Устройство диагностирования подшипника качения
Предлагаемая полезная модель решает задачу расширения области применения и повышения достоверности диагностирования подшипника качения, работающего при любом виде смазки (граничной, смешанной, жидкостной), с использованием электрического сопротивления подшипника в качестве диагностического параметра.
Устройство диагностирования подшипника качения содержит два токосъемника, источник электрической энергии, дифференциальный усилитель, нормирующий усилитель и блок измерения диагностического параметра, где один из двух выводов источника электрической энергии соединен с первым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с внутренним кольцом диагностируемого подшипника, а инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен со вторым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с наружным кольцом диагностируемого подшипника, вход нормирующего усилителя соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход соединен со входом блока измерения диагностического параметра, неинвертирующий вход дифференциального усилителя связан с первым токосъемником, источник электрической энергии выполнен в виде источника стабильного электрического тока, второй вывод которого связан со вторым токосъемником, а блок измерения диагностического параметра состоит из последовательно соединенных устройства выборки-хранения, аналого-цифрового преобразователя, дешифратора и цифрового отсчетного устройства.
Предложенное устройство диагностирования подшипника качения выгодно отличается от прототипа более высокой достоверностью и широкой областью применения, охватывающей диагностирование подшипника качения или подшипникового узла в условиях граничной, смешанной или жидкостной смазки.
Полезная модель устройства относится к измерительной технике и может быть использована для диагностирования подшипника качения в узле.
Известны устройства диагностирования подшипников качения включающие источник электрической энергии, токосъемники и блок измерения электрического диагностического параметра, например устройство [1].
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является устройство диагностирования подшипника качения, содержащее два токосъемника, источник электрической энергии, дифференциальный усилитель и блок измерения диагностического параметра, где один из двух выводов источника электрической энергии соединен с первым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с внутренним кольцом диагностируемого подшипника, а инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен со вторым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с наружным кольцом диагностируемого подшипника [2]. Данное устройство принято за прототип.
В известном устройстве источник электрической энергии выполнен в виде источника стабилизированного опорного напряжения, а блок измерения диагностического параметра включает ряд преобразователей, обеспечивающих измерение диагностического параметра - нормированное интегральное время (НИВ) электрического микроконтактирования подшипнике при высокой стабильности значения электрического напряжения на подшипнике. Параметр НИВ численно равен отношению суммарной длительности импульсов сопротивления подшипника, соответствующих разрушениям смазочной пленки в зонах трения его деталей, ко времени измерения параметра. Известное устройство, за счет преобразования сопротивления диагностируемого подшипника в электрический сигнал, обеспечивает возможность диагностирования как отдельного подшипника, так и подшипника качения непосредственно в узле машины, оценивая его реальное техническое состояние.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного, принятого за прототип устройства, относится то, что оценка состояния подшипника осуществляется по диагностическому параметру - нормированное интегральное время (НИВ) электрического микроконтактирования подшипнике, который является эффективным только при работе подшипника в условиях смешанной (полужидкостной) смазки. Независимо от состояния подшипника при его работе в условиях жидкостной смазки (характерны для высококачественных высокоскоростных опор) значение НИВ становится равным нулю, а в условиях граничной смазки (характерны для тихоходных опор) НИВ становится равным единице. В обоих случаях диагностирование подшипника по параметру НИВ становится неэффективным.
Кроме того, параметр НИВ характеризует только длительность процессов микроконтактирования, фиксируя факт снижения электрического сопротивления подшипника ниже некоторого порогового значения, соответствующего разращению смазочной пленки. При этом не учитывается характер процессов, происходящих в зонах трения при отсутствии микроконтактирования и в момент микроконтактирования, что выражается в изменении мгновенных значений электрического сопротивления подшипника.
Таким образом, область применения принятого за прототип устройства и достоверность диагностирования ограничены.
Предлагаемая полезная модель решает задачу расширения области применения и повышения достоверности диагностирования. Технический результат - диагностирование подшипника качения, работающего при любом виде смазки (граничной, смешанной, жидкостной), с использованием электрического сопротивления подшипника в качестве диагностического параметра.
Это достигается тем, что устройство диагностирования подшипника качения, содержащее два токосъемника, источник электрической энергии, дифференциальный усилитель и блок измерения диагностического параметра, где один из двух выводов источника электрической энергии соединен с первым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с внутренним кольцом диагностируемого подшипника, а инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен со вторым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с наружным кольцом диагностируемого подшипника, согласно полезной модели, дополнительно снабжено нормирующим усилителем, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход
соединен со входом блока измерения диагностического параметра, неинвертирующий вход дифференциального усилителя связан с первым токосъемником, источник электрической энергии выполнен в виде источника стабильного электрического тока, второй вывод которого связан со вторым токосъемником, а блок измерения диагностического параметра состоит из последовательно соединенных устройства выборки-хранения, аналого-цифрового преобразователя, дешифратора и цифрового отсчетного устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 представлена структурная схема устройства диагностирования подшипника качения.
