Устройство для оценки работоспособности подшипника качения

 

Использование: подшипниковая промышленность, оценка работоспособности подшипников качения. Сущность изобретения: устройство содержит подшипник (1), закрепленный на приводном валу в корпусе (3), источник электрического напряжения (4), токосъемник (5), формирователь импульсов (6), четыре электронных ключа (7 - 10), таймер (11), генератор высокочастотных импульсов (12), диск с закрепленными на нем штырями (13), датчик фиксации угловых меток вала (15), датчик прохождения тел качения (16), пять счетчиков (17 - 21), микропроцессор (22), блок индикации (23) и блок ввода информации (24). 5 - 4 - 6 - 7 - 19 - 22 - 23, 6 - 8 - 21 - 22, 12 - 9 - 8, 16 - 10 - 17, 15 - 11 - 18, 9 - 10, 9 - 7, 9 - 8, 9 - 11, 9 - 22, 22 - 19, 20, 21, 17, 18, 22 - 19, 20, 21, 17, 18, 20, 21, 17, 18 - 22, 24 - 22. 2 ил.

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано преимущественно для оценки работоспособности подшипников качения в процессе их испытаний и эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению является устройство для оценки работоспособности подшипника качения, содержащее контролируемый подшипник, закрепленный на приводном валу в корпусе, источник электрического напряжения, токосъемник, формирователь импульсов, датчик прохождения тел качения, соединенный через первый электронный ключ с первым входом первого счетчика, второй электронный ключ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, генератор импульсов и таймер.

Недостатком данного устройства является то, что с помощью этих устройств невозможно с достаточной точностью определять работоспособность контролируемого подшипника, а также то, что устройство имеет низкую производительность контроля.

Цель изобретения - повышение точности и производительности.

Это достигается тем, что устройство для оценки работоспособности подшипника качения, содержащее контролируемый подшипник, закрепленный на приводном валу в корпусе, источник электрического напряжения, токосъемник, формирователь импульсов, датчик прохождения тел качения, соединенный через первый электронный ключ с первым входом первого счетчика, второй электронный ключ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, генератор импульсов и таймер, снабжено двумя электронными ключами, тремя счетчиками, микропроцессором, блоком индикации, блоком ввода информации, кнопкой "СБРОС" и установленным на приводном валу, диском с метками, датчиком меток, выход которого соединен с первым входом второго ключа, входы формирователя импульсов подсоединены к источнику электрического напряжения и соответственно к корпусу подшипника и токосъемнику, контактирующему с валом, а выход - к первым входам третьего и четвертого ключей, вторые входы ключей подсоединены к выходу таймера и первому входу микропроцессора, первый вход таймера соединен с выходом генератора импульсов и с третьим входом третьего ключа, выход третьего ключа соединен с первыми входами третьего и четвертого счетчиков, выход четвертого ключа подсоединен к первому входу пятого счетчика, вторые входы счетчиков соединены с первым выходом микропроцессора и с вторым входом таймера, третьи входы счетчиков подсоединены к второму входу микропроцессора, к третьему и четвертому входам которого подсоединены кнопка "СБРОС" и блок ввода информации, к третьему выходу микропроцессора подсоединен блок индикации.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит контролируемый подшипник 1, закрепленный на приводном валу 2 в корпусе 3, источник 4 электрического напряжения, токосъемник 5, формирователь 6 импульсов, входы которого подсоединены к источнику 4 электрического напряжения и соответственно к корпусу 3 подшипника и токосъемнику 5, электронные ключи 7-10, таймер 11, генератор 12 импульсов, диск 13 с метками 14, датчик 15 меток, датчик 16 прохождения тел качения, пять счетчиков 17-21, микропроцессор 22, третий выход которого соединен с блоком 23 индикации. Четвертый вход микропроцессора подключен к блоку ввода информации, а третий вход - к кнопке "СБРОС" 25. Датчик 16 прохождения тел качения соединен через первый электронный ключ 7 с первым входом первого счетчика 17, а второй электронный ключ 8 выходом соединен с первым входом второго счетчика 18. Выход формирователя 6 подсоединен к первым входам третьего 9 и четвертого 10 электронных ключей. Вторые входы ключей 7-10 подсоединены к выходу таймера 11 и первому входу микропроцессора 22. Первый вход таймера 11 соединен с выходом генератора 12 и с третьим входом третьего ключа 9, выход третьего ключа 9 соединен с первыми входами третьего 19 и четвертого 20 счетчиков, выход четвертого ключа 10 подсоединен к первому входу пятого 21 счетчика. Вторые входы счетчиков 17-21 соединены с первым выходом микропроцессора 22 и с вторым входом таймера 11, третьи входы счетчиков подсоединены к второму выходу микропроцессора, а выходы счетчиков подсоединены к второму входу микропроцессора 22. Выход датчика 15 меток соединен с первым входом второго электронного ключа 3.

Устройство работает следующим образом.

Приводят смазанный контролируемый подшипник 1 во вращение с помощью приводного вала 2, нагруженного радиальной нагрузкой Р. При вращении подшипника 1 между контактными (рабочими) поверхностями беговых дорожек и тел качения возникает гидродинамическая масляная пленка. Наличие на рабочих поверхностях деталей подшипника дефектов в виде рисок, царапин, вмятин, забоин, выкрашиваний и т. п. приводит к резкому уменьшению толщины масляной пленки или ее разрыву - к появлению металлоконтактов. В результате этого электрическое сопротивление подшипников 1, включенного в электрическую цепь источника электрического напряжения 4 резко уменьшается, что приводит к появлению импульсов напряжения на выходе формирователя 6. При этом импульсы напряжения имеют длительность, равную длительности резкого уменьшения электрического сопротивления масляной пленки в подшипнике, т. е. длительность металлоконтактов, вызванных наличием дефектов на рабочих поверхностях беговых дорожек и тел качения подшипника.

