Устройство для измерения спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника

 

Использование: машиностроение, подшипниковая промышленность, оценка технического состояния радиально-упорных шарикоподшипников и их диагностирование по спектральным характеристикам. Сущность изобретения: устройство содержит: вибропреобразователь (3), усилитель (4), анализатор спектра (5), двухкоординатный самописец (10); генератор пилообразного напряжения (6), преобразователь напряжение - частота (7), блок формирования амплитудно-частотной характеристики (8) и делитель (9). 4 ил. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, Я2„„1810780 А1 (5!)5 G 01 M 13/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " .. " "/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г (21) 4954131/27 (22) 27.06.91 (46) 23.04.93. Бюл. М .15 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) Е. E.×ààäàåâà, Ю.А.Григорьева, Д.B.ßêîâëåâ и В.И.Пикунов (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1418541, кл. G 01 М 13/04, 1988.

Авторское свидетельство СССР

М 890109, кл. G 01 M 13/04, 1981, Авторское свидетельство СССР

М 363010, кл. G 01 M 13/04, 1973.

2 (54) УСТРОЙСТВО .ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСЕВОЙ ВИБРАЦИИ ШАРИКОПОДШИПНИКА (57) Использование: машиностроение, подшипниковая промышленность, оценка тех-. нического состояния радиально-упорных шарикоподшинников и их диагностирование по спектральным характеристикам.

Сущность изобретения: устройство содержит: вибропреобразователь (3), филитель (4), анализатор спектра (5), двухкоординатный самописец (10); генератор пилообразного напряжения (6), преобразователь напряжение — частота (7), блок формирования амплитудно-частотной характеристики (8) и делитель (9). 4 ил.

1810780

Изобретение относится к машиностроению и может быть. использовано в подшипниковой промышленности для оценки технического состояния шарикоподшипников.

Цель изобретения — повышение точности измерения спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема измерительного стенда; на фиг, 3— расчетная модель механической системы измерительный стенд — исследуемый подшипник; на фиг. 4 — принципиальная схема блока формирования АЧХ, Устройство для измерения спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника (ф.иг. 1) содержит измерительный стенд 1 с установленным на нем исследуемым подшипником 2 и вибропреобразователь 3 с осью чувствительности, ориентированной вертикально, закрепленный на неподвижном узле подшипника, подключенный через виброусилитель 4 к первому входу анализатора 5 спектра. Устройство также включает последовательно соединенные генератор 6 пилообразного напряжения, преобразователь 7 напряжение — частота, блок 8 формирования АЧХ и делитель 9, а также двухкоординатный самописец 10, причем выход генератора 6 пилообразного напряжения подключен также к входу Х самописца 10, а выход преобразователя 7 напряжение — частота подключен к второму входу (входу

"внешний гетеродин") анализатора 5 спектра, выход которого подключен к второму входу делителя 9. Выход делителя 9 подключен к входу Y самописца 10.

Измерительный стенд 1 (фиг. 2) состоит из корпуса 11,. ротора 12 с вертикальной осью вращения 00 установленного на опо1 рах, одна из которых — сферический аэродинамический подшипник 13, а другая— исследуемый подшипник 2, оправки 14, в которой размещено неподвижное кольцо исследуемого подшипника, подвижное кольцо которого связано с ротором 12, нагружающего устройства. взаимодействующего с оправкой 14 и индикатором 15, двигателя 16 и блока питания 17.

Нагружающее устройство включает -в себя стакан 18; связанный через упругий элемент 19 с оправкой 14, а также гайку 20, перемещающую стакан 19.

При исследовании вибрации механическую систему измерительный стенд — исследуемый подшипник можно рассматривать как двухмассовую цепную колебательную систему, представленную на фиг, 3. в кото20 роперемещений, виброскорости и виброускорений масс mi и m2 соответственно;

F — внешнее суммарное возмущение.

Блок 8 формирования АЧХ (фиг. 4) представляет собой аналоговую модель механи30 ческой системы измерительный стенд— исследуемый подшипник, описываемой си35 подшипника в соответствии с первым урав40 нением системы (1), а операционные усилители Оз, 07 моделируют динамические свойства ротора 12 измерительного стенда согласно второму уравнению системы (1).

На вход операционного усилителя D2 под45 аются сигналы, пропорциональные силам, штабируемые с помощью сопротивлений

R4, R5, R5 R7 согласно слагаемым первого уравнения системы (1). Аналогично, с по50 мощью сопротивлений Ra, Rg, R», Ri2 вво55 сигнала

10 рой массы mi и п12 моделируют инерционные свойства оправки 14 и ротора 12, жесткостные параметры, С1, Сг и Сз характеризуют свойства упругого элемента

18, исследуемого подшипника 1 и сферической аэродинамической опоры 13 соответственно. Коэффициенты демпфирования hi, пг и пз характеризуют диссипацию энергии при движении инерционных элементов за счет сопротивления окружающей среды и определяются при предварительных испытаниях измерительного стенда.

