УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть ис-пользована для диагностирования подшипников качения в узлах.
Известно устройство диагностирования подшипников качения содер-жащее канал формирования электрического диагностического параметра, ка-нал 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 явля-ется устройство диагностирования подшипников качения, содержащее канал формирования электрического диагностического параметра, канал формиро-вания вибрационного диагностического параметра, устройство задания ин-формационно частоты, блок задержки, аналоговый перемножитель, интегра-тор (см. патент RU №85230, МПК G01M 13/04, 2009 г.).
Недостатком известного, принятого за прототип устройства, является следующее. Известное устройство для преобразования сигнала электрическо-го сопротивления в напряжение использует закон Ома, когда зная значение падения напряжения на подшипнике качения и значение тока, протекающего через него, можно определить электрическое сопротивление подшипника ка-чения. При этом, в зоне трения подшипника качения, в результате трения возникает трибоэлектричество (трибоЭДС), которое будет вносить неопреде-ленность в результат измерения электрического сопротивления. Таким обра-зом, достоверность диагностирования при использовании известного устрой-ства, принятого за прототип, ограничена.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель является расширение технических возможностей и области применения уст-ройства для диагностирования подшипника качения при повышении точно-сти и достоверности.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве диагностирова-ния подшипника качения, установленного на валу и в корпусе узла, содер-жащем канал формирования электрического диагностического параметра, канал формирования вибрационного диагностического параметра, устройст-во задания информационной частоты, токосъемник, вибропреобразователь, усилитель, второй узкополосный фильтр, блок задержки, аналоговоый пере- множитель, интегратор, согласно полезной модели, канал формирования электрического диагностического параметра содержит генератор синусои-дального напряжения, один из двух выводов которого соединен через корпус подшипникового узла с наружным кольцом диагностируемого подшипника качения, фазовый фильтр, вход которого последовательно соединен с токо-съемником, первый узкополосный фильтр, вход которого последовательно соединен с выходом фазового фильтра, фазовый детектор, первый вход кото-рого последовательно соединен с генератором синусоидального напряжения, а второй вход последовательно соединен с выходом первого узкополосного фильтра.
Технический результат - снижение влияния на результат диагностиро-вания трибоЭДС, генерируемого в зоне трения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 пред-ставлено устройство диагностирования подшипников качения.
Устройство диагностирования подшипника качения 1, установленного на валу 2 и в корпусе 3 узла содержит канал формирования электрического диагностического параметра 4, канал формирования вибрационного диагно-стического параметра 5, устройство задания информационной частоты 6.
Канал формирования электрического диагностического параметра 4 включает в себя токосъемник 7, соединенный через вал 2 подшипникового
узла с внутренним кольцом контролируемого подшипника 1, генератор сину-соидального напряжения 8, один из двух выводов которого соединен через корпус 3 подшипникового узла с наружным кольцом диагностируемого под-шипника качения 1, фазовый фильтр 9, вход которого последовательно со-единен с токосъемником 7, первый узкополосный фильтр 10, вход которого последовательно соединен с выходом фазового фильтра 9, фазовый детектор 11, первый вход которого последовательно соединен с генератором синусои-дального напряжения 8, а второй вход последовательно соединен с выходом первого узкополосного фильтра 10, второй узкополосный фильтр 12, первый вход которого последовательно соединен с выходом фазового детектора 11, а второй вход последовательно соединен с выходом устройства задания ин-формационной частоты 6.
Канал формирования вибрационного диагностического параметра 5 включает последовательно соединенные вибрационный преобразователь 13, усилитель 14, третий узкополосный фильтр 15, первый вход которого после-довательно соединен с усилителем 14, а второй вход последовательно соеди-нен с выходом устройства задания информационной частоты 6.
Блок задержки 16 входом последовательно подключен к выходу третьего узкополосного фильтра 15, выходом последовательно подключен к первому входу аналогового перемножителя 17, ко второму входу которого последовательно подключен выход второго узкополосного фильтра 12, а ин-тегратор 18 входом последовательно подключен к выходу аналогового пере-множителя 17.
