Устройство для оценки долговечности подшипников качения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для оценки долговечности подшипников качения . Цель изобретения - повышение достоверности оценки долговечности подшипников качения. Внутреннее кольцо вращающегося контролируемого подшипника 1, установленное на токопроводящем валу 2, электрически соединено с токосъемников 4. Наружное кольцо подшипника 1, закрепленное в токопроводящем корпусе 3, электрически соединено с токосъемником 5. Конденсатор 6 одним из выводов соединен с токосъемником 5, а другим - с подвижным контактом выключателя 7, неподвижный контакт которого соединен с токосъемником 4. Катушка индуктивности 8 одним из выводов соединена с неподвижным контактом 9 переключателя 10 сопротивления 11 одним из выводов соединено с неподвижным контактом 12 переключателя 10, катушка индуктивности 8 и сопротивление 11 вторыми выводами соединены с токосъемником 4. Подвижный контакт переключателя 10 соединен в последовательную цепь с блоком питания 13, блоком отсчета 14 и токосъемником 5. Устройство позволяет повысить достоверность оценки долговечности путем учета амплитуды флуктуации толщины смазочной пленки. 1 ил. 14 (Л С о ю vj О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 6 01 M 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М р (21) 4706145/27 (22) 15.06,89 (46) 15р11,91.бюл.¹ 42 (71) Московский институт приборостроения (72) В.Я.Варгашкин и С,Ф.Корндорф (53) 621.822.6:658.562.012,7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №

1002873, кл. 6 01 М13/04,,1981.

Авторское свидетельство СССР ¹

195179, кл, 6 01 М 13/04, 1967. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ДОЛГО-.

ВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для оценки долговечности подшипников качения, Цель изобретения — повышение достоверности оценки долговечности подшипников качения. Внутреннее кольцо вращающегося контролируемого подшипника 1, установленное на токопроводящем

Ы2 1691701 А1 валу 2, электрически соединено с токосъемников 4; Наружное кольцо подшипника 1, закрепленное B токопроводящем корпусе 3, электрически соединено с токосъемником 5, Конден,".атор 6 одним из выводов соединен с токосъемником 5, а другим — c подвижным контактом выключателя 7, неподвижный контакт которого соединен с токосъемником 4. Катушка индуктивности 8 одним из выводов соединена с неподвижным контактом 9 переключателя 10 сопротивления 11 одним из выводов соединено с неподвижным контактом 12 переключателя 10, катушка индуктивности 8 и сопротивление 11 вторыми выводами соединены с токосъемником 4. Подвижный контакт переключателя

10 соединен в последовательную цепь с блоком питания 13, блоком отсчета 14 и токосъемником 5. Устройство позволяет повысить достоверность оценки долговечности путем учета амплитуды флуктуаций толщины смазочной пленки. 1 ил.

1691701

И зобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для

Оценки долговечности подшипников качения.

Цель изобретения —. повышение достоВерности оценки долговечности подшипниов качения путем учета амплитуды луктуаций толщины смазочной пленки.

На чертеже представлена схема устройтва.

Внутреннее кольцо контролируемого одшипника 1 установлено на токопроводяем валу 2, В зависимости от конкретных, словий работы подшипника контроль мо кет осуществляться при вращении вместе с валом внутреннего кольца подшипника, ли бо при вращении с корпусом наружного, кольца, либо при вращении обоих колец подшипника в различных направлениях.

Любой из выбранных вариантов вращения не изменяет заявки по существу, Для опре деленности вращающимся показано внутреннее кольцо- при неподвижном наружном, Наружное кольцо подшипника 1 через токопроводящий корпус 3 соединено электрически с токоподъемником 4, Внутреннее кольцо подшипника через токопроводящий вал 2 соединено электрически с токосъемником 5. Конденсатор 6 одним из выводов соединен с токосьемником 4, а другим — с подвижным контактом выключателя 7, не(, подвижный контакт которого соединен с то косъемником 5. Катушка 8 индуктивности одним из выводов соединена с неподвижным контактом 9 переключателя 10, Сопротивление 11 одним из выводов соединено с неподвижным контактом 12 переключателя

10, Катушка 8 индуктивности и сопротивление 11 вторыми выводами соединены с токосъемником 5. Подвижный контакт переключателя 10 соединен в последовательную цепь с блоком 13 питания, блоком отсчета 14 и токосъемником 5, В исходном положении контакты выключателя 7 замкнуты, а подвижный контакт переключателя 10 замкнут с неподвижным контактом 12. При этом к КоН тролируемому подшипнику 1 через токопроводящие вал 2 и корпус 3 посредством токосьемников 4 и 5 подключены параллельно две последовательные цепи: первая из них — блок 14 отсчета, блок 13 питания, подвижный контакт переключателя 10, неподвижный контакт 12 переключателя 10, сопротивление 11, вторая цепь — конденсатор 6, замкнутые контакты выключателя 7.

