Устройство для диагностики подшипников качения

Устройство для диагностики подшипников качения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к шарикоподшипниковой промышленности и может быть использовано для диагностики подшипников качения и определения вида дефектов и их величины. Целью изобретения является повышение точности диагностики величины дефектов подшипников качения. Это достигается тем, что в устройство для диагностики подшипников качения, содержащее вибропреобразователь, усилитель, частотный анализатор параллельного типа, режимный переключатель, блок определения весовых коэффициентов, блок ввода весовых коэффициентов, блок перемножения, сумматор и индикатор, дополнительно введены блок возведения в квадрат и блок извлечения квадратного корня. Это позволяет повысить точность диагностирования за счет уточнения функциональных зависимостей между амплитудой вибрации и значением дефекта. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782032/08 (22) 15,01.90 (46) 30,06.92. Бюл. N 24 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.А.Голубков, Е.Е.Чаадаева, В.П.Рузанов, Т,Т.Шарафудинов, А.А,Кутищев и

Ю.А,Григорьева (53) 658.562,0127 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N . 635404, кл, 6 01 M 13/04, 1977, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ,ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к шарикоподшипниковой промышленности и может быть использовано для диагноСтики подшипников качения и определения вида дефектов и

Изобретение относится к машинострое. нию и может быть использовано в подшипниках промышленности, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для диагностики подшипников качения; которое содержит последовательно соединенные вибропреобразовател ь, усилитель, частотный анализатор, режимный переключатель, блок определения весовых коэффициентов (блок определения вероятности дефекта), блок ввода весовых коэффициентов (блок ввода вероятности дефекта), блок п ерем ноже ния, усил ител ь-огра н ичитель, сумматор, осредняющий блок и индикатор, причем второй вход блока перемножения соединен с вторым выходом режимного пе.реключателя. Известное устройство позволяет определять вид дефекта подшипника и его величину.

„„5U„„1744561 А1 их величины. Целью изобретения является повышение точности диагностики величины дефектов подшипников качения. Зто достигается тем, что в устройство для.диагностики подшипников качения, содержащее вибропреобразователь, усилитель, частотный анализатор параллельного типа, режимный переключатель, блок определения весовых коэффициентов, блок ввода весовых коэффициентов, блок перемножения, сумматор и индикатор, дополнительно введены блок возведения в квадрат и блок извлечения квадратного корня. Это позволяет повысить точность диагностирования за счет уточнения функциональных зависимостей между амплитудой вибрации и значением дефекта. 3 ил.

К недостаткам известного устройства относятся сравнительно невысокая точность определения величины дефекта, поскольку величина дефекта в действительности пропорциональна не амплитуде вибрации, а квадрату амплитуды вибрации на информационных частотах.

Кроме того, взвешенная амплитуда вибрации преобразуется в число-импульсный код в пороговых устройствах,.входящих в усилитель-ограничитель, и точность в значительной степени зависит от уровня диск ретиза ции.

Целью изобретения является повышение точности диагностики величины дефектов подшипников качения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для диагностики подшипников качения, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, усилитель, частотный анализатор, режимный

1744561 — Mvm1 + — Mvm2 +...+ — Mvmn = — Crm .1 2 1 2 1 2 1 2

2 2 2 2 (1) где М вЂ” масса колеблющегося элемента подшипника качения; ч11 — виброскорость íà j-й информационной частоте при величине дефектов ri;

С вЂ” упругая характеристика (жесткость) подшипника качения, Преобразуем систему (1) и представим в виде;

k1v11 + k2v12 + ... + knv1n = г1:

k1V21 + k2V22 + " + knv2n = r2: (2)

2 2 2 2, k1Vm1 + k2Vm2 + ... + knVmn

2 2 2 2 где kj — весовой коэффициент j-й информационной частоты.

Анализ системы (2) показывает, что для определения весовых коэффициентов информационных частот необходимо иметь эталонные объекты с различными величинами дефекта г1, гг,...,гm. Изменив виброскорости на информационных частотах, можно составить матриц V виброскоростей;

Ч11 Ч12 ... Н1п

2 2 г

V21 V22 " Ч2п (3) 2 2 2

Чв1 Чвг ... Чтп

В таком случае (2) перепишется как

Ч* К=В, (4) где К = I k1. k2.....kn — вектор весовых кот эффи циентов, переключатель, блок определения весовых коэффициентов, блок ввода весовых коэффициентов и блок перемножения, а также сумматор и индикатор, снабжено блоком извлечения квадратного корня и блоком возведения в квадрат, который включен между вторь1м выходом режимного переключателя и вторым входом блока перемножения, выход-которого подключен через последовательно соединенные сумматор и блок извлечения квадратного корня и индикатору

Предлагаемое устройство позволяет с более высокой точностью определить величину дефекта.

Технологические погрешности изготовления и сборки (дефекты) элементов подшипников качения приводят к механическим колебаниям (вибрации) объекта на информационных частотах..На основании равенства кинетической и потенциальной энергий можно записать систему уравнений: — Мч + — Мч12 +... + — Мч1п = — Mv1

1 2 1 2 1 2 1 2

2 и 2 2., 2 — M v21 + — M v22 +... + — »2n = — C r2

1 г 1 г 1 2 1 2.

2 2 . 2 2

40 дикатор 9, а также последовательно соединенные блок 10 определения весовых коэффициентов и блок 11 ввода весовых коэффициентов, подключенные между режимным переключателем 4 и блоком. 6

55 перемножения

Блок 10 определения весовых коэффициентов состоит из блока 12 аналого-цифровых преобразователей (АЦП), портов ввода-вывода 13 информации в микропроцессор, микропроцессора 14 и оперативноro запоминающего устройства (ОЗУ) 15, Блок 11 ввода весовых коэффициентов состоит из перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) 16 и блока 17 буферных регистров.

