Устройство диагностирования подшипников качения
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть ис-пользована для диагностирования подшипников качения в узлах. Полезная модель решает задачу расширения технических возможностей и области применения устройства для диагностирования подшипника качения при по-вышении точности и достоверности. Технический результат - снижение влияния на результат диагностирования трибоЭДС, генерируемого в зоне трения.
Для решения поставленной задачи в устройстве диагностирования подшипника качения, установленного на валу и в корпусе узла, содержащем канал формирования электрического диагностического параметра, канал формирования вибрационного диагностического параметра, включающий вибропреобразователь, усилитель и третий узкополосный фильтр, устройство задания информационной частоты, токосъемник, второй узкополосный фильтр, блок задержки, аналоговоый перемножитель, интегратор, канал формирования электрического диагностического параметра содержит гене-ратор синусоидального напряжения, один из двух выводов которого соеди-нен через корпус подшипникового узла с наружным кольцом диагностируе-мого подшипника качения, фазовый фильтр, вход которого последовательно соединен с токосъемником, первый узкополосный фильтр, вход которого по-следовательно соединен с выходом фазового фильтра, фазовый детектор, первый вход которого последовательно соединен с генератором синусои-дального напряжения, а второй вход последовательно соединен с выходом первого узкополосного фильтра. 1 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть ис-пользована для диагностирования подшипников качения в узлах.
Известно устройство диагностирования подшипников качения содер-жащее канал формирования электрического диагностического параметра, ка-нал формирования вибрационного диагностического параметра, устройство задания информационной частоты и устройство задания несущей частоты (см. патент RU 
73479, МПК G01M 13/04, 2008 г.).
Недостатком известного устройства является раздельное по каждому измерительному каналу выделение информации о техническом состоянии дорожек качения колец подшипника.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности явля-ется устройство диагностирования подшипников качения, содержащее канал формирования электрического диагностического параметра, канал формиро-вания вибрационного диагностического параметра, устройство задания ин-формационно частоты, блок задержки, аналоговый перемножитель, интегра-тор (см. патент RU 85230, МПК G01M 13/04, 2009 г.).
Недостатком известного, принятого за прототип устройства, является следующее. Известное устройство для преобразования сигнала электрическо-го сопротивления в напряжение использует закон Ома, когда зная значение падения напряжения на подшипнике качения и значение тока, протекающего через него, можно определить электрическое сопротивление подшипника ка-чения. При этом, в зоне трения подшипника качения, в результате трения возникает трибоэлектричество (трибоЭДС), которое будет вносить неопреде-ленность в результат измерения электрического сопротивления. Таким обра-зом, достоверность диагностирования при использовании известного устрой-ства, принятого за прототип, ограничена.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель является расширение технических возможностей и области применения уст-ройства для диагностирования подшипника качения при повышении точно-сти и достоверности.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве диагностирова-ния подшипника качения, установленного на валу и в корпусе узла, содер-жащем канал формирования электрического диагностического параметра, канал формирования вибрационного диагностического параметра, устройст-во задания информационной частоты, токосъемник, вибропреобразователь, усилитель, второй узкополосный фильтр, блок задержки, аналоговоый пере- множитель, интегратор, согласно полезной модели, канал формирования электрического диагностического параметра содержит генератор синусои-дального напряжения, один из двух выводов которого соединен через корпус подшипникового узла с наружным кольцом диагностируемого подшипника качения, фазовый фильтр, вход которого последовательно соединен с токо-съемником, первый узкополосный фильтр, вход которого последовательно соединен с выходом фазового фильтра, фазовый детектор, первый вход кото-рого последовательно соединен с генератором синусоидального напряжения, а второй вход последовательно соединен с выходом первого узкополосного фильтра.
Технический результат - снижение влияния на результат диагностиро-вания трибоЭДС, генерируемого в зоне трения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 пред-ставлено устройство диагностирования подшипников качения.
Устройство диагностирования подшипника качения 1, установленного на валу 2 и в корпусе 3 узла содержит канал формирования электрического диагностического параметра 4, канал формирования вибрационного диагно-стического параметра 5, устройство задания информационной частоты 6.
Канал формирования электрического диагностического параметра 4 включает в себя токосъемник 7, соединенный через вал 2 подшипникового
узла с внутренним кольцом контролируемого подшипника 1, генератор сину-соидального напряжения 8, один из двух выводов которого соединен через корпус 3 подшипникового узла с наружным кольцом диагностируемого под-шипника качения 1, фазовый фильтр 9, вход которого последовательно со-единен с токосъемником 7, первый узкополосный фильтр 10, вход которого последовательно соединен с выходом фазового фильтра 9, фазовый детектор 11, первый вход которого последовательно соединен с генератором синусои-дального напряжения 8, а второй вход последовательно соединен с выходом первого узкополосного фильтра 10, второй узкополосный фильтр 12, первый вход которого последовательно соединен с выходом фазового детектора 11, а второй вход последовательно соединен с выходом устройства задания ин-формационной частоты 6.
Канал формирования вибрационного диагностического параметра 5 включает последовательно соединенные вибрационный преобразователь 13, усилитель 14, третий узкополосный фильтр 15, первый вход которого после-довательно соединен с усилителем 14, а второй вход последовательно соеди-нен с выходом устройства задания информационной частоты 6.
Блок задержки 16 входом последовательно подключен к выходу третьего узкополосного фильтра 15, выходом последовательно подключен к первому входу аналогового перемножителя 17, ко второму входу которого последовательно подключен выход второго узкополосного фильтра 12, а ин-тегратор 18 входом последовательно подключен к выходу аналогового пере-множителя 17.
