заключаетс в том, что вра ш;ающийс подшипник качени подключаю последовательно в качестве.сопротивлени в электрическую цепь, состо - щую из источника электрического напр жени , отсчетного устройства, ре- зистора, и, измер ют среднее значение тока в цеп при изменении сопротивлени резистора. При этом фиксируют N значений резистора, при которых показани отсчетного устройства рав- ны:

- а-о 1

2(N-1) J

(1)

А,, cos(2k+l)t, (2)

где. (,„ - величина среднего тока пр J-M измерении, jg ,

...,

I - диапазон измерений отсчетного устройства;, N5:3 - количество измерений. О состо нии смазочной пленки э подшипниках суд т по функции вида

N-2 R(t)A,+

35

R(t)- расчетна функци , статистические моменты которой совпадают с моментами распределени мгновенных значений сопротивлени масл ной пленки; Q

А,,.-коэффициенты, определ емые путем решени системы уравнений вида: « и Г dt .

1 ТГв 45

2

м-а

о cos(2k+l)t (3)

где и - напр жение источника питани ;

R: - значение добавочного резисто- ра; ,

R - сопротивление отсчетного устройства.

На фиг. 1 представлено устройство, реализуюш;ее предлагаемый способ; на фиг, 2 - графики, по сн ющие преобразование функции сопротивлени .

Контролируемый подшипник качени 1 (фиг. 1) установлен на вращающемс

Q 5 0

5

О

5

Q

5

0

валу 2. Один полюс источника 3 электрического напр жени через резистор 4 и токосъемник 5 подключен к валу, другой полюс через отсчетное устройство 6 подключен к внешнему кольцу подшигГника, закрепленному в корпусе 7.

Функци 8 (фиг. 2) есть функци сопротивлени масл ной пленки исследуемого подшипника по времени; гчах соответственно максимальное и минимальное значени cor противлени ; функци ,9 - расчетна , .статистические моменты которой совпадают с моментами распределени функции 8, и обладает свойствами четности, периодичности с периодом 2 ii и симметричности относительно вертикальных осей (гдe 1 - члены р да натуральных чисел), функци 10 - посто нна составл юща функции 9; функци 11 - перва гармоника интерпол ционного многочлена , аппроксимирующа функцию 9; R - амплитуда первой гармоники.

Способ осуществл ют следуюгцим образом .

Измен ют сопротивление резистора 4 (фиг. 1) и фиксируют N его значений , при которых показани отсчетного устройства 6 равны (1). При этом значени среднего тока приход тс на вторую половину диапазона измерений отсчетного устройства и рав- ноотсто т друг от друга, что о беспе- чивает снижение относительной погрешности фиксации значений среднего тока и повьшение чувствительности по с опр отивлению.

С учетом измеренных значений среднего тока решают систему уравнений вида (3) относительно неизвестных Agi 2.K+i1 Величина напр жени источника 3 принимаетс неизвестной, так как подключение в измерительную схему устройства, измер ющего напр жение , внесет погрешность за счет его внутреннего сопротивлени .

Формулу (3) получают из формулы (1) следующим образом. Мгновенные значени тока при J-M значении резисг тора согласно закону Ома равны:

i(t):

и

(4) .

J (t) R(t) - функци сопротивлени

масл ной пленки подшипника по времени.

515

Можно подобрать неограниченно много функций R(t), удцвлетвор ющих одному и тому же ереднеинтетральному зна- тока (1). Все эти функции будут иметь одинаковый набор мгновенных зна чений, а следовательно, равные момент веро тностной функции распределени . Наиболее простой вид дл представлег НИН в (А) имеет функции, обладающа свойствами непрерьюности, периодичности с периодом 27, четности и симметричности относительно пр мых t +l iT , где 1 - члены р да натуральных

чисел. Тригонометрический интерпол ционный многочлен (2) такой функции . имеет только нечетйые косинусные гармоники и посто нную составл ющую. Подставл (2) в (4), а затем в (1), получают уравнение вида (3) с неопределенными коэффициентами тригонометрического интерпол ционного многочлена Agj A|4K+0 напр жением U,

Таким образом, дл аппроксимагуш сопротивлени масл ной пленки посто нной и одной гармонической л ющими ( 2) требуетс .фиксировать три значени резистора. С увеличением числа составл ющих интерпол 15

с меньшим диапазоном ) имеют лучшее состо ние смазочной пле нки, чем подшипники, характеризу емые большими iff,Q (меньшими значен ми ) и большим диапазоном изме нени мгновенных значений тока ,; 20 imatj большим диапазоном изменени сопротивлени Е-тах

Таким образом, оцениваетс как средн толщина смазочной пленки (7 подшипника качени , так и пределы е 25 изменени (5) и (6).

