Способ диагностирования подшипников качения

 

„„5Q„„1809348 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я}ю 6 01 M 13!04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ции вращения подшипника под нагрузкой и измеренйя длительности кОнтактов между телами качения и кольцами, дополнительно измеряют электрическое сопротивление контактов, измеряют длительности контак(21) 4940646127 (22) 31 05.91 « (46) 15.04.93. Бюл. % 14 (72) B.Н. Билуха, А.А. Бобченко и А.В. Артемьев . (56) Авторское свидетельство СССР тов с сопротивлением ниже порогового знаМ 1171684, кл. С 0.1 М 13/04, 1983. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ (57) Использование: в машиностроении для чения, потом осуществляют селекцию контактов по длительности. По наличию контактов с дНительностью больше максимально допустимой судят о наличии дефекта в диагностирования подшипников Нри экс-. испытуемом подшипнике. Это повышаетдоплуатации и ремонте машин и механизмов, . стоверность контроля подшипников качеСущность: в способе, включающем опера- ния.5 ил.

Ф

Л

Ф

Изобретение относится к машинострое- .60-70 Ом, а переходное сопротивление сунф М-. нию, а именно к способам диагностирова- вующих токосьемников достигает велйчйй@ ния подшипников при эксплуатации и 10-20 Ом. С учетом приведенного обст<а,ремонте машин и механизмов;: ..: тельствапороговоесопротивлениевустррН-., ©

Цель изобретения — повышение досто- с гве, реализующем предложенный споС05 верности контроля подшипников за счет вы- установлено равным 100 Ом, Неучет эцмФ явления локальных дефектов, имеющих обстоятельства в прототипе может прив щ@ Q недопустимые размеры. (к тому, что не.будут выявлены поврежденЯя (д

В предлагаемом способе считается, что на деталях подшйпников, имеащих сопфо- фь. . контакт между взаимодействующими дета- . тивление, превышающее 1 Ом; - ::;. ::: (ф лями подшипника возникает в том случае;: Способ осуществляют следующим 06р9когда электрическое сопротивление контак- эом. тной зоны устанавливается ниже порогово- Предварительносмазанныйподшипник

ro значения, задаваемого в приводят во вращение под определениой нормативно-технической документации. Be- нагрузкой. Измеряют электрическое сопроличина порогового сопротивления устанав- тивление контактов, возникающих между ливается из следующих соображений. деталями вращающегося подшипника, ИзИзвестно, что электрическое сопротив-. меряют длительности контактов, имеющих ление чисто "металлического" контакта сопротивление ниже порогового значения. обычно не превышает 1 Ом. Однако, в ре- Осуществляют селекцию контактов по длиальных условиях поверхности металличе- тельности. Измеряютколичествоконтактов, ских тел всегда покрыты адсорбционными длительность которых больше максимально слоями ато«иов и молекул окружающей сре- допустимой. При этом, если имеются конды, окислами, имеющими сопротивление до такты по длительности превышающие мвк1809348 симально допустимое значение длительности — подшипник относят к неисправным.

На фиг. 2 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 3 и 4 проиллюстрирован принцип, на котором основано. измерение длительности контакта.

Устройство реализующее предлагаемый способ, содержит электрически соединенные контролируемый подшипник 1, токосъемник 2, источник напряжения 3, компаратор 4, измеритель длительности 5, опорный генератор 6, селектор длительности 7, счетчик количества контактов 8 и блок выбора длительности 9.

Источник напряжения представляет собой резистивный делитель напряжения, выдающий на выходе постоянное напряжение.

Компаратор собран на микросхеме

521 САЗ.

В измерителе длительности и счетчике количества контактов использованы микросхемы 155ИЕ6, Селектор длительности реализован на микросхемах серии 155.

В качестве опорного генератора применен генератор с кварцевой стабилизацией частоты, реализованный на микросхемах серии 155.

Блок выбора длительности представляет собой переключатель, выдающий уровень логической единицы для управления селектором длительности.

На фиг, 3 показано изменение величины проводимости G, равной 1/R, где R — электрическое сопротивление контактной эоны, а на фиг, 4 — импульс на выходе компаратора, Устройство работает следующим образом.

Импульсы опорного генератора 6 запускают источник импульсного опорного напряжения 3.

Этот источник формирует измерительные импульсы, которые одновременно подаются на контролируемый подшипник 1 через токосъемник 2 и на вход компаратора

4, а также опорные импульсы, которые поступают на второй вход компаратора. На стробирующий вход компаратора 4 поступают импульсы с опорного генератора 6, который обеспечивает синхронизацию компаратора с источником импульсного напряжения и выдает импульсы для работы измерителя длительности, При возникновении между деталями подшипника контактов сопротивление R резко падает и шунтирует выход "а" источника напряжения, связанный через токосъемник с подшипником и входом компаратора (см, фиг. 2). При этом величина напряжения на этом выходе уменьшается по сравнению с напряжением,.подаваемым непосредственно на второй вход компаратора (вход "в" на фиг. 2).

