Способ безразборной дефектации и прогнозирования работоспособности рабочих поверхностей подшипников качения и устройство для его осуществления
Использование: в машино- и приборостроении, в эксплуатации и ремонте машин и приборов, преимущественно для неразрушающего контроля состояния и прогнозирования работоспособности поверхностей трений подшипников качения (ПК). Для этого у контролируемого ПК измеряют частоту импульсов контактной разности потенциалов (КРП), возникающих между кольцами вращающего ПК и превышающих по амплитуде заданный уровень дискриминации (УД), и энергию (Е), накопленную в поверхностях трения ПК и при выполнении условий, соответствующих по меньшей мере на одном УД. Устройство содержит контактный и бесконтактный съемники импульсов КРП между кольцами вращающегося ПК, подключенные к входу амплитудного дискриминатора-компаратора, выход которого соединен с частотомером, а также интегратор и индикатор, при этом входы интегратора подключены параллельно входам амплитудного дискриминатора-компаратора, а выход соединен с индикатором величины энергии. 2 с. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к машино- и приборостроению, к эксплуатации и ремонту машин и приборов и может быть преимущественно использовано для неразрушающего контроля состояния поверхностей трения подшипников качения (ПК) без их разборки и прогнозирования их работоспособности.
Известен способ безразборной дефектации и прогнозирования работоспособности рабочих поверхностей ПК, включающий измерение частоты импульсов контактной разности потенциалов (КРП) между кольцами вращающегося ПК, превышающих по амплитуде заданный уровень дискриминации (УД). Устройство, реализующее описанный способ, содержит контактный (у неподвижного кольца) и бесконтактный (у вращающегося кольца) съемники импульсов КРП между кольцами вращающегося ПК, подсоединенные к входу амплитудного дискриминатора, выход которого соединен с входом частотомера, измеритель интегральной длительности, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора. Недостатком известных способа и устройства является следующее: форма и величина импульсов КРП носят не регулярный, а стохастический характер. Для устойчивой работы частотомера (без пропуска сигналов КРП с малой амплитудой) амплитудный дискриминатор выполняет одновременно и функции компаратора: вырабатывает стандартные по форме прямоугольные импульсы с постоянной амплитудой, согласованной с чувствительностью частотомера, и с продолжительностью, соответствующей продолжительности сечения аналогового импульса. Указанные преобразования также сопряжены с приборными ошибками. На практике для некоторого повышения точности дефектации производят ряд (i) измерений fi и Тi на различных i УД, рассчитывают их математические ожидания и по ним судят о состоянии ПК. Данный способ не позволяет прогнозировать работоспособность ПК, он позволяет лишь достаточно достоверно различать на момент дефектации работоспособные ПК от неработоспособных, имеющих дефекты недопустимых размеров, что и заявлено в прототипе. Целью изобретения является повышение точности определения физико-химического и напряженного состояния его поверхностей трения путем измерения энергии, накопленной в поверхностных слоях колец и тел качения, что позволяет оценивать техническое состояние колец и тел качения на любой стадии эксплуатации индивидуально каждого ПК. Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение частоты импульсов КРП между кольцами вращающегося ПК, превышающих по амплитуде заданный уровень дискриминации, выделяют экстремумы одной полярности указанных импульсов контактной разности потенциалов, измеряют частоты следования экстремумов одной полярности и бракуют подшипник при выполнении по меньшей мере на одном уровне дискриминации неравенства f>fэ, где f и fэ частоты следования экстремумов одной полярности соответственно контролируемого и эталонного подшипников качения, измеряют интегральную энергию, накопленную в поверхностных слоях колец и тел качения подшипников качения, и бракуют подшипники при выполнении неравенства E>Eэ, где E и Eэ интегральные энергии, накопленные в поверхностных слоях соответственно контролируемого и эталонного подшипников, а об остатке работоспособности контролируемого подшипника судят по величине разностей


на УД, при котором устанавливалась и fп, прогнозируют остаток работоспособности контролируемого ПК следующим образом. Для этого предварительно экспериментально устанавливают для ПК, аналогичных контролируемому по типоразмеру и условиям работы, пороговые значения Eп и fп (на выбранном УД) и зависимости продолжительности надежной работы ПК (остатка ресурса) от разностей (Eп-E) и (fп-f) в виде таблиц. При дефектации по измеренным значениям E по индикатору 6 и f по частотомеру 8 вычисляют вышеуказанные разности и по таблицам определяют остаток ресурса в зависимости от (Eп-E) и от (fп-f). Из двух остатков ресурсов для прогнозирования работоспособности рабочих поверхностей ПК выбирают наименьший. Способ позволяет повысить точность дефектации ПК на 15-20 и прогнозировать остаток ресурса ПК с вероятностью не менее 0,85, что обеспечивает переход к эксплуатации ПК не по заведомо назначенному техническому ресурсу, запрещающему его дальнейшее применение за пределами этого ресурса, а по фактическому техническому состоянию индивидуально каждого ПК, таким образом, сберечь значительные материальные и финансовые ресурсы.
Формула изобретения
f > fэ,
где f и fэ частоты следования экстремумов одной полярности соответственно контролируемого и эталонного подшипников качения,
измеряют интегральную энергию, накопленную в поверхностных слоях колец и тел качения подшипников качения, и бракуют подшипники при выполнении неравенства
E > Eэ,
где E и Eэ интегральные энергии, накопленные в поверхностных слоях соответственно контролируемого и эталонного подшипников,
а об остатке работоспособности контролируемого подшипника судят по величинам разностей

где Eп и fп пороговые значения накопленной интегральной энергии и частоты импульсов контактной разности потенциалов,
между кольцами вращающегося подшипника, соответственно установленные для подшипников качения одного типоразмера с контролируемым и работающих в условиях, аналогичных контролируемому подшипнику, путем сравнения измеренных величин указанных разностей с табулированными значениями этих величин по остаточной работоспособности подшипника, и из двух значений остаточной работоспособности выбирают наименьшее. 2. Устройство для безразборной дефектации и прогнозирования работоспособности рабочих поверхностей подшипников качения, содержащее контактный и бесконтактный съемники импульсов контактной разности потенциалов между кольцами контролируемого подшипника при его вращении, подключенные к входу амплитудного дискриминатора-компаратора, выход которого соединен с частотомером, отличающееся тем, что в него дополнительно введены интегратор, входы которого подключены параллельно входам амплитудного дискриминатора-компаратора, и индикатор величины энергии, накопленной в поверхностных слоях колец и тел качения подшипников качения, соединенный с выходами интегратора.
РИСУНКИ
Рисунок 1