ПРИВОД ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам систем диагностики, а именно к комплексным устройствам измерения вибрации подшипников качения.
Известно устройство стенд комплексной диагностики подшипников качения (Свидетельство на полезную модель №28547U1, МПК G01M 13/04, В08В 3/10, F26B 15/12, 27.03.2003 г.), содержащий машину для испытаний подшипников качения, в головке которой расположена оснастка с объектом диагностики, а также датчик виброскорости (Патент на полезную модель №31649U1, МПК G01M 7/00, 20.08.2003), включающий корпус, магнит, сердечник, катушку подвешенную на двух пружинах, измерительный щуп, жестко связанный с катушкой и узел радиального нагружения (Патент на полезную модель №37210U1, МПК G01M 13/04, 10.04.2004), содержащий в качестве упорного элемента призму.
Недостатком известных устройств является возможность передачи на чувствительный элемент колебаний в рабочем диапазоне частот не только через измерительный щуп, но и через контактирующие элементы конструкции, что снижает объективность регистрируемых параметров подшипника и соответственно снижает точность оценки прогнозируемого ресурса подшипника. Другим недостатком этих устройств является приложение усилия в двух точках через призму, вследствие чего ось чувствительного элемента не совпадает с вектором приложения нагрузки.
Целью предлагаемой полезной модели является разработка привода диагностики подшипников качения, позволяющего получать объективные вибрационные характеристики подшипника в автоматическом режиме с созданием фиксированных радиальных и осевых нагрузок, соответствующих нормативным требованиям.
Поставленная задача в приводе диагностики подшипников качения, содержащем стол с плитой, на которой расположен электропривод, соединенный через виброизолирующую муфту с высокоточным шпинделем для установки оправки с подшипником, решается тем, что к наружному кольцу подшипника подведено комплексное измерительное устройство, не имеющее металлической связи с деталями привода.
Поставленная задача решается также тем, что комплексное измерительное устройство, не имеющее металлической связи с приводом, содержит держатель пьезоэлектрического преобразователя и датчик усилия, где держатель пьезоэлектрического преобразователя выполнен в виде полого цилиндра с крышкой, между которыми установлен эластичный элемент - мембрана с центральным отверстием, через которое измерительный щуп закреплен на пьезоэлектрическом преобразователе, при этом в цилиндр помещен датчик усилия, который установлен на подвешенном поршне, связанном с основанием через возвратную пружину сжатия.
Преимущество состоит в обеспечении передачи упругих колебаний с наружного кольца подшипника с минимальным искажением, вследствие отсутствия контакта чувствительного элемента с цилиндром, т.к. пьезоелектрический преобразователь находится на мембране. Постоянное регламентированное усилие прижатия виброщупа к наружному кольцу подшипника обеспечивается заданной геометрическими размерами вытяжкой мембраны. Усилие прижатия сверх регламентируемого для пьезоэлектрического преобразователя в процессе вибродиагностики, передается через поршень и пружину на датчик усилия.
В результате исключения влияния присоединительных масс деталей на сигнал, вырабатываемый пьезоэлектрическим преобразователем и одновременную фиксацию усилия, прикладываемого к наружному кольцу подшипника, обеспечивается объективность вибрационных характеристик подшипника.
Сущность полезной модели поясняется рисунком Рис.1, на котором представлен общий состав привода диагностики подшипников качения, и Рис.2, где показан комплексный держатель пьезоэлектрического преобразователя с датчиком усилия. Привод диагностики подшипников состоит из стола (1) с монтажной плитой (2), на которой установлен электропривод (3), соединенный через виброизолирующую муфту (4) с высокоточным шпинделем (5). Диагностируемый подшипник (6) установлен на конусе шпинделя с помощью оправки (7), а к наружному кольцу подшипника подведен в радиальном направлении комплексный держатель (9) пьезоэлектрического преобразователя с датчиком усилия. Осевая нагрузка создается через держатель датчика усилия (8). Блок управления (10) соединен с компьютером (11) датчиками, установленными в держателях (8), (9) и с печатающим устройством (12). Электрические сигналы от датчиков поступают в модули блока управления и, затем, в компьютер, где они в соответствии с программным обеспечением фиксируются, заносятся в базу данных и формируют физическую модель динамического процесса в подшипнике, которая сопоставляется с нормативными параметрами для данного типа подшипника и выводится в виде цифровых физических величин на монитор (13) и печать в автоматическом режиме.
Комплексный держатель пьезоэлектрического преобразователя включает в себя корпус (1), крышку (2), мембрану (3), виброщуп (4), пьезоэлектрический преобразователь (5), поршень (6), датчик силы (7), основание (8), пружину (9), диагностируемый подшипник (10).
Устройство работает следующим образом: при подведении держателя (9) пьезоэлектрического преобразователя до контакта виброщупа (4) с наружным кольцом подшипника (10), мембрана (3) вытягивается, передавая постоянное усилие на кольцо подшипника, воспринимая упругие колебания, возникающие при вращении внутреннего кольца подшипника. Нагрузка (большая, чем усилие от мембраны) прикладываемая к наружному кольцу, передается крышке (2) и через корпус (1) и поршень (6) с пружиной (9) воздействует на чувствительный элемент датчика усилия. Поскольку место приложения усилия и контакт виброщупа практически совпадают, а пьезоэлектрический преобразователь не имеет металлической связи с деталями - обеспечивается получение объективных вибрационных параметров подшипника.
Применение привода диагностики подшипников качения с комплексным измерительным устройством и получение с их помощью объективных вибрационных характеристик подшипников позволяет прогнозировать безаварийный ресурс изделий в эксплуатации и, как следствие, минимизировать затраты на текущий и капитальный ремонт машин и механизмов.