Способ определения степени износа подшипников электрических машин

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения степени износа подшипников электрических машин различного назначения. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет применения коэффициента корреляции вибраций на концах корпуса электрической машины в качестве показателя степени износа подшипников. Способ основан на том, что дефекты или износ подшипников являются причиной случайных смещений оси ротора электромашины, которые, в свою очередь, вызывают вибрации корпуса. По мере износа подшипников, который происходит неравномерно, временные диаграммы вибраций обоих концов корпуса все более отличается друг от друга, и коэффициент корреляции вибраций падает. График зависимости коэффициента корреляции от эксцентриситета оси ротора строят в ходе испытания выборки машин данного типа и принимают полученную зависимость на эталонную. Для реализации способа подключают к электромашине напряжение и разгоняют ротор до номинальной частоты вращения. Формируют два пучка излучения и направляют их на противоположные концы корпуса машины, расположенные вдоль оси ротора, последовательно принимают отраженные пучки излучения раздельно и совместно и судят о степени износа подшипников по величине коэффициента корреляции ρ=(P-P 1-P 2)/(2√P 1P 2), где P - мощность флуктуаций интенсивности при совместном приеме обоих пучков отраженного излучения: P 1,2 - мощности флуктуаций интенсивности раздельно принимаемых пучков излучения. Повышение точности определения износа подшипников способствует выявлению дефектов электромашин на ранней стадии их проявления. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ б б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4499608/24-28 (22) 27.10.88 (46) 23.09.90. Бюл. № 35 (72) В. В. Воинов, И. С. Ледовской и В. В. Кругликов (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1101673, кл. G Ol В 21/00, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

ИЗНОСА ПОДШИПНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения степени износа подшипников электрических машин различного назначения.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет применения коэффициента корреляции вибраций на концах корпуса электрической машины в качестве показателя степени износа подшипников. Способ основан на том, что дефекты или износ подшипников являются причиной случайных смещений оси ротора электромашины, которые, в свою очередь, вызывают вибрации корпуса. По мере износа подшипников, который происходит неравномерно, временные

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения степени износа подшипников электрических машин различного назначения.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет применения коэффициента корреляции вибраций на концах корпуса электрической машины в качестве показателя степени износа подшипников.

На фиг. 1 показаны случайные смещения оси ротора электромашины из-за износа подшипников; на фиг. 2 — зависимость коэффициента р корреляции от эксцентриситета в

ÄÄSUÄÄ 1594352 A 1 (51)5 G 01 В 21 00, G 01 R 3l 34 диаграммы вибраций обоих концов корпуса все более отличаются друг от друга, и коэффициент корреляции вибраций падает. Гра"б и"ости коэффициента корреляции о. -.. сцентрпс.пе.а оси ротора строят в ходе ибс|",.б!Танб. и выборки машин данного типа и принимают олученную зависимость за эталонную. Для реализации способа подключают к электромашине напряжение и разгоняют ротор до номинальной частоты вращения. Формируют два пучка излучения и направляют их на противоположные концы корпуса машины, расположенные вдоль оси ротора, последовательно принимают отраженные пучки излучения раздельно и совместно и судят о степени износа подшипников по величине коэ ициента корреляции р=(Р— Р— Р )/(2 Р Р ) где Р— мощность флуктуаций интенсивности при совместном приеме обоих пучков отраженного излучения; F б — мощности флуктуаций интенсивности раздельно принимаемых пучков излучения. Повышение точности определе-. ния износа подшипников способствует выявлению дефектов электромашин на ранней стадии их проявления. 3 ил. оси ротора; на фиг. 3 — схема реализации способа определения степени износа подшипников электрических машин.

При наличии дефектов или износа подшипников возникают механические переменные силы, влияющие на характер вращения ротора. П ри этом ухудшается ра вномерность вращения ротора и возникают осевые биения. Последнему способствует и различие моментов сил торможения в обоих подшипниках, которое приводит к прецессии оси ротора.

1594352

Таким образом, износ подшипников является причиной случайных смещений оси ротора.

Следствием случайных угловых сме:.цений оси ротора 1 являются вибрации корпуса (статора) 2. Мощность этих вибраций возрастает при увеличении смещений оси ротора. Тем не менее, возрастание могцности вибраций не служит показателем степени износа подшипников 3 и 4, поскольку оно может происходить, в частности, из-за конструктивных недостатков, разбаланса ротора и т. д.

Вместе с тем, экспериментально установлено, что по мере износа подшипников 3 и 4, который в общем случае происходит очень неравномерно, временные диаграммы вибраций обоих концов корпуса 2 все более отличаются одна от другой. Поэтому в качестве показателя степени износа подшипников 3 и 4 выбран коэффициент р, корреляции вибраций на концах корпуса 2 электромашины.