Если сопротивление подшипника вследствие колебаний толщины смазочной пленки превышает среднее зна ение, конденсатор 6 заряжается от блока 13 питания по цепи; блок 13 питания — подвижный контакт переключателя 10 — неподвижный кон5 такт 12 переключателя 10 — сопротивление

11 — замкнутые контакты выключателя 7— конденсатор 6 — блок 14 отсчета — блок 1 питания, Постоянная времени заряда конденса10 тора равна

t>=R1С, (1) где С вЂ” емкость конденсатора;

R1 — активное сопротивление цепи заряда.

15 Если сопротивление подшипника вследствие колебаний толщины смазочной пленки ниже среднего, конденсатор разряжается через сопротивление подшипника по цепи: конденсатор 6 — замкнутые контак20 ты выключатели 7 — токосъемник 4 — токопроводящий вал 2 — подшипник 1 токопроводящий корпус 3 — конденсатор 6.

Постоянная времени разряда конденсатора изменяется с течением времени t u

25 составляет

<2 (т)= 2() © (2) где Rz(t) — сопротивление цепи разряда.

Удельное электрическое сопротивление смазочного материала достигает 10 Ом м.

30 Поэтому образование смазочной пленки толщиной всего в несколько микрометров приводит к тому, что сопротивление смазочной.пленки, а следовательно, и всего подшипника превосходит тысячи Ом.

35 Пренебрегая сопротивлением проводников, контактным сопротивлением в местах сопряжения токосьемников 4 и 5 с валом 2 и корпусом 3, а также металлических деталей подшипника, можно считать, что сопро40 тивление цепи разряда Rz(t) представляет собой флуктуирующее с течением времени сопротивление смазочной пленки Йф), спедовательно, постоянная времени равна

tz(t)= R<(t) С, (3)

Если постоянные времени г и г2 больше максимального периода Т

t 1 >Т ()

rg)T (5) в спектре колебаний толщины смазочной пленки, конденсатор не успевает подэаряжаться или разряжаться, т.е. íà его. обкладках поддерживается постоянное напряжение

U-E-Ralo где Š— напряжение блока 13 питания; ! О1 — среднеинтегральное значение тока, индицируемое блоком 14 отсчета;

1691 )1

Rs — сопротивление схемы за вычетом сопротивления Rn(t) контролируемого подшипника 1.

Так как конденсатор 6 не подзаряжается и не разряжается, то весь ток I0i протека- 5 ет через подшипник л о1 ь ар1 о о о

= — — -jb„(t>dt = (е-tрR )С, о

10 (7) з >Т, (10) то при отклонениях (увеличениях или уменьшениях) сопротивления подшипника

Rn(t) от среднего значения Rp ток в цепи соответственно уменьшается или увеличи- 50 вается, что приводит к появлению ЭДС индукции катушки 8 индуктивности, стремящейся согласно правилу Ленца скомпенсировать изменение тока, т.е. на контролируемом подшипнике 1 поддерживается ток I02, равный постоянному току, который протекал бы через контролируемый под- . шипник 1 при отсутствии флуктуаций сопроти вл ения Rn(t)=const=Rp. Этот ток где т — постоянная времени отсчетного устройства 14; 15

Gn(t) — функция проводимости подшипника;

G0 — средняя проводимость подшипника.

Таким образом, подшипник при выпал- 20 нении (4) и (5) подключен в схему источника напряжения, в которой показания блока 14 отсчета определяются средней проводимостью смазочной пленки

1 25

6о е7 (8)

При переключении переключателя 10 и выключении выключателя 7 контролируемый подшипник 1 через токопроводящий . вал 2 и токопроводящий корпус 3 посредст- 30 вом токосъемников 4 и 5 подключен в последовательную электрическую цепь, содержащую блок 14 отсчета, блок 13 питания, подвижный контакт переключателя 10, неподвижный контакт 9 переключателя 10, 35 катуш ку 8 и ндукти в ности.