Устройство работает следующим образом. С помощью вала 2 вращают внутреннее кольцо контролируемого подшипника 1. При воздействии ком-плекса внутренних параметров подшипника и режимов его эксплуатации в процессе вращения электрическое сопротивление между внутренним и на-ружным кольцом непрерывно меняется. Поэтому, подшипник качения 1, бу-дучи подключенным к фазовому фильтру 9 влияет на разность фаз между сигналом с выхода фазового фильтра 9 и генератора синусоидального напря-
жения 8. Первый узкополосный фильтр 10 выделяет из спектра частот сигна-ла, поступающего с выхода фазового фильтра 9, сигнал с частотой сигнала, формируемого генератором синусоидального напряжения, что позволяет из-бавится от помех, наводимых на подшипнике качения 1 внешним электро-магнитным излучением. Фазовый детектор 11 выполняет функцию преобра-зования разности фаз между сигналами с генератора синусоидального на-пряжения 8 и первого узкополосного фильтра 10 в сигнал, пропорциональ-ный электрическому сопротивлению подшипника качения 1.
Таким образом, сигнал на выходе фазового детектора 11 пропорциона-лен значению электрического сопротивления, которое несет объективную информацию о качестве контактирующих поверхностей.
Второй узкополосный фильтр 12 выделяет из выходного сигнала фазо-вого детектора 11 составляющую, частота которой соответствует ин-формационной частоте, задаваемой устройством 6 задания информационной частоты.
Таким образом, сигнал на выходе второго узкополосного фильтра 12 пропорционален спектральной составляющей на заданной информационной частоте флуктуирующего при работе подшипника электрического сопротив-ления, которое, несет объективную информацию о значении соответствую-щего данной информационной частоте вида макроотклонения дорожек каче-ния подшипника.
Одновременно с помощью вибропреобразователя 13 амплитуда вибра-ции подшипника 1 преобразуется в электрическое напряжение, которое уси-ливается усилителем 14, выходное напряжение которого поступает на вход третьего узкополосного фильтра 15. Третий узкополосный фильтр 15 выделя-ет из выходного напряжения усилителя 14 составляющую, частота которой соответствует информационной частоте, заданной устройством 6 задания информационной частоты.
Таким образом, сигнал на выходе третьего узкополосного фильтра 15 пропорционален спектральной составляющей на заданной информационной
частоте виброперемещения деталей работающего подшипника и несет объек-тивную информацию о значении соответствующего данной информационной частоте вида макроотклонения дорожек качения подшипника.
Выходной сигнал третьего узкополосного фильтра 15 поступает на блок задержки 16 и затем на первый вход аналогового перемножителя 17, на второй вход которого поступает выходное напряжение второго узкополосно-го фильтра 12. Поступающие на входы аналогового перемножителя 17 сигна-лы перемножаются и затем интегрируются интегратором 18.
В результате указанных преобразований на выходе интегратора 18 фор-мируется электрический сигнал, пропорциональный значению взаимной кор-реляционной функции сигналов с выхода второго узкополосного фильтра 12 и третьего узкополосного фильтра 15.
Предложенное устройство выгодно отличается от известного устройст-ва, принятого за прототип. Известно, что в зоне трения подшипника, в ре-зультате трения возникает трибоэлектричество (трибоЭДС). Таким образом, использование устройств, которые для преобразования сигнала электриче-ского сопротивления в напряжение использует закон Ома, когда зная значе-ние падения напряжения на подшипнике качения и значение тока, проте-кающего через него, можно определить электрическое сопротивление под-шипника качения, имеет ограниченную достоверность. Следовательно, уст-ранив недостатки устройства, взятого за прототип, можно повысить степень достоверности результата диагностики.
Реализуемое устройство устраняет указанные выше недостатки путем включения диагностируемого подшипника качения в обратную связь фазово-го фильтра. ТрибоЭДС не будет влиять на величину сдвига фаз между сигна-лом с генератора синусоидального напряжения и сигналом с подшипника ка-чения, трибоЭДС выступает в роли напряжения смещения и является моду-лирующим сигналом для входного сигнала. Первый узкополосный фильтр из сигнала, с выхода фазового фильтра выделяет сигнал с частотой сигнала ге-нератора синусоидального напряжения, таким образом, на выходе первого
узкополосного фильтра будет сигнал с ослабленной составляющей, вызван-ной влиянием трибоЭДС.
В результате замены принципа преобразования электрического сопро-тивления в напряжение, составляющая сигнала на выходе канала формирова-ния электрического диагностического параметра, вызванная трибоЭДС, ге-нерируемой в зоне трения, является незначительной.
Таким образом, предложенное устройство позволяет расширить техни-ческие возможностей и области применения устройства для диагностирова-ния подшипника качения при повышении точности и достоверности.