5 При прекращении контакта сопротивление увеличивается, соответственно увеличивается напряжение на входе "а" компаратора, связанного через токосъемник с подшипником. Компаратор 4 формиру"0 ет импульс, равный по длительности времени, в течение которого сопротивление контакта было ниже порогового значения (соответствующего величине 6 на фиг. 3).

Опорный генератор 6 формирует им"5 пульсы, необходимые для работы измерителя длительности, Измерителем длительности 5 измеряются длительности контактов;

С помощью блока выбора длительности

20 9 и селектора длительности 7 осуществляют селекцию контактов по длительности.

Счетчик количества контактов 8 регистрирует количество контактов, длительности которых больше максимально допустимой.

Достижение поставленной цели объясняется следующим.

Рассмотрим качение шара по поверхности внутреннего кольца подшипника (см. фиг. 5).

30 В соответствии с контактно-гидродинамической теорией смазки при вращении хорошо смазанного подшипника тела качения и кольца разделены от непосредственного взаимодействия масляным слоем. Однако

35 при перекатывании тела качения через поврежденный участок протяженностью S происходит разрыв масляной пленки и непосредственный контакт деталей, при котором электрическое сопротивление падает

40 ниже некоторого порогового значения (на фиг. 3 показано пороговое значение проводимости Gp).

При этом длительность контакта Топределяется по известной формуле:

Т—

50 где Я вЂ” размер поврежденного участка э направлении качения;

n — частота вращения внутреннего кольца;

Dp средний диаметр подшипника;

d® — диаметр тела качения, Следовательно, измерив длительность. контакта Т и зная геометрические данные контролируемого подшипника (dw, Dp) и частоту вращения (n), используя вышеприве1809348 денную формулу, можно определить размер дефекта или повреждения подшипника. С использованием приведенной формулы определяют и максимально допустимое значение длительности контакта: 5

Змд т.,—

1/2юп 0о где TM — максимально допустимое значение длительности контакта;

$мд — размер максимально допустимого повреждения подшипника.

Тем самым, по сравнению с прототипом повышается достоверность контроля. Это объясняется тем, что с помощью прототипа о техническом состоянии подшипника судят по общему количеству контактов и суммарной длительности указанных контактов, Однако из иллюстраций, приведенных на фиг.

1, видно, что используемые в прототипе параметры не позволяют оценить размеры локальных дефектов. А это является существенным недостатком прототипа, так как размер локального дефекта, как правило, является критическим параметром при диагностировании подшипников.

Пример исполнения предлагаемого способа:

1. Для диагностирования выбран подшипник типа 206, применяемый в авиационных двигателях, Согласно нормативно-технической документации для указанного подшипника размер дефекта не должен превышать 0,3 мм.

2. Предварительно смазанный маслом

MK-8 подшипник был установлен на испытательный стенд.

3. Собрали электрическую схему согласно фиг. 2.

Установили на компараторе пороговое сопротивление, равное 100 Ом. Указанная величина задана в нормативно-технической документации.

4. Подшипник привели во вращение с частотой 40 с, а наружное. кольцо нагрузи-1 ли усилием 100Н.

5. Измеряли электрическое сопротивление контактов.

На выходе компаратора получили длительности импульсов, равные длительностям контактов.

6. С помощью измерителя длительности

10 импульсов измерили длительности импульсов, равные длительностям контактов или, другими словами, длительности контактов.

7. При помощи селектора длительности и блока выбора длительности выделили кон15 такты с длительностями, большими установленной для данного типа подшипника в нормативной документации, т.е. более 0,1 мс. За время контроля счетчик количества контактов зарегистрировал наличие таких

20 контактов.

8. После демонтажа и разборки подшипника на внутреннем кольце обнаружена коррозионная раковина диаметром 0;5 мм, 25 Формула изобретения

Способ диагностирования подшипников качения, заключающийся в относительном вращении колец подшипника на

30 определенной частоте под нагрузкой и измерении длительности контактов между.телами качения и кольцами за время контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет

35 выявления локальных дефектов с недопустимыми размерами, дополнительно замеряют электрическое сопротивление контактов и измеряют длительности контак-, тов с электрическим сопротивлением ниже

40 порогового значения по нормативно-технической документации, осуществляют селекцию контактов по длительности и по наличию контактов с длительностью больше максимально допустимой судят о наличии

45 дефекта в испытуемом подшипнике.

18u .) 348

Фиг.1

1809348

Корректор,О.Кравцова

Составитель В.Билуха

Техред М.Моргентал

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1282 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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