Способ ускоренных ресурсных испытаний электродвигателей

 

Сущность изобретений: создают форсированный режим путем динамического воздействия на опоры электродвигателя гироскопическими силами, создаваемыми принудительным знакопеременным угловым движением ротора электродвигателя. Благодаря тому, что испытания в форсированном режиме проводят циклически, скорость принудительного движения на каждом цикле изменяют до достижения уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне частот значения, соответствующего предельной нагрузке на опоры электродвигателя, между смежными циклами измеряют уровень вибрации в звуковом диапазоне частот в форсированном и эксплуатацинном режимах и по соотношению этих уровней определяют коэффициент ускорения на каждом цикле, по длительности цикла и коэффициенту ускорения рассчитывают частичный ресурс работы электродвигателя, при равенстве коэффициентов ускорения предшествующего и последующего циклов испытаний прекращают, а затем проводят индивидуальное прогнозирование, определяя общий ресурс как сумму частичных ресурсов . 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (f 1) (sf>s Н 02 К 17/32, 6 01 M 15/00, 13/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 2 (21) 4902526/07 ванном режиме проводят циклически, ско(22) 14.01.91 рость принудительного движения на каж(46) 23.05.93, Бюл. М 19 дом цикле изменяют до достижения уровня (71) Ленинградский институт авиационного вибрации в ультразвуковом диапазоне часприборостроения... тот значения, соответствующего предель-. (72) Г.В.Нежданов, Т.В.Фарафонова, А,К.Яв- ной нагрузке на опоры электродвигателя, ленский и К.Б.Егоров... между смежными циклами измеряют уро(56) SU М 1495652, - . вень вибрации в звуковом диапазоне частот кл. 6 01 M 15/00, 1986. в форсированном и эксплуатацинном режиSU % 1462140, . мах и по соотношению этих уровней опрекл. G 01 M 15/00, 1986. деляют коэффициент ускорения на каждом .. (54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ РЕСУРСНЫХ цикле, по длительности цикла и коэффициИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ентуускорения рассчитывают частичный ре(57) Сущность изобретения: создают форси- сурс работы электродви гател я, при рованный режим путем динамического воз- равенстве коэффициентов ускорения пред- . действия на опоры электродвигателя шествующего и последующего циклов испытироскопическими силами, создаваемыми - таний прекращают, а затем проводят принудительным знакопеременным угло- индивидуальное прогнозирование, опредевым движением ротора электродвигателя. ляя общий ресурс как сумму частичных ре- .

Благодаря тому, что испытания в форсиро- сурсов. 3 ил.

I»

Изобретение относится к способам про, ведения ускоренных ресурсных испытаний электродвигателей и может быть использовано для сокращения времени испытаний, приближения условия испытаний к эксплуатационным и индивидуального прогнозирования ресурса работы электродвигателей с длительным ресурсом работы.

На фиг,1 представлена функциональная ) схема для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 приведены графики изме- С) нения скорости принудительного углового движения (а) электродвигателя, создаваемой нагрузки (б), общего уровня вибрации в ультразвуковом (в) и звуковом (г) диапазонах частот в пределах нескольких циклов испытаний, На фиг,3 изображены экспериментальные графики изменения коэффициента ускорения для двух типов электродвигателей ЭД вЂ” 1(а) и ЭД вЂ” II (б) в зависимости от номера цикла.

Установка (фиг.1) содержит испытуемый электродвигатель 1, который с помощью

Цель изобретения — сокращение времени испытаний, приближение условий испытаний к эксплуатационным и обеспечение возможности индивидуального прогнозирования и сохранения работоспособности исследуемых объектов.