Рассматриваемая система описывается системой дифференциальных уравнений

miXi + (hi + йг) Xi + (С1+ Сг) Х1- йгХгСгХ2= F

m2X2+ (h2+ h3) Х2+ (С2+ Сз) Х2 - h2X1C2Xi = -F, ®

° r Of > ° где Xi, Хг, Xi, Хг, Xi, X2 — обобщенные координаты, характеризующие амплитуды вибстемой дифференциальных уравнений (1), и выполнен на операционных усилителях Di, Ог, 03, 04, 05, 05, 07, 0â, Îg. Создание модели производится в соответствии с общепринятой методикой.

Операционные усилители D2, 05 моделируют динамические свойства оправки 14 действующим на оправку подшипника, масдится масштабирование сил второго уравнения системы (1).

Операционные усилители Ог, 05, Îs, 07 выполняют функции интегрирования. Операционные усилители Di, D4, D5, Ов, Dg являются инверторами и изменяют знак

Входной сигнал в блоке 8 подается на операционный усилитель 01 через сопротивление Ri и на операционный усилитель

1810780

Dz через сопротивление Вэ и усиливается цепочкой операционных усилителей D1 — Dg в соответствии с созданной моделью системы измерительный стенд — исследуемый подшипник.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исследуемый подшипник 2 устанавливают в оправку 14, После этого гайкой 20 поднимают стакан 19 и устанавливают подшипник 2 с оправкой 14 в вертикальном положении на ротор 12. Затем, вращая гайку 20 путем перемещения стакана 19, устанавливают заданную величину осевой нагрузки на подшипник 2. Эту величину контролируют по индикатору 15, Двигатель 16 создает требуемую частоту вращения ротора 12. С помощью вибропреобразователя 3 измеряют сигнал осевого виброускорения механической системы измерительный стенд — исследуемый подшипник, Сигнал с вибропреобразователя 3, усиленный в виброусилителе 4, поступает на информационный вход анализатора 5 спектра.

Генератор 6 формирует пилообразное напряжение, параметры которого задают режим исследования: время нарастания пилы определяет время анализа спектра вибросигнала, начальная амплитуда начальную частоту анализа, скорость нарастания — частотный диапазон анализа.

Сигнал пилообразного напряжения с генератора 6 подается на преобразователь

7 напряжение — частота, с выхода которого сигнал с фиксированной амплитудой и линейно возрастающей частотой поступает на второй вход (вход "внешнего гетеродина") анализатора 5 спектра, изменяя его настройку по частоте, в результате чего на выходе анализатора 5 спектра формируется сигнал, пропорциональный амплитуде гармоники вибросигнала на данной частоте, С выхода преобразователя 7 напряжение — частота сигнал с фиксированной амплитудой и линейно возрастающей частотой поступает также на вход блока 8 формирования АЧХ, который изменяет амплитуду фиксированного сигнала в соответствии с законом (амплитудно-частотной характеристикой), заложенным в аналоговую модель механической системы измерительный стенд — исследуемый подшипник. Выходным сигналом блока 8 является напряжеФормула изобретения

Устройство для измерения спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника, . содержащее

25 испытательный стенд, включающий корпус, ротор с вертикальной осью вращения, установленный на опорах, одна из которых— сферический аэродинамический подшипник, а другая — исследуемый подшипник, 30 выправку, в которой размещено неподвижно кольцо исследуемого подшипника, подвим. ное кольцо которого сочленено с ротором, нагружающее устройство, вэаимодействую35

45

5

20 ние, пропорциональное амплитуде колебаний неподвижного кольца подшипника 2.

С выхода блока 8 формирования АЧХ сигнал поступает на первый вход делителя

9, на второй вход которого поступает сигнал с выхода анализатора 5 спектра. Делитель 9 осуществляет коррекцию сигнала с анализатора 5 спектра путем деления его на сигнал с блока 8 формирования АЧХ. В результате на выходе делителя 9 получается скорректированный сигнал осевой вибрации подшипника без влияния динамических свойств измерительного стенда. Этот сигнал подается на вход Y индикатора (самописца) 10, на вход Х которого подается сигнал с генератора 6 пилообразного напряжения, и на. индикаторе 10 строится скорректированный спектр осевой вибрации исследуемого подшипника. щее с оправкой, и последовательно соединенные вибропреобразователь, размещенный на оправке, усилитель и аналиэатор спектра, а также двухкоординатный самописец, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения спектральных характеристик осевой вибрации шарикоподшипника, оно снабжено последовательно соединенными генератором пилообразного напряжения, преобразователем напряжение- частота, блоком формирования амплитудно-частотной характеристики и делителем, второй вход которого подсоединен к выходу анализатора спектра, а выход — к входу Y двухкоординатного самописца, вход Х которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, причем второй вход аналиэатора спектра соединен с выходом преобразователя напряжение — частота.

1810780

1810780

Редактор

Составитель А.Сергеев

Техред М. Моргентал Корректор М.Максимишинец

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

Заказ 1441 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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