В исходном состоянии после включения устройства электронные ключи 7-10, таймер 11, счетчики 17-21, микропроцессор 22, блок 23 и блок 24 находятся в произвольном состоянии.

Генератор 12 формирует последовательность высокочастотных импульсов с опорной частотой, например, f = 10 Мгц, которые поступают на третий вход ключа 9 и первый вход таймера 11. С помощью таймера 11 устанавливается заданный интервал времени контроля подшипника, например, 10 с. Нажатием кнопки "СБРОС" 25 микропроцессор 22 первым выходом обнуляет счетчик 17-21 и таймер 11, который своим сигналом с выхода открывает электронные ключи 7-10. Импульсы напряжения с выхода формирователя 6 через открытые ключи 9 и 10 поступают на входы счетчиков 19, 20 и 21, измеряющих соответственно суммарную длительность металлоконтактов Στ_мк.пк , максимальную длительность единичного металлоконтакта τ_{ед.мк.пк} и сумммарное количество металлоконтактов ΣN_мк.пк .

Так как при оценке работоспособности подшипника 1 заданные время контроля и период следования высокочастотных импульсов (Т_ген) генератора 12 есть величины постоянные, то количество высокочастотных импульсов, поступающих с выхода ключа 9 на счетчики 19 и 20, будут пропорциональны длительности металлоконтакта.

Электрические сигналы от датчиков 15 и 16 через ключи 7 и 8 поступают на входы счетчиков 17 и 18, измеряющих соответственно суммарное количество тел качения контролируемого подшипника Σ_.пк.} и суммарное количество угловых меток вала Σ_{Nу.мв.пк}}.

По истечении заданного времени контроля (10 с= подшипника таймер 11 сигналом закрывает ключи 7-10 и дает разрешение микропроцессору 22 на поочередное считывание со счетчика 17-21 накопленной информации и обработки данной информации в микропроцессоре 22.

Микропроцессор 22 по заданной программе производит вычисления следующих параметров: величину проскальзывания тел качения подшипника = , где _{Σ Nт.кач.к.пк}. - суммарное количество тел качения контролируемого подшипника, проходящих за время контроля мимо датчика 16; Σ _Nу.м.в. - суммарное количество угловых меток вала (суммарное количество меток 14, проходящих за время контроля мимо датчика 15.

отличительное суммарное время контакта тела качения контролируемого подшипника = ; среднюю длительность металлоконтакта ; относительную долю времени работы подшипника в режиме жидкостного трения = ·100 % , где Т_изм. - заданное время контроля подшипника, например 10 с; Т_изм. - Στ_{мк.к.пк.} - время работы подшипника в режиме жидкостного трения;
максимальную длительность единичного металлоконтакта τ _{ед.мк.к.пк}.

С помощью кнопок блока 24 ввода информации производится набор кода, характеризующего конкретный типоразмер (номер) контролируемого подшипника, в результате чего сигнал из блока 24 поступает в микропроцессор 22, в котором сравниваются значения параметров контролируемого подшипника с допустимыми значениями эталонного подшипника
Δ . = -
= -
_мк.= -
= -
= -
По результатам сравнения всей совокупности вышеуказанных параметров микропроцессор 22 определяет комплексное состояние контролируемого подшипника и на блоке индикации 23 высвечивается соответствующая информация для конкретного номера подшипника "годен" или "брак".

При необходимости для оценки работоспособности подшипника по какому-либо параметру с помощью кнопок блока 24 ввода информации на блок 23 можно выводить численные значения не только отдельные параметры контролируемых подшипников, но и результаты сравнений их с параметрами эталонных подшипников. (56) Авторское свидетельство СССР N 1443856, кл. G 01 M 13/04, 1988.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ, содержащее контролируемый подшипник, закрепленный на приводном валу в корпусе, источник электрического напряжения, токосъемник, формирователь импульсов, датчик прохождения тел качения, соединенный через первый электронный ключ с первым входом первого счетчика, второй электронный ключ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, генератор импульсов и таймер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено двумя электронными ключами, тремя счетчиками, микропроцессором, блоком индикации, блоком ввода информации, кнопкой "Сброс" и установленным на приводном валу диском с метками, датчиком меток, выход которого соединен с первым входом второго ключа, входы формирователя импульсов подсоединены к источнику электрического напряжения и соответственно к корпусу подшипника и токосъемнику, контактирующему с валом, а выход - к первым входам третьего и четвертого ключей, вторые входы ключей подсоединены к выходу таймера и первому входу микропроцессора, первый вход таймера соединен с выходом генератора импульсов и с третьим входом третьего ключа, выход третьего ключа соединен с первыми входами третьего и четвертого счетчиков, выход четвертого ключа подсоединен к первому входу пятого счетчика, вторые входы счетчиков соединены с первым выходом микропроцессора и с вторым входом таймера, третьи входы счетчиков подсоединены к второму выходу микропроцессора, выходы счетчиков подсоединены к второму входу микропроцессора, к третьему и четвертому входам которого подсоединены кнопка "Сброс" и блок ввода информации, к третьему выходу микропроцессора подсоединен блок индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2