Устройство диагностирования подшипника качения содержит токосъемники 1 и 2, выполненные с возможностью электрического контакта с кольцами установленного на валу 3 диагностируемого подшипника 4, источник электрической энергии 5, выполненный в виде источника стабильного электрического тока, дифференциальный усилитель 6, нормирующий усилитель 7 и блок измерения диагностического параметра 8, состоящий последовательно включенные устройство выборки-хранения 9, аналого-цифровой преобразователь 10, дешифратор 11 и цифровое отсчетное устройство 12.
Один из выходов источника электрической энергии 5 соединен с первым токосъемником 1, выполненным с возможностью электрического контакта с внутренним кольцом диагностируемого подшипника 4, а второй выход источника электрической энергии 5 соединен со вторым токосъемником 2, выполненным с возможностью электрического контакта с наружным кольцом диагностируемого подшипника 4. Дифференциальный усилитель 6 неинвертирующим входом соединен с первым токосъемником 1, инвертивирующим входом - со вторым токосъемником 2, а выходом - со входом нормирующего усилителя 7, к выходу которого подключен вход блока измерения диагностического параметра 8.
Устройство работает следующим образом. При вращении внутреннего кольца диагностируемого подшипника 4 в результате воздействия комплекса его внутренних параметров и режимов эксплуатации электрическое сопротивление между внутренним и наружным кольцами непрерывно изменяется. Поэтому электрическое напряжение на подшипнике 4, равное произведению сопротивления подшипника и тока источника электрической энергии 5, также непрерывно изменяется. Источник электрической энергии 5 выполнен в виде источника стабильного электрического тока, поэтому при флуктуациях электрического сопротивления подшипника
4 значение тока через него поддерживается неизменным, а значение электрического напряжение на диагностируемом подшипнике 4 прямо пропорционально его электрическому сопротивлению.
Электрическое напряжение на диагностируемом подшипнике 4 усиливается дифференциальным усилителем 6 и поступает на вход нормирующего усилителя 7, который масштабирует это напряжение, приводя в соответствие диапазон его изменения с диапазоном изменения входного сигнала блока измерения диагностического параметра 8, определяемого диапазоном изменения входного сигнала аналого-цифрового преобразователя 10. Выходное напряжение нормирующего усилителя 7, пропорциональное электрическому сопротивлению подшипника 4, поступает на вход устройства выборки-хранения 9, которое сохраняет в течение заданного времени значение входного сигнала. Выходное напряжение устройства выборки-хранения 9 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 10, в котором происходит его преобразование в двоичный цифровой код, пропорциональный сопротивлению подшипника 4. Дешифратор 11 преобразует двоичный цифровой код, в десятичный код, который отображается на индикаторах цифрового отсчетного устройства 12. Десятичный цифровой код, отображаемый на индикаторах цифрового отсчетного устройства 12, соответствует электрическому сопротивлению подшипника 4.
Измеряемое значение сопротивления определяется за установленный устройством выборки-хранения 9 интервал времени и комплексно характеризует состояние подшипника на протяжении всего этого интервала при любых условиях смазки в подшипнике.
Таким образом, предложенное устройство диагностирования подшипника качения выгодно отличается от прототипа более высокой достоверностью и широкой областью применения, охватывающей диагностирование подшипника качения или подшипникового узла в условиях граничной, смешанной или жидкостной смазки.
Устройство диагностирования подшипника качения, содержащее два токосъемника, источник электрической энергии, дифференциальный усилитель и блок измерения диагностического параметра, где один из двух выводов источника электрической энергии соединен с первым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с внутренним кольцом диагностируемого подшипника, а инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен со вторым токосъемником, выполненным с возможностью электрического контакта с наружным кольцом диагностируемого подшипника, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения достоверности диагностирования за счет измерения сопротивления подшипника, оно снабжено нормирующим усилителем, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход соединен со входом блока измерения диагностического параметра, неинвертирующий вход дифференциального усилителя связан с первым токосъемником, источник электрической энергии выполнен в виде источника стабильного электрического тока, второй вывод которого связан со вторым токосъемником, а блок измерения диагностического параметра состоит из последовательно соединенных устройства выборки-хранения, аналого-цифрового преобразователя, дешифратора и цифрового отсчетного устройства.
