Устройство для контроля перегрева подшипников

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству машин с подшипниками и предназначено для контроля перегрева подшипников в процессе эксплуатации.
Известно устройство для контроля перегрева подшипников, содержащее устанавливаемый в отверстие корпуса подшипникового узла датчик-сигнализатор, включенный в электрическую цепь, источник питания и блок сигнализации [А.с. СССР №905522]. При этом датчик-сигнализатор состоит из корпуса, в полости которого размещен аксиально расположенный термочувствительный элемент, выполненный в виде тела вращения, один конец которого жестко закреплен в упомянутой полости в зоне одного из ее концевых участков, а второй конец свободно установлен в указанной полости с возможностью ограниченного перемещения до замыкания контактов электрической цепи, которые также расположены в полости корпуса в зоне ее конца.
Недостатком данного устройства является низкая надежность, неудобство эксплуатации и невозможность его применения как в подшипниках качения, так и в подшипниках скольжения.
Наиболее близким к заявленному изобретению, принятому за прототип, является устройство для контроля перегрева подшипников, содержащее устанавливаемый в отверстие корпуса подшипникового узла датчик-термосигнализатор, включенный в электрическую цепь, источник питания и блок сигнализации [А.с. СССР №1772441]. При этом датчик-сигнализатор состоит из корпуса, в полости которого размещен аксиально расположенный термочувствительный элемент, выполненный в виде тела вращения, один конец которого жестко закреплен в упомянутой полости в зоне одного из ее концевых участков, а второй конец свободно установлен в указанной полости с возможностью ограниченного перемещения до замыкания контактов электрической цепи, которые также расположены в полости корпуса в зоне ее конца. Термочувствительный элемент выполнен из материала с обратимой памятью формы.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и, как следствие, низкая эксплуатационная надежность.
Задача полезной модели является упрощение конструкции устройства для контроля перегрева подшипников и повышение эксплуатационной надежности.
Указанная задача достигается тем, что устройство для контроля перегрева подшипников содержит устанавливаемый у корпуса подшипникового узла датчик-сигнализатор, включенный в электрическую цепь, источник питания и блок сигнализации. При этом датчик-сигнализатор состоит из основания и термочувствительного элемента.
Новым в устройстве для контроля перегрева подшипников является то, что корпус подшипникового узла является основанием датчика-сигнализатора и выполнен из ферромагнетика, а термочувствительный элемент представляет собой подковообразный постоянный магнит, подвешенный на оси закрепленного на корпусе подшипникового узла кронштейна. При этом ось смещена симметрично относительно центра тяжести постоянного магнита к его концам.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для контроля перегрева подшипников, на фиг. 2 - вид по стрелке А при плоской поверхности корпуса подшипникового узла, а на фиг. 3 - вид по стрелке А при наличии выступа на поверхности корпуса подшипникового узла. На фиг. 4 дана схема устройства при перегреве подшипника.
Устройство содержит контролируемый подшипник 1, установленный в корпусе 2 подшипникового узла на приводном валу 3. Датчик-сигнализатор содержит основание, которым в устройстве является корпус 2 подшипникового узла, и термочувствительный элемент 4, выполненный в виде подковообразного постоянного магнита и подвешенный на оси закрепленного на корпусе 2 кронштейна 5. Ось кронштейна 5 смещена относительно центра тяжести термочувствительного элемента 4 к его концам. Термочувствительный элемент 4 электрически связан с закрепленными на кронштейне 5 неподвижным контактом 6 и подвижным контактом 7, а также с источником питания 8 и блоком сигнализации 9. Основание датчика-сигнализатора, которым в предлагаемом устройстве является корпус 2 подшипникового узла, выполнено из ферромагнетика.
Этот материал при превышении температуры выше точки Кюри теряет свои ферромагнитные свойства и превращается в парамагнетик.
Устройство для контроля перегрева подшипников работает следующим образом.
Перед началом работы подшипника термочувствительный элемент 4, представляющий собой подковообразный постоянный магнит, устанавливают в горизонтальное положение (фиг. 1). Корпус 2 подшипникового узла, являющийся основанием датчика-сигнализатора и выполненный из ферромагнетика, находится в непрогретом состоянии при температуре ниже точки Кюри этого материала. Термочувствительный элемент 4, выполненный в виде подковообразного постоянного магнита, создает магнитное поле и притягивается к корпусу 2, изготовленному из ферромагнитного материала. Создаваемая магнитная сила удерживает термочувствительный элемент 4 в горизонтальном положении. На фиг. 2 показано положение, занимаемое термочувствительным элементом 4 при плоской поверхности корпуса 2, а на фиг. 3 - при наличии выступа на поверхности корпуса 2.
При этом подвижный контакт 7 и неподвижный контакт 6 на кронштейне 5 разомкнуты и электрический ток от источника питания 8 не проходит через блок сигнализации 9.
Во время работы контролируемого подшипника 1 возможен его перегрев, что приводит к нагреву корпуса 2 подшипникового узла. При нагреве корпуса 2 выше температуры точки Кюри его материал теряет ферромагнитные свойства, магнитное поле перестает удерживать термочувствительный элемент 4 в горизонтальном положении, и термочувствительный элемент 4 под действием собственного веса поворачивается на оси кронштейна 5, замыкая подвижный контакт 7 относительно неподвижного контакта 6 (фиг. 4). Вследствие этого электрический ток от источника питания 8 поступает на блок сигнализации 9 для оповещения о перегреве контролируемого подшипника 1 в виде звукового или светового сигналов. Для обеспечения наглядности при перегреве подшипника на боковой поверхности постоянного магнита можно установить яркую табличку с указанием «Перегрев».
После устранения причин перегрева подшипника устройство для контроля переводится из аварийного в рабочее состояние поворотом термочувствительного элемента 4 на оси кронштейна 5 в горизонтальное положение (фиг. 1). Далее цикл работы повторяется.
Следует также отметить, что возможно выполнение из ферромагнитного материала не всего корпуса подшипникового узла, а только его отдельного элемента, закрепленного на корпусе.
Предложенное устройство для контроля перегрева может использоваться при эксплуатации как подшипников скольжения, так и качения.
Известно, что при эксплуатации подшипников скольжения наиболее часто применяют подшипниковые материалы на основе алюминия, из баббита и бронзы [«Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей» Учебник для вузов. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1984 - 384 с.]. Обычно температура таких подшипников не превышает 80°С, а в некоторых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) до 150°С. При расчете подшипников качения ДВС температурный режим их работы находится в диапазоне 125-150°С.
Известно также [«Расчет на прочность деталей машин» Справочное пособие. Под ред. И.А. Биргера. М.: Машиностроение 1966 г. - 616 с.], что для подшипников качения из теплостойкой стали их температурный режим может приближаться к 400°С.
В настоящее время изучены свойства сотен ферромагнетиков на основе металлических бинарных и многокомпонентных сплавов, сплавов с неферромагнитными соединениями, а также соединениями металлов актиноидов. Эти ферромагнетики имеют широкий диапазон точек Кюри, большинство из них имеют высокие физико-механические свойства, позволяющие их использовать в качестве корпуса подшипникового узла.
Использование предлагаемого технического решения упрощает конструкцию устройства для контроля перегрева подшипников качения и скольжения и способствует повышению их эксплуатационной надежности.