Способ диагностики состояния подшипниковых узлов линейного шагового электродвигателя

 

Изобретение относится к электромашиностроению . Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса диагностики путем исключения разборки двигателя Для осуществления диагностики на фазу электродвигателя подают постоянное напряжение Величину тока выбирают такой, чтобы магнитная система была ненасыщена После подачи напряжения производят перемещение якоря двигателя до его срыва и замеряют усилие срыва. Затем по измеренной величине усилия срыва с помощью эталонной зависимости определяют величину износа подшипников скольжения линейного шагового электродвигателя 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 Н 02 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ i ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699251/07 (22) 20,04.89 (46) 07.10.91. Бюл. ¹ 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (72) В.В. Воскобойников, П.П,Усов, Э.Л.Семченко и Ю.Л.Шаповалов (53) 621.313.04 (088.8) (56) Воскобойников В.В., Емельянов И.Я., Усов П.П, и др, Прогнозирование ресурса элементов механизма СУЗ ядерных реакторов, Атомная энергия, 1987, т,62, вып, 1, с.

17 — 22. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ

ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ЛИНЕЙНОГО

ШАГОВОГО ЭЛ Е КТ РОД В И ГАТЕЛЯ

Изобретение относится к технологии диагностики электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Целью изобретения является снижение трудоемкости процесса диагностики путем исключения разборки двигателя, На фиг.1 показана конструкция одной фазы линейного шагового электродвигателя; на фиг.2 — зависимость усилия срыва от величины износа подшипников.

На фиг.1 обозначены полюсный наконечник 1; немагнитные материалы 2, подшипник 3, втулка 4 из магнитомягкого материала 4, кольцо 5.

Способ диагностики состояния подшипниковых узлов линейного шагового электродвигателя осуществляется следующим образом.,. Ж, 1683136 А1 (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения — снижение трудоемкости процесса диагностики путем исключения разборки двигателя. Для осуществления диагностики на фазу электродвигателя подают постоянное напряжение.

Величину тока выбирают такой, чтобы магнитная система была ненасыщена. После подачи напряжения производят перемещение якоря двигателя до его срыва и замеряют усилие срыва. Затем по измеренной величине усилия срыва с помощью эталонной зависимости определяют величину износа подшипников скольжения линейного шагового электродвигателя. 2 ил.

На фазу электродвигателя подают постоянное напряжение, т.е. обмотку фазы двигателя запитывают постоянным током.

Величину напряжения и соответственно значение тока выбирают таким, чтобы магнитная система была ненасыщена. Возникающий в цепи ток создает магнитное поле, которое вызывает боковое усилие, прижимающее якорь к подшипникам. Это боковое усилие возникает вследствие неизбежных технологических погрешностей изготовления элементов двигателя, принятых допусков при посадке подшипников в корпус двигателя, допусков изготовления подшипников и якоря двигателя. При коммутации фаз двигателя якорь получает поступательное перемещение, а зазоры в подшипниках обуславливают появление электромагнитных боковых сил притяжения якоря, что при"683136

40 водит к радиальному износу подшипников, При увеличении износа подшипников увеличиваееся смсщение Оси якоря Относительно оси полюсного наконечника статора (эксцентрисы1тет). Это приводит к увеличению силы бокового притяжения якоря и, соответственно, усилия срыва якоря, так как составной частью усилия срыва является сила трения якоря О подшипники, которая равна произведению силы бокового притяжения на коэффициент трения, После подачи напряжения производят перемещение якоря дви- àòå,ëÿ до его срыва и замеряют усилие срыва Р,р. Это усилие равно

Рср Рст,макс + тр1

ГДЕ Р т макс — Ма КСИМаЛЬНОЕ СтатИЧЕСКОЕ УСИлие фазы двигателя;

Ffp — сила трения, Ртр = 1тр 1 ч,ср, где ттр — коэффициент трения;

Рч, p — электромагнитная боковая сила в момент срыва, После подстановки

Рср = Рст. макс + тр Рч,ср

ВЕЛИЧИНЫ Рст,макс И Рч,ср ВСЛЕДСТВИЕ ИЗнашивания подшипников и вызванного им увеличения эксцентриситета также растут.

