Устройство для определения механического напряжения в элементах валопровода и муфтового соединения его участков между смежными подшипниковыми опорами
Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для диагностирования технического состояния элементов валопровода 1 и муфтового соединения 2 его участков, в том числе стяжных болтов, между смежными подшипниковыми опорами 3, 4, например, валопровода турбоагрегата тепловой электростанции. Устройство согласно полезной модели выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков 5, 6 перемещений вала относительно опор 3, 4, причем пары датчиков 5, 6 установлены соответственно в четырех сечениях А, Б, В, Г по границам шеек вала на торцах опор 3, 4 со взаимно перпендикулярным расположением датчиков 5, 6 каждой указанной пары, и все указанные датчики подключены к общему измерительному прибору или компьютеру для фиксации указанных перемещений вала с последующей графической аппроксимацией мгновенной пространственной линии прогиба валопровода 1 между опорами 3, 4 и вычисления по этой линии требуемого результата с использованием известных методов теоретической механики и сопротивления материалов. Достигаемым техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение измерений и получение полной наглядной картины механических напряжений во всех элементах валопровода между указанными опорами практически в режиме «онлайн». 1 п. ф-лы, 3 ил.
Область использования
Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для диагностирования технического состояния элементов валопровода и муфтового соединения его участков, в том числе стяжных болтов, между смежными подшипниковыми опорами, например, соединенных полумуфтами между двумя подшипниковыми опорами участков валопровода турбоагрегата тепловой электростанции.
Уровень техники
Известно устройство для измерения механического напряжения при контроле состояния деталей машин, в том числе болтов (RU 2305261, G01L 1/14, 2006 - аналог [1]). Данный аналог по назначению является довольно далеким, так как не учитывает специфики контроля состояния элементов ротора и муфтового соединения валопровода между подшипниковыми опорами и, кроме того, аналог [1] основан на использовании тензометрических контактных датчиков, что связано с рядом практических эксплуатационных неудобств и может быть использовано только применительно к элементам, оборудованным такими датчиками.
Известно устройство для измерения механического напряжения в стяжных болтах при сборке муфтового соединения валопровода между двумя смежными подшипниковыми опорами (RU 43929, F16D 1/02, 2005 - аналог [2]). Данный аналог также недостаточно близок по назначению, так как предусмотренное в нем техническое решение направлено только на определение допустимого усилия затяжки болтов при сборке муфтового соединения, не касаясь определения механического напряжения в тех же болтах и других элементах валопровода, связанного с неточной сборкой муфтового соединения и расцентровкой валопровода относительно подшипниковых опор. Кроме того, для определения усилия затяжки болтов согласно аналогу [2] так же, как в аналоге [1] используются контактные датчики.
Достигаемым техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение измерений и получение полной наглядной картины механических напряжений во всех элементах валопровода между указанными опорами практически в режиме «онлайн».
Таким образом, исследование существующего уровня техники не выявило прототипа, достаточно близкого заявляемой полезной модели по назначению, общим признакам и достигаемому техническому результату, в связи с чем в дальнейшем изложении заявляемая полезная модель рассматривается как не имеющая прототипа.
Раскрытие полезной модели
Указанный выше технический результат обеспечивается тем, что устройство для определения механического напряжения в элементах валопровода и муфтового соединения его участков между смежными подшипниковыми опорами выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков перемещений вала относительно указанных опор, причем пары указанных датчиков установлены соответственно в четырех сечениях по границам шеек вала на торцах указанных подшипниковых опор со взаимно перпендикулярным расположением датчиков каждой указанной пары, и все указанные датчики подключены к общему измерительному прибору или компьютеру для фиксации указанных перемещений вала с последующей графической аппроксимацией мгновенной пространственной линии прогиба валопровода между указанными подшипниковыми опорами и вычисления по ней требуемого результата с использованием известных методов теоретической механики и сопротивления материалов.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг.1 схематически изображен в виде сбоку участки валопровода турбоагрегата с муфтовым соединением между двумя подшипниковыми опорами - на которых установлены бесконтактные датчики перемещения вала согласно полезной модели; на фиг.2 - то же в виде сверху; на фиг.3 - поперечный вид с торца на одну из подшипниковых опор с установленной на ее торце парой бесконтактных датчиков.
Подробное описание полезной модели
Участки 1.1 и 1.2 валопровода 1 турбоагрегата с муфтовым соединением 2 расположены между двумя смежными подшипниковыми опорами 3 и 4. Устройство для определения механического напряжения в элементах валопровода 1 на его участках 1.1, 1.2 и муфтового соединения 2 выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков 5, 6 перемещений вала относительно опор 3, 4. При этом пары указанных датчиков 5, 6 установлены соответственно в четырех сечениях А, Б, В, Г по границам шеек вала на торцах подшипниковых опор 3, 4 со взаимно перпендикулярным расположением датчиков каждой указанной пары (фиг.3). Все датчики 5, 6 подключены к общему измерительному прибору или компьютеру (не показаны). Бесконтактные датчики 5, 6 могут быть выбраны любого известного типа, например, вихретоковые.
Работа устройства
Устройство согласно полезной модели работает следующим образом. При включенном приборе, например, подключенном к парам бесконтактных датчиков 5, 6 компьютере, на его дисплее отображается графическая аппроксимация мгновенной пространственной линии прогиба валопровода 1 (фиг.1, 2) между подшипниковыми опорами 3, 4, сразу дающая наглядное представление о характере прогиба вала относительно указанных опор и полумуфт муфтового соединения 2 и ожидаемых порядках возможных механических напряжений в контролируемых элементах. На фиг.1 видны вертикальные сдвиги S1В, S2В и вертикальные углы 
1В, 2В отклонения осей вала от первоначальных направлений, а на фиг.2 соответственные величины S1Г, S2Г и 1Г, 2Г в горизонтальной плоскости. С помощью вычислительной программы на основе известных зависимостей теоретической механики и теории сопротивления материалов процессор измерительного прибора или компьютера по заданным справочных данным о металле соответствующих элементов валопровода, их геометрических параметрах и показаниям датчиков 5, 6 практически мгновенно выдаст требуемые результаты в удобной для использования форме.
Устройство для определения механического напряжения в элементах валопровода и муфтового соединения его участков между смежными подшипниковыми опорами, характеризующееся тем, что оно выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков перемещений вала относительно указанных опор, причем пары указанных датчиков установлены соответственно в четырех сечениях по границам шеек вала на торцах указанных подшипниковых опор со взаимно перпендикулярным расположением датчиков каждой указанной пары, и все указанные датчики подключены к общему измерительному прибору или компьютеру для фиксации указанных перемещений вала с последующей графической аппроксимацией мгновенной пространственной линии прогиба валопровода между указанными подшипниковыми опорами и вычисления по ней требуемого результата с использованием известных методов теоретической механики и сопротивления материалов.