Способ осуществл ют следующим об разом.

Испытывают шарикоподшипник 436ПОЕ1. Подшипник 1 смазьшают

ционного многочлена (2) точность спо- 30 смазкой состава - 75% масла WC-20 соба возрастает. Решение системы 25% трансформаторного масла. Под- уравнений вида (3) дл д Звыполн ет- с с использованием средств вычислительной техники. Выбор числа j большим 10 нецелесообразен, так как резко 35 возрастают затраты на программирование . ,

О состо нии смазочной пленки в подшипнике суд т по полученному в результате реализации способа многочлену (2). Это выражение позвол ет получить моменты функции распределени сопротивлени (толщины) масл ной

шипник устанавливают на вал 2 экспериментальной установки. Внешнее коль цо подшипника закрепл ют в корпусе 7 установки. Подшипник включаетс последовательно, в качестве сопротивлени , в электрическую цепь, состо щую из магазина сопротивлений, вл ющегос резистором 4, микроам40 перметра класса точности 1,5 с диапазоном измерени 0-100 мкА в качестве отсчетного устройства 6; и двух последовательно соединенных элементов в качестве источника питани с н

пленки. Экстремумы вь1ражени (2) соответствуют экстремальным значени м ТОЛШ5ННЫ масл ной пленки.

При этом минимальное R ; и максимальное RfTiax значени многочлена

40 перметра класса точности 1,5 с диапазоном измерени 0-100 мкА в качестве отсчетного устройства 6; и двух последовательно соединенных элементов в качестве источника питани с нод5 минальной ЭДС 1,5 В каждый. Токосъем с вала 2 осуществл етс с помощью графитовых щеток.

При вращении вала с подшипником со скоростью 2000 об/мин фиксируютс

R(t) (2) определ ют минимальное

и максимальное i tj,ax значени тока не- 50 сопротивлени магазина при токах, равных 60, 80 и 100 мкА, которые соответственно равны 49871, 36762 и 28905 Ом. На основании результатов измерений составл ют и решают систе- 55 уравнений вида (3) дл трех неиз-с

рез подшипник и j-й резистор:

и

ГЧ1У1

R;+Rmcii(

и

-max

j

(5)

(6)

Аналогично сопротивлению Ар(т,е. среднему сопротивлению) соответствует ток

вестньк: А,; U, где U - напр жение источника питани (сопротивлением микроамперметра в расчетах пренебре-. гают):

(7)

)

характеризующий среднюю толщину смазочной пленки. Следовательно, мгновенные значени тока i(t)j (4) нахо- д тг; в диапазоне: i(t) j€ ,; mqyl который определ етс характером изменени толщины смазочной пленки . При этом подшипники, характеризуемые меньшими значени ми (большими значени ми К„.-) и меньшим диаток пазоном изменени тока

R

i

mm R.

так

5

с меньшим диапазоном ) имеют лучшее состо ние смазочной пле нки, чем подшипники, характеризуемые большими iff,Q (меньшими значени ми ) и большим диапазоном измег нени мгновенных значений тока ,; 0 imatj большим диапазоном изменени сопротивлени Е-тах

Таким образом, оцениваетс как средн толщина смазочной пленки (7) подшипника качени , так и пределы ее 5 изменени (5) и (6).

Способ осуществл ют следующим образом .