Р«> Рср в основном 05УслОВлен Ростом P>,ср и. следовательно, силы треньи, Таким образом, между величиной износа подшипников

1 и Рс;-, имеешься взаимно-однозначное соответствие. -,.e лмеет . место зависимость

Р,р =- т(1). Поэтому можно для принятого постоянного напряжения, подаваемого на обмотку, построить эталонную зависимость

Рср "= f(i). Эта эталоннаЯ зависимОсть может быть определена либо расчетным, либо экспериментальным методом.

Усилие срыва можно измерять различными методами, Например, к якоою двигателя укрепляют трос, к тросу укрепляют динамометр, с помощью лебедки или других технических средств производят перемещение якоря до срыва и с помощью динамометра Опоеделя1от усилие cpbl88 Гочно также к тросу укрепить упругую пластину, на пластину наклеить тензометрический датчик и показания датчика фиксировать, например, с помощью осциллографа или осуществлять запись срывного усилия на шлейфовый осциллограф.

По измеренной величине Рср с помощью эталонной зависимости определяют величину износа i. Измерение Р р производят при горизонтальном либо вертикальном. либо другом положении двигателя. При этом при Определении Р,р учитывают величину силы тяжести якоря или ее составляющи

Пример. Определяется износ подшипников скольжения линейного шагового электродвигателя, который отработал в составе исполнительного механизма четыре года. Электродвигатель имел следующие размеры: внутренний диаметр полюсного наконечника 29 мм; наружный диаметр якоря 28 мм; ширина магнитных проставок полюсного наконечника 22 мм; ширина магнитных проставок якоря 22 мм; ширина немагнитных проставок полюсного наконечника 6 мм; ширина немагнитных проставок якоря 6 мм; число магнитных проставок на одной фазе 5; число витков обмотки одной фазы 1920; подшипники изготовлены из волокнистого углеграфитового материала, пропитанного пироуглеродом.

Перед установкой двигателя на исполнительный механизм была определена эталонная зависимость усилия срыва от износа подшипников. Эта зависимость определялась следующим образом.

На одну фазу двигателя при неизношенных подшипниках (эксцентриситет равен нулю) подавали напряжение постоянного тока 18 9 В и определяли усилие срыва якоря, Оно оказалось равным 3,9 кгс (39 Н), Производили разборку двигателя и расточку всех его подшипников на 0,1 мм. После этого производили сборку двигателя и приработку подшипников скольжения в течение

100 ходов якоря (ход — 100 мм). Далее на одну фазу двигателя подавалось напряжение 18,9 В и определялось усилие срыва якоря, Оно оказалось равным 5,3 кгс (53 Н).

Затем укаэанные действия повторялись еще четыре раза, при этом в последний раз подшипники расточили на 0,05 мм.

По данным измерений строили график эталонной зависимости усилия срыва от величины износа, При этом величина износа принималась равной величине расточки подшипников (фиг,2).

После этого все подшипники двигателя были заменены на новые из такого же материала и после четырех лет эксплуатации определяли напряжение постоянного тока

U =-18,9 В, производили перемещение якоря до его срыва и измеряли усилие срыва. усилие срыва оказалось равным 6,8 кгс. По графику эталонной зависимости (фиг.2), по замеренному усилию срыва определяли износ i = 0.19 мм.

Для проверки достоверности методики двигатель был разобран и износ подшипников был измерен непосредственно способом путем прямого измерения диаметров подшипников в нескольких местах. При этом фактическая величина износа колебалась от 0,19 до 0,2 мм, Таким образом, вели1683136 чина ошибки лежит в пределах погрешности измерений.

Предложенный способ позволяет повы- сить эффективность диагностики подшипниковых узлов линейных шаговых 5 электродвигателей за счет исключения разборочных и сборочных операций и операций, связанных с непосредственным измерением величины износа подшипников. 10

Формула изобретения, Способ диагностики состояния подшипниковых узлов линейного шагового электродвигателя, по которому определяют

15 величину износа в подшипниках скольжения якоря двигателя, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса диагностики путем исключения разборки двигателя, подают постоянное напряжение на фазу двигателя, производят перемещение якоря двигателя до его срыва, измеряют усилие срыва и по эталонной зависимости усилия срыва от величины износа при поданном постоянном напряжении определяют величину износа, при этом постоянное напряжение выбирают соответствующим ненасыщенной магнитной системе двигателя.

1683136

o,ю

Фиг. 2

Составитель Ф. Подольская

Редактор Л. Гратилло Техред М.Моргентал Корректор M. Максимишинец

Заказ 3420 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

Производственно-издател ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101