УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для диагностирования подшипников качения в узлах.
Известно устройство диагностирования подшипников качения содержащее канал формирования электрического диагностического параметра, канал 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 является устройство диагностирования подшипников качения, содержащее канал формирования электрического диагностического параметра, канал формирования вибрационного диагностического параметра, устройство задания информационно частоты, блок задержки, аналоговый перемножитель, интегратор (см. патент RU №85230, МПК G01M 13/04, 2009 г.).
Недостатком известного, принятого за прототип устройства, является следующее. Известное устройство в качестве диагностического параметра вибрацию, недостатком данного метода является то, что подшипник качения в движение приводят устройства, являющиеся источником механических колебаний, которые влияют на результат измерения вибрации в зоне трения. Так же недостатком известного устройства, принятого за прототип, является формирование взаимной корреляционной функции на выходе устройства потому, что в результате получения взаимной корреляционной функции происходит потеря части полезной информации, содержащейся в сигналах электрического и вибрационного диагностического параметра, которая может быть использована для расширенной диагностики подшипника качения. Таким образом, достоверность диагностирования при использовании известного устройства, принятого за прототип, ограничена.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель является расширение технических возможностей и области применения устройства для диагностирования подшипника качения при повышении точности и достоверности.
Указанный результат достигается тем, что в известном устройстве диагностирования подшипников качения, содержащем канал формирования электрического диагностического параметра, устройство задания информационной частоты, в котором канал формирования электрического диагностического параметра включает токосъемник, соединенный через вал подшипникового узла с внутреннем кольцом контролируемого подшипника, источник стабилизированного электрического тока, преобразователь сопротивления в напряжение, первый нормирующий усилитель, первый узкополосный фильтр, согласно полезной модели устройство содержит плату сбора данных, канал формирования акустического диагностического параметра, который включает последовательно соединенные акустический преобразователь, второй нормирующий усилитель, фильтр нижних частот, блок коррекции, второй узкополосный фильтр.
Технический результат - снижение влияния на результат диагностирования вибраций, не несущих полезной диагностической информации, расширении функциональности устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена структурная схема устройства диагностирования подшипника качения.
Устройство диагностирования подшипника качения 1, установленного на валу 2 и в корпусе 3 узла содержит канал формирования электрического диагностического параметра 4, канал формирования акустического диагностического параметра 5, устройство задания информационной частоты 6.
Канал формирования электрического диагностического параметра 4 включает токосъемник 7, соединенный через вал 2 подшипникового узла с внутренним кольцом контролируемого подшипника 1, источник стабилизированного электрического тока 8, один из двух выводов которого соединен через корпус 3 подшипникового узла с наружным кольцом контролируемого подшипника 1, преобразователь сопротивления в напряжение 9, первый вход которого соединен со вторым выводом источника стабилизированного электрического тока 8, а второй вход соединен с токосъемником 7, первый нормирующий усилитель 10, вход которого последовательно соединен с выходом преобразователя сопротивления в напряжение 9, первый узкополосный фильтр 11, вход которого последовательно соединен с выходом первого нормирующего усилителя 10, а управляющий вход подключен к устройству задания информационной частоты 6.
Канал формирования акустического диагностического параметра 5 включает последовательно соединенные акустический преобразователь 12, второй нормирующий усилитель 13, фильтр нижних частот 14, блок коррекции 15, второй узкополосный фильтр 16, управляющий вход которого подключен к устройству задания информационной частоты 6.
Плата сбора данных 17 первым входом последовательно подключена к выходу второго узкополостного фильтра 16, ко второму входу последовательно подключен выход первого узкополостного фильтра 11.
Устройство работает следующим образом. С помощью вала 2 вращают внутреннее кольцо контролируемого подшипника 1. При воздействии комплекса внутренних параметров подшипника и режимов его эксплуатации в процессе вращения электрическое сопротивление между внутренним и наружным кольцами непрерывно изменяется. Поэтому электрическое напряжение на контролируемом подшипнике 1, равное произведению сопротивления подшипника 1 и тока источника стабилизированного электрического тока 8, также непрерывно изменяется. Значение тока источника стабилизированного электрического тока 8 поддерживается стабильным, поэтому электрическое напряжение на контролируемом подшипнике 1 пропорционально его электрическому сопротивлению. Преобразователь 9 сопротивления в напряжение преобразует флуктуации электрического сопротивления контролируемого подшипника 1 в электрическое напряжение, которое масштабируется в первом нормирующем усилителе 10 в соответствии с диапазонами изменения входных сигналов последующих блоков и поступает на вход первого узкополосного фильтра 11. Первый узкополосный фильтр 11 выделяет из выходного напряжения первого нормирующего усилителя 10 составляющую, частота которой соответствует информационной частоте, задаваемой устройством задания информационной частоты 6.