Устройство работает следующим образом.

Режимный переключатель 4 обеспечивает работу устройства в режимах распознавания и обучения, соединяя выход

R = I Г12, Г22,...,rm I — ВЕКтОр дЕфЕКтОВ.

Вектор весовых коэффициентов может быть определен с помощью процедуры псевдообразования матрицы V при любом

5 соотношении m и n(m > п, m < n, m = n):

К=V.*R, (5) где V — псевдообратная матрица по отношению к матрице V, B случае, когда m = п, псевдообратная

10 матрица тождественна обратной матрице:

V+= V1

Процедура определения весовых коэффициентов выполняется в режиме "Обучение".

15 Такая обработка информации в режиме диагностики и режиме обучения значительно повышает точность диагностики, поскольку наиболее точно отражает физику процессов при появлении дефектов элемен20 тов подшипников с учетом энергетического подхода. Процедура определения величины дефекта, предложенная в известных устройствах, как сумма взвешенных амплитуд вибрации, может быть использована в качестве

25 первого приближения и, следовательно, будет иметь большую погрешность при проведении диагностики.

На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для диагно30 стики подшипников качения, на фиг. 2— схемы блоков определения и ввода весовых коэффициентов; на фиг, 3 — алгоритм расчета весовых коэффициентов.

Устройство содержит последовательно

35 соединенные вибропреобразователь 1, усилитель 2, частотный анализатор 3, режимный переключатель 4, блок 5 возведения в. квадрат, блок 6 перемножения, сумматор 7, блок 8 извлечения квадратного корня и ин1744561 вибропреобразователя 2 и частотного анализатора 3 параллельного действия аналогична их работе в режиме распознавания.

Через режимный переключатель 4, находящийся в положении "Обучение", сигналы с частотного анализатора 4, пропорциональные виброскорости Чц, на J-й информационной частоте () = 1,. „n) при значении I-го дефекта rI (i = 1,...,m), поступают на п входов

0 блока 10 определения весовых коэффициентов, Блок 12 АЦП преобразует электрический сигнал на информационных частотах в цифровой код и подает его в порты 13 ввода-вывода. По команде с микропроцессора

14 осуществляется запись сигналов в 03У

15. Ввод информации и вывод весовых коэффициентов осуществляются микропроцессором известным образом. Алгоритм расчета весовых коэффициентов в микропроцессоре 14 представлен на фиг. 3, где

Ч вЂ” k-й столбец в матрице Ч размерностью

m * и; Vq = (Ч „,Vy) — матрица, образованная первыми < столбцами матрицы V; bk — последняя строка s матрице Ч (к = 1,...,n; частотного анализатора 3 в первом режиме с последовательно соединенными блоком 5 возведения в квадрат, блоком 6 перемножения, сумматором 7, блоком 8 извлечения корня и индикатором 9, а во втором 5 режиме — с последовательно соединенными блоком 10 определения весовых коэффициентов и блоком 11 ввода весовых коэффициентов. В режиме распознавания дефекта вибропреобразователь 1 преобразует меха- 1 нические колебания диагностируемого подшипникового узла в электрический сигнал, усиливаемый усилителем 2, Сигнал, пропорциональный виброскорости, поступает на вход частичного анализатора 3, который 15 имеет и параллельных каналов по числу информационных частот, характеризующих анализируемый вид дефекта rj, Амплитуда напряжения с выхода )-го канала частотного. анализатора 3, пропорциональная вибро- 20 скорости на J-й информационной частоте Vi, через режимный переключатель 4, находящийся в положении "Распознавание", поступает на вход блока 5 возведения в квадрат. С выхода блока 5 напряжение. про- 25 порциональное квадрату виброскорости на

J-й информационной частоте Ч;, поступает на вход блока 6 перемножения, где умножается на весовой коэффициент KI j-ой информационной частоты, определенный в 30 режиме обучения, Напряжение, пропорциональное произведению (K;Vi ), поступает на г вход сумматора 7, который имеет n (j = 1,п) входов, С выхода сумматора 7 снимается напряжение. пропорциональное сумме. 35 взвешенных квадратов виброскоростей на и информационных частотах . К;Ч; или, что

,,г

1=1 то.же самое, согласно формулам (1) и (2) про-, порциональное квадрату величины дефекта г . Напряжение с выхода сумматора 7 поступает в блок 8 извлечения квадратного корня. С выхода блока 8 снимается напряжение, пропорциональное величине 45 дефекта r, которое поступает в индикатор 9, индицирующий величину дефекта r в микронах.

В режиме обучения вибропреобразователь 1 преобразует механические колебания эталонных подшипниковых узлов с дефектами, характер и величина которых rj известны, в электрический сигнал. Работа

V> = a; V> =V). Сигналы, пропорциональные весовым коэффициентам ki, записываются в

ППЗУ 16 блока 11 ввода весовых коэффициентов, Ввод весовых коэффициентов осуществляется по команде микропроцессора 14.

Коды весовых коэффициентов ki в цифровой форме через порты 13 ввода-вывода перезаписываются из ППЗУ 16 в блок 17 буферных регистров и управляют коэффициентами передачи каналов блока 6 перемножения.

Формула изобретения

Устройство для диагностики подшипников качения, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, усилитель, частотный анализатор, режимный переключатель, блок определения весовых коэффициентов, блок ввода весовых коэффициентов и блок перемножения, а также сумматор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности диагностики, оно снабжено блоком извлечения квадратного корня и блоком возведения в квадрат, который включен между вторым выходом режимного переключателя и вторым входом блока перемножения, выход которого подключен через последовательно соединенные сумматор и блок извлечения квадратного корня к индикатору.

1744563

Фиг, 2