1817200 кронштейна 2 соединен с приводом 3 принудительного знакопеременного углового движения таким образом, чтобы ось собственного вращения ротора электродвигателя

1 была ориентирована перпендикулярно оси привода 3. На испытуемом электродвигателе 1 в зоне установки опор 4.1 и 4.2 закреплены вибропреобразователь 5 звуко. вого диапазона частот и вибропреобразователь 6 ультразвукового диапазона частот, оси чувствительности которых ориентированы в радиальном направлении к опорам

4.1 и 4,2. Выход преобразователя 5 соединен со входом измерителя 7 вибрации звукового диапазона частот, а выход вибропреобразователя 6 ультразвукового диапазона частот соединен через фильтр 8 верхних частот со входом высокочастотого вольтметра 9. В качестве привода 3 может быть использован злектродинамический возбудитель угловых колебаний типа МКП 8 (4), В качестве вибропреобразователя 5, 6 стандартные пьезоакселерометры КД91, измерителя 7 — $ М211, фильтра 8 — фильтр типа 01014, вольметра 9 — селективный вольтметр В 6 — 9 (5).

Способ ускоренных испытаний осуществляется следующим образом.

Испытуемый электродвигатель 1 устанавливается в условия, соответствующие эксплуатационным M задается собственное вращение его ротора. При достижении номинального режима собственного вращения ротора измеряются начальный уровень вибрации а» в звуковом диапазоне частот с помощью вибропреобразователя 5 и измерителя 7 вибрации, а также начальный уровень вибрации О, в ультразвуковом диапазоне частот с помощью вибропреобразователя 6, фильтра 8 и вольтметра 9.

Электродвигатель 1 соединяют с помощью кронштейна 2 с приводом 3 и задают знакопеременное угловое движение вокруг оси, перпендикулярной оси собственного вращения ротора электродвигателя 1, плавно изменяя угловую скорость привода 3 до момента достижения уровня вибрации электродвигателя в ультразвуковом диапазоне частот заданного значения, контролируемого по вольтметру 9, соответствующего предельной нагрузке на опоры 4.1 и 4.2 электродвигателя 1. Нагрузка Р на опоры связана со скоростью принудительного углового движения корпуса электродвигателя соотношением (6):

Р=Kmg

ЭQN (1) где kmg — статическая нагрузка на опоры, обусловленная весом ротора(К < 1);

Д - момент инерции ротора;

Й- собственная частота вращения; в — угловая скорость принудительного вращения корпуса электродвигателя; — расстояние между опорами.

После достижения предельного значения нагрузки Рпред на опоры 4.1 и 4.2 фиксируют начальную угловую скбрость а, (фиг.2,a) принудительного знакопеременного движения, включают привод 3, после чего

"0 измеряют уровень вибрации в звуковом диапазоне частот при воздействии знакопеременного принудительного углового движения арф. Коэффициент ускорения определяют иэ соотношения

+а где g = 9,8 м/с — ускорение свободного

2 падения;

i — номер цикла испытаний.

20 Затем начинают циклические ускореннце испытания. При заданной начальной скорости углового принудительного движения на опоры 4.1 и 4.2 электродвигателя.1 действуют гироскопические силы (фиг.26), опреде25 ляемые выражением (1), которым соответствует заданный уровень вибрации

U< e ультразвуковом диапазоне частот (фиг.2,в), контролируемый с помощью вибропреобразователя 6, фильтра 8, вольтметра 9.

Изменяя направление принудительного углового движения с помощью привода 3, создают циклы форсированного режима длительностью Tyl при изменении нагрузки

35 от Р = (Kmg + — — ) до P = (Kmg " — — ). ) Иах Ив

Через некоторое число циклов, составляющих промежуток времени Ту (фиг,2), вследствие повышения вибрации в звуковом диапазоне частот (фиг.2,г), являющейся одной из основных причин разрушения опор

4.1 и 4.2 электродвигателя, изменяется нагрузка (фиг,2,6) на опоры 4.1 и 4.2, что контролируется по превышению уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне час45 тот заданного значения Uo (фиг,2,в), что свидетельствует о необходимости изменения скорости принудительного углового движения. При этом необходимо измерить в единицах виброускорения уровень вибрации в звуковом диапазоне частот при действии принудительного углового движения а1ф и в эсплуатационном режиме работы электродвигателя 1 а1э при отключенном приводе