Постоянная времени такой схемы, содержащей индуктивность I, тз (t) =

L (9) 40 где Rz(t) — активное сопротивление схемы.

Если постоянная времени тз больше максимального периода Т в спектре флуктуаций сопротивления подшипника

45 индицируется отсчетным устройством 14 и равен о R4 ° (" 2)

Е !

02

При отсутствии флуктуаций толщины, а следовательно, и сопротивления смазочной пленки, средняя проводимость Gp и среднее сопротивление Rp связаны соотношением

GpRо . 1 ° (13)

При наличии флуктуаций толщины (сопротивления) смазочной пленки эта зависимость нарушается. Например, если флуктуирующее сопротивление содержит постоянную Rp и гармоническую с амплитудой Кю и частотой уу составляющие

Rn(t)=Rp+R>0 conswt, (1 4) то средняя проводимость определяется формулой ль

"о= l г g tl 5 а +а СолыВ „Яг аг

n " (> > 10

Умножив (17) на Rp имеют

1 боло à — -ут

9 1 =m (16) где m — коэффициент модуляций сопротивления (16), m = (17)

Ro

При m 0 (если m=0 сопротивление постоянно) части выражения (18) больше единицы

GpRp>1 (18)

Приведенный пример показывает, что отклонение GoRp от (15) может служить мерой для оценки амплитуды колебаний сопротивления, процесс флуктуаций которого носит случайный характер. Коэффициентами Ro и R10 моДели (14),.найДенными согласно (8}, (12), (16) и (17), можно пользоваться для оценки минимальных и максимальных значений сопротивления.

Из (1 3} — (18) следует, что при отсутствии флуктуаций сопротивления (Rn(t)-Ro}, у также при равенстве сопротивлений R4 и ® которого добиваются предварительной ру!

02

Е (11) о+84 где R4 — активное сопротивление данной схемы за вычетом среднзго сопротивления

Rn(t) контролируемого подшипника 1.

Таким образом, подшипник при выполнении условия (10) подключен в схему источника тока, в которой показания огсчетного устройства 14 определяются средним сопротивлением контролируемого подшипника 1

1691701

Составитель В.Грифова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор И,Касарда

Заказ 3922 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 гулировкой сопротивления 11, показания Io> и 102 отсчетного устройства 14 совпадают.

Если сопротивление смазочной пленки флуктуирует и процесс флуктуаций, стационарен за время измерений(т.е. статистические 5 характеристики флуктуирующего сопротивления при измерениях 1щ и !о неизменны),, го

los < !о . (19) причем, чем большее уменьшение пока- 10 заний отсчетного устройства 14 при измере, нии тока!о по сравнению с показаниями lo1 тем больший разброс мгновенных значений флуктуирующего сопротивления относи, тельно среднего значения, тем большей 15 оценивается амплитуда его колебаний.

Учитывая связь сопротивления и толщи ны смазочной пленки, с долговечностью можно сделать вывод о том, что чем больше ток I02 и меньше разность lo1-lo, тем боль- 20 шее среднее сопротивление и меньше амп, литуда колебаний сопротивления, тем, больше средняя толщина смазочной пленки и меньше амплитуда ее колебаний и тем выше долговечность подшипника. Наобо- 25 рот, чем меньше ток Im и больше разность

- lo1-lm, тем меньше среднее сопротивление, и больше амплитуда колебаний сопротивления, тем меньше средняя толщина смазочной пленки и больше амплитуда ее колебаний, и тем ниже долговечность.

Учет амплитуды колебаний толщины смазочной пленки позволяет повысить достоверность оценки долговечности подшипника.

Формула изобретения

Устройство для оценки долговечности подшипников качения, содержащее последовательно соединенные первый токосъемник, блок отсчета и блок питания, а также второй токосъемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки путем учета амплитуды флуктуаций толщины смазочной пленки, оно снабжено конденсатором, катушкой индуктивности, сопротивлением, выключателем и переключателем, причем конденсатор одним выводом соединен с первым токосъемником, а другим — с подвижным контактом выключателя, неподвижный контакт которого подключен к второму токосъемнику и к первым выводам сопротивления и катушки индуктивности, вторые выводы которых подключены к неподвижным контактам переключателя, подвижный контакт которого соединен с блоком питания.