смазкой состава - 75% масла WC-20 25% трансформаторного масла. Под-

шипник устанавливают на вал 2 экспериментальной установки. Внешнее коль-, цо подшипника закрепл ют в корпусе 7 установки. Подшипник включаетс последовательно, в качестве сопротивлени , в электрическую цепь, состо щую из магазина сопротивлений, вл ющегос резистором 4, микроам40 перметра класса точности 1,5 с диапазоном измерени 0-100 мкА в качестве отсчетного устройства 6; и двух последовательно соединенных элементов в качестве источника питани с нд5 минальной ЭДС 1,5 В каждый. Токосъем с вала 2 осуществл етс с помощью графитовых щеток.

50 сопротивлени магазина при токах, равных 60, 80 и 100 мкА, которые соответственно равны 49871, 36762 и 28905 Ом. На основании результатов измерений составл ют и решают систе- 55 уравнений вида (3) дл трех неиз-с

(8)

(9)

ПО)

за счет обеспечени контрол толщины смазочного сло в широком диапазоне.

Claims

Формула изобретени

Способ оценки состо ни смазочной пленки в подшипниках качени , заключающийс в том, что вращающийс под

Преобразовываютс зависимости (8), Ю включают последовательно в качейтве сопротивлени в электрическую цепь, состо щую из источника электрического напр жени и регистрирующей аппаратуры, и измер ют среднее значение тока в цепи, характеризующее усредненную толщину смазочной пленки, о тличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей способа- за счет оценки характеристик изменени толщины смазочной пленки, измен ют сопротивление добавочного резистора и фиксируют N его значений, при которых показа- : ни отсчетного устройства равц ютс

(9), (10) с учетом вьфажени 2-5Г dt2

I I I 11

J 1+а cos t 410

(Ао+Кз)-А Откуда определ ютс неизвестные А

О9

)

и

АО«

и в.виде

Rl-R

1/ICP I/ICPL /Icpg. l/Icy 6.4-R

(15)

(U/Icp. )-(U/Icpг) 2(R,-R2)

-(A,+R,)-(U/Icp, )

(16) (17)

Подставл известные значени в (15), (16), (17), R,49 871 Ом, R 367620 Ом, R,289050 Ом; 1ср, 60)110 А, А; .If 10 А и вычисл ю с значени неизвестных: ,5 В; А 2681 Ом, А,2326 Ом.

Затем рассчитываютс пределы изменени мгновенных значений сопротилени в виде (). Вычисленные мгновенные значени сопротивлени данного подшипника наход тс в диз пазоне

R-o 5007 (t)

min

Таким образом, степень флуктуации сопротивлени подшипника (а следоваг тельно, толщины смазочной пленки) относительно среднего составл ет

т |.,76%

0

Применение способа позвол ет повысить надежность подшипниковых узлов

Ю включают последовательно в ка0

5

0

5

чейтве сопротивлени в электрическую цепь, состо щую из источника электрического напр жени и регистрирующей аппаратуры, и измер ют среднее значение тока в цепи, характеризующее усредненную толщину смазочной пленки, о тличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей способа- за счет оценки характеристик изменени толщины смазочной пленки, измен ют сопротивление добавочного резистора и фиксируют N его значений, при которых показа- : ни отсчетного устройства равц ютс

I . I Fi- Ц- ) 1

0 2(N-1)J

где I

Cpj

- показани прибора при

j-M измерении, , 2,..., N; 0 о диапазон измерени отсчет- кого устройства; - количество измерений, а о состо нии смазочной пленки в подшипнике суд т по функции сопротивле- с ни R(tX, характеризующей степень колебани толщины смазочной пленки,

N-
2. R(t)An+ 51А(гк+,) cos(2k+l)t.

где R(t) - расчетна функци , статистические моменты которой совпадают с моментами распределени мгновенных значений сопротивлени масл ной пленки;

AQ, АЬ, - коэффициенты, определ емые путем решени системы уравнений вида

27

PJ

IL

2fr

dt

н-г

Rj +RO+AO+

А cos(2k+l)t

5

где

Р -

:

j-e значение добавочного резистора;

АО - сопротивление регистрирующего прибора;

и - напр жение источника питани .

Редактор Н. Гунько

Составитель В. Абашев

Техред Л.Олийнык Корректор О. Ципле

Заказ 741

Тираж 440

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Подписное