3, изменив его скорость (фиг.2,а) таким образом, чтобы уровень вибрации в ультразвуковом диапазоне частот не превысил заданного значения Uo (фиг.2,в). Коэффициент КУ1 ускорения испытаний за время ТУ1 рассчитывается по формуле (2) по вибро1817200 ускорениям а1ф и а1э. Продолжают циклическое знакопеременное воздействие при изменной скорости углового принудительного движения до момента Ту, соответствующего изменению нагрузки (фиг,2,6), контролируемого по превышению уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне частот заданного значения LL (фиг.2,в). После этого снова измеряют уровень вибрации в .звуковом ди-. апазоне частот в соответствующих режимах а2ф и age, рассчитывают коэффициент ускорения Ку2 по формуле и частичный ресурс

Тэ2чэст в эксплуатационном режиме, Затем изменяют снова скорость принудительного углового движения и продолжают испытания. Ускоренные испытания проводят в течение нескольких циклов.

Экспериментально установлено, что вследствие приработки элементов электродвигателей, малого изменения вибрации в звуковом диапазоне частот в эксплуатационном режиме и других факторов коэффициент ускорения на первых циклах испытаний изменяется нестабильно, но через несколько циклов коэффициент ускорения при предлагаемом способе стабилизируется и в дальнейшем изменяется незначительно (фиг.3). 8следствие этого, после того цикла, на котором коэффициент ускорения равен коэффициенту на предыдущем цикле (или отличается с погрешностью не более 5%) испытания можно прекратить. Затем проводится индивидуальное прогнозирование ресурса работы электродвигателя путем определения частичного . Тэ!част = Kyl Tyl и полного ресурса работы электродвигателя в эксплуатационных условиях

Т= Кl Tl, l=1 где Kyl — коэффициент ускорения íà i-ом цикле испытаний;

Tyl — ВРЕМЯ ПРОВЕДЕНИЯ i-ГО ЦИКЛа; и — число циклов ускоренных испытаний.

Таким образом, электродвигатель остается работоспособным, а индивидуальное прогнозирование производится для каждого конкретного объекта по сумме частичных ресурсов.

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет — приблизить условия испытаний к экс5 плуатэционным; — повысить эффективность ускоренйь1х1 испытаний за счет сокращения их продол- жительности, — оценить изменение динамичесКих

10 процессов в опорах каждого конкретного электродвигателя; — проводить индивидуальное прогнозирование ресурса работы каждого двигателя.

15 Формула изобретения

Способ ускоренных ресурсных испытаний электродвигателей, заключающийся в том, что создают форсированный режим путем динамического воздействия на опоры

20 электродвигателя гироскопическими силами, создаваемыми принудительным знакопеременным угловым движением ротора электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени испытаний, 25 приближения условий испытаний к эксплуатационным, сохранения работоспособности электродвигателя при испытаниях и обеспечения воэможности индивидуального прогнозирования ресурса его работы, 30 .испытания в форсированном режиме проводят циклически, скорость принудительного движения на каждом цикле изменяют до достижения уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне частот заданного значения, 35 соответствующего предельной нагрузке на опоры электродвигателя, между смежными циклами измеряют уровень вибрации в зву.. ковом диапазоне частот в форсированном и . эксплатационном режимах и по соотноше40 нию этих уровней определяют коэффициент ускорения на каждом цикле, по длительности цикла и коэффициенту ускорения рассчитывают частичный ресурс работы . электродвигателя, при равенстве коэффи45 циентов ускорения предшествующего и последующего циклов испытания прекращают, а затем проводят индивидуальное прогнозирование, определяя общий ресурс как сумму частичных ресурсов.

1817200

Фиг.2

1817200

Фиг.З

Составитель Г.Нежданов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор M.Êóëü

Редактор H.Êîýëîâà

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

Заказ 1728 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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