Таким образом, сигнал на выходе первого узкополосного фильтра 11 пропорционален спектральной составляющей на заданной информационной частоте флуктуирующего при работе подшипника электрического сопротивления и несет объективную информацию о значении соответствующего данной информационной частоте вида макроотклонения дорожек качения подшипника.
Акустические колебания, вызванные трением движущихся частей подшипника качения 1 преобразуются в электрический сигнал акустическим преобразователем 12. Полученный сигнал масштабируется вторым нормирующим усилителем 13. Второй фильтр низких частот 14 служит для фильтрации сигнала с выхода второго нормирующего усилителя 13 от составляющих, имеющих частоту выше частоты среза акустического преобразователя 12. Блок коррекции 15 служит для уменьшения влияния неинформативных акустических колебаний на полезный акустический сигнал с блока 12. Из сигнала, получаемого после установки в корпус 3 подшипника качения 1, в блоке 15 происходит вычитание сигнала, полученного при включенном оборудовании, но без установленного в корпус 3 подшипнике качения 1.
Таким образом, на выходе блока коррекции будет получен акустический сигнал, вызванный механическими процессами только в зоне трения подшипника качения, и несет объективную информацию о качестве контактирующих поверхностей.
Выходное напряжение блока коррекции 15 поступает на второй узкополосный фильтр 16, который выделяет из выходного напряжения блока коррекции 15 составляющую, частота которой соответствует информационной частоте, заданной устройством задания информационной частоты 6.
Выходное напряжение второго узкополосного фильтра 16 поступает на первый вход платы сбора данных 17, выходное напряжение первого узкополостного фильтра 11 поступает на второй вход платы сбора данных 17. Плата сбора данных предназначена для оцифровки аналоговых сигналов, поступающих на ее входы, для хранения и передачи в виде, удобном для ее последующей обработке.
В результате указанных преобразований на выходе платы сбора данных 17 формируется цифровой сигнал, несущий информацию об амплитуде сигналов, поступивших с выходов первого и второго узкополостного фильтра 11, 16.
Предложенное устройство выгодно отличается от известного устройства, принятого за прототип. Использование вибрации в качестве диагностического параметра накладывает ограничения на степень достоверности результата диагностики ввиду того, что источниками исследуемой при диагностировании вибрации может быть как сам объект диагностики, так и детали механизма, приводящего подшипник качения в движение. Так же недостатком известного устройства, принятого за прототип, является формирование взаимной корреляционной функции на выходе устройства потому, что в результате получения взаимной корреляционной функции происходит потеря части полезной информации, содержащейся в сигналах электрического и вибрационного диагностического параметра, которая может быть использована для расширенной диагностики подшипника качения. Следовательно, устранив недостатки устройства, взятого за прототип, можно повысить степень достоверности результата диагностики.
Реализуемое устройство устраняет указанный выше недостаток путем замены вибрационного диагностического параметра на акустический диагностический параметр, путем замены блока задержки, аналогового перемножителя, интегратора на плату сбора данных. Акустический диагностический сигнал может быть использован для диагностики подшипника качения, при этом блок коррекции служит для отделения полезного акустического диагностического сигнала, вызванного работой подшипника качения, от неинформативных сигналов, в результате чего полученный сигнал будет нести информацию о механических процессах в зоне трения, с малым влиянием внешних факторов. Плата сбора данных преобразует аналоговые сигналы с выходов узкополостных фильтров в цифровой сигнал, который может быть обработан системами автоматизированного управления с целью проведения цифровой фильтрации сигналов, анализа отдельных составляющих, так же цифровые сигналы удобнее для корреляционного анализа, так как цифровая форма позволяет динамически изменять параметры анализа, в то время как изменение параметров элементов блоков, формирующих корреляционную функцию, вызовет погрешность, вследствие неточности параметров элементов.
Таким образом, предложенное устройство позволяет расширить технические возможностей и области применения устройства для диагностирования подшипника качения при повышении точности и достоверности.