График зависимости коэффициента р корреляции от эксцентриситета е оси ротора 1 (фиг. 2) .строят в ходе испытания выборки машин на надежность. Группу дзигателей нагружают и в процессе их работы измеряют коэффициент корреляции для каждой машины. При достижении определенного значения коэффициента корреляции (например, 0,8) часть машин с таким значением коэффициента корреляции останавливают и измеряют эксцентриситет. Берут его среднее для выборки значение. Продолжают испытания и при достижении коэффициенлом корреляции нового значения (например, 0,7) часть машин останавливают и измеряют новое значение эксцентриситета. Построенная таким образом зависимость р(в) для данного типа машин является эталонной и может быть занесена в паспорт машины.

Кроме того, обозначены оптические клинья 5 и 6 с изменяющимся коэффициентом пропускания света, являюшиеся затворами в крайнем положении, фотоприемник 7, зеркала 8 в 1О; полупрозрачное .зеркало 11, источник 12 излучения, например лазер, малошумящий предусилитель 13, регулируемый усилитель 14, квадратичный детектор !5, интегратор 16 и индикатор !7 (фиг. 3).

Способ осуществляют следующим образом.

Подключают к машине напряжение и разгоняют ротор 1 до номинальной частоты вращения. Излучение от источника 12, пройдя полупрозрачное зеркало !1 делится на два пучка. Первый пучок попадает на один из концов корпуса 2 машины, отразившись от зеркал 9 и 8. Второй пучок, отразившись от зеркала, попадает на другой конец корпуса 2.

Если в местах попадания лучей корпус 2 машины имеет незначительный коэффициент отражения, то в эти места может быть наклеена отражающая пленка. Вибрации корпуса 2 вызывают флуктуации интенсивностеи обоих отраженных лучей. Отраженные лучи попадают на фотоприемник 7, где преобразуются в электрический ток. Флуктуации электрического тока усиливаются сначала предварительным малошумящим усилителем 13, а затем регулируемым усилителем 14. Регулировка усиления усилителя 14 обеспечивает нормальную работу квадратичного детектора 15. После квадратичного детектирования сигнал интегрируется интегратором 16 и индицируется индикатором 17. Полоса пропускания усилителя, 15 обеспечивающая нормальную диагностику подшипников всех существующих двигателей, составляет 1 — 100 Гц. Соответственно время интегрирования интегратора 16 составляет 3 — 5 с.

После набора машиной оборотов выводят клин 5 в. крайнее положение, перекрывая первый пучок. Изменяя положение клина 6 путем его перемещения поперек второго пучка, устанавливают необходимую величину

25 яркости потока для нормальной работы усилительных устройств и индикатора 17, производят отсчет величины Р и отмечают положение клина 6.

Устанавливают клин 6 в крайнее положение, перекрывая второй луч, и перемещают клин 5, обеспечивая регистрируемое индикатором значение мощности флуктуаций

1 2

Устанавливают клин 6 в отмеченное ранее положение, по показаниям индикатора 17 определяют величину мощности флуктуаций суммы потоков P.

Рассчитывают величину коэффициента корреляции

P Pl P2

40 Pi P

По графику зависимости коэффициента р корреляции от эксцентриситета е траектории оси ротора определяют степень износа подшипников.

45 Применение в качестве показателя степени износа подшипников коэффициента корреляции вибраций на концах корпуса электрической машины позволяет точнее измерять степень их износа, что способствует выявлению дефектов электромашин на ранней стадии их проявления.

Формула изобретения

Способ определения степени износа подшипников электрических машин, заключаю55 щиися в roM, что подключают к машине напряжение, разгоняют ротор до номинальной частоты вращения, направляют на корпус машины пучок излучения, измеряют мощ1594352

07

25 ность флуктуаций интенсивности отраженного излучения и судят о степени износа подшипников по величине измеренной мощности отличающийся тем, что, с целью повышения точности изменений, разделяют пучок излучения на два, направляют разделенные пучки на противоположные концы корпуса машины, расположенные вдоль оси ротора, последовательно принимают отраженные пучки излучения раздельно и совместно и судят о степени износа подшипников по величине информационного параметра — коэффициента корреляции

Р— Р,— Р2

2- Р Р где P — мощность флуктуаций интенсивности при совместйом приеме обоих пучков отраженно о излучения;

Р, Р. — мощности флуктуаций интенсивности раздельно принимаемых пучков излучения.

1594352

70 орпуса

UHbl

Составитель С. Грачев

Редактор Н. Бобкова Техред А. Кравчук Корректор Н. Ревская

Заказ 2821 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101