Устройство работает следующим образом. С помощью вала 2 вращают внутреннее кольцо контролируемого подшипника 1. При воздействии ком-плекса внутренних параметров подшипника и режимов его эксплуатации в процессе вращения электрическое сопротивление между внутренним и на-ружным кольцом непрерывно меняется. Поэтому, подшипник качения 1, бу-дучи подключенным к фазовому фильтру 9 влияет на разность фаз между сигналом с выхода фазового фильтра 9 и генератора синусоидального напря-
жения 8. Первый узкополосный фильтр 10 выделяет из спектра частот сигна-ла, поступающего с выхода фазового фильтра 9, сигнал с частотой сигнала, формируемого генератором синусоидального напряжения, что позволяет из-бавится от помех, наводимых на подшипнике качения 1 внешним электро-магнитным излучением. Фазовый детектор 11 выполняет функцию преобра-зования разности фаз между сигналами с генератора синусоидального на-пряжения 8 и первого узкополосного фильтра 10 в сигнал, пропорциональ-ный электрическому сопротивлению подшипника качения 1.
Таким образом, сигнал на выходе фазового детектора 11 пропорциона-лен значению электрического сопротивления, которое несет объективную информацию о качестве контактирующих поверхностей.
Второй узкополосный фильтр 12 выделяет из выходного сигнала фазо-вого детектора 11 составляющую, частота которой соответствует ин-формационной частоте, задаваемой устройством 6 задания информационной частоты.
Таким образом, сигнал на выходе второго узкополосного фильтра 12 пропорционален спектральной составляющей на заданной информационной частоте флуктуирующего при работе подшипника электрического сопротив-ления, которое, несет объективную информацию о значении соответствую-щего данной информационной частоте вида макроотклонения дорожек каче-ния подшипника.
Одновременно с помощью вибропреобразователя 13 амплитуда вибра-ции подшипника 1 преобразуется в электрическое напряжение, которое уси-ливается усилителем 14, выходное напряжение которого поступает на вход третьего узкополосного фильтра 15. Третий узкополосный фильтр 15 выделя-ет из выходного напряжения усилителя 14 составляющую, частота которой соответствует информационной частоте, заданной устройством 6 задания информационной частоты.
Таким образом, сигнал на выходе третьего узкополосного фильтра 15 пропорционален спектральной составляющей на заданной информационной
частоте виброперемещения деталей работающего подшипника и несет объек-тивную информацию о значении соответствующего данной информационной частоте вида макроотклонения дорожек качения подшипника.
Выходной сигнал третьего узкополосного фильтра 15 поступает на блок задержки 16 и затем на первый вход аналогового перемножителя 17, на второй вход которого поступает выходное напряжение второго узкополосно-го фильтра 12. Поступающие на входы аналогового перемножителя 17 сигна-лы перемножаются и затем интегрируются интегратором 18.
В результате указанных преобразований на выходе интегратора 18 фор-мируется электрический сигнал, пропорциональный значению взаимной кор-реляционной функции сигналов с выхода второго узкополосного фильтра 12 и третьего узкополосного фильтра 15.
Предложенное устройство выгодно отличается от известного устройст-ва, принятого за прототип. Известно, что в зоне трения подшипника, в ре-зультате трения возникает трибоэлектричество (трибоЭДС). Таким образом, использование устройств, которые для преобразования сигнала электриче-ского сопротивления в напряжение использует закон Ома, когда зная значе-ние падения напряжения на подшипнике качения и значение тока, проте-кающего через него, можно определить электрическое сопротивление под-шипника качения, имеет ограниченную достоверность. Следовательно, уст-ранив недостатки устройства, взятого за прототип, можно повысить степень достоверности результата диагностики.
Реализуемое устройство устраняет указанные выше недостатки путем включения диагностируемого подшипника качения в обратную связь фазово-го фильтра. ТрибоЭДС не будет влиять на величину сдвига фаз между сигна-лом с генератора синусоидального напряжения и сигналом с подшипника ка-чения, трибоЭДС выступает в роли напряжения смещения и является моду-лирующим сигналом для входного сигнала. Первый узкополосный фильтр из сигнала, с выхода фазового фильтра выделяет сигнал с частотой сигнала ге-нератора синусоидального напряжения, таким образом, на выходе первого
узкополосного фильтра будет сигнал с ослабленной составляющей, вызван-ной влиянием трибоЭДС.
В результате замены принципа преобразования электрического сопро-тивления в напряжение, составляющая сигнала на выходе канала формирова-ния электрического диагностического параметра, вызванная трибоЭДС, ге-нерируемой в зоне трения, является незначительной.
Таким образом, предложенное устройство позволяет расширить техни-ческие возможностей и области применения устройства для диагностирова-ния подшипника качения при повышении точности и достоверности.
Устройство диагностирования подшипника качения, установленного на валу и в корпусе узла, содержащее канал формирования электрического диагностического параметра, канал формирования вибрационного диагностического параметра, включающий вибропреобразователь, усилитель и третий узкополосный фильтр, устройство задания информационной частоты, токосъемник, второй узкополосный фильтр, блок задержки, аналоговый перемножитель, интегратор, отличающееся тем, что канал формирования электрического диагностического параметра содержит генератор синусоидального напряжения, один из двух выводов которого соединен через корпус подшипникового узла с наружным кольцом диагностируемого подшипника качения, фазовый фильтр, вход которого последовательно соединен с токосъемником, первый узкополосный фильтр, вход которого последовательно соединен с выходом фазового фильтра, фазовый детектор, первый вход которого последовательно соединен с генератором синусоидального напряжения, а второй вход последовательно соединен с выходом первого узкополосного фильтра.
РИСУНКИ
