SU985722A1 - Способ вибрационной диагностики качества подшипников качени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Союз Советских Социалистических Республик	О П ИСАК И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ	(..>985722
	(61) Дополнительное к авт. Свид-ву —	I
	(22)3аявлено 09.10.80 (21) 2991483/25-27-	(51 )М. Кл!
	с присоединением заявки № -	G 01 М 13/04
(ЬсударствЕиный комитет	(23)Приоритет —
СССР
по делам изобретений	Опубликовано 30.12.82. Бюллетень №48	(53) УД К 658.562.
и открытий	Дата опубликования описания 30.12.82	.012.7 (088.8)

(72) Авторы изобретения

А. М. Зазнобин, С; В. Половников, И. Д. Бухтияров, Е. Я. Яровинский и Ф. Ф. Сапожников (71) Заявитель

Специальное опытное проектно-конструкторск^-технолопическОе . бюро Сибирского отделения Всесоюзной ордена/Ленина- академии сельскохозяйственных наук им. В. И, Легат '-^Α:ίΆί·-.ΐ·#··,.

(54) СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ КАЧЕСТВА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится.к подшипниковой промышленности и может быть преимущественно использовано для диагностики подшипников качения.

Известен способ вибрационной диагностики подшипников качения, заключающийся в том, что вращают нагруженный испытуемый подшипник, подводят к неподвижному его кольцу зондирующий импульс ультразвуковой энергии, получают информацию о рабочем состоянии подшипника в виде ультразвуковых колебаний и индицируют результат измерений (Т).

Однако данный способ имеет низкую точность и невысокую достоверность диагностики качества подшипников.

Известно также устройство для осуществления способа, содержащее приводной вал для установки испытуемого подшипника, последовательно соединенные датчик положения и формирователь импульсов запуска, генератор звуковых колебаний и преобразователь, коммутатор и блок отображения информации, а так же усилитель, первый выход которого соединен с вторым входом преобразователя (1}.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности диагностики качества под$ плотников путем учета по геометрических характеристик рабочих поверхностей его деталей.

Поставленная цель· достигается за счет того, что в способе вибрационной диагностики ка₁₀ честно подшипников качения, заключающемся в том, что вращают нагруженный испытуемый подшипник, подводят к неподвижному его кольцу зондирующий импульс ультразвуковой энергии, преобразуют характеристику ₁₅ рабочего состояния подшипника в соответствующий ей закон ультразвуковых колебаний, перед подачей зондирующего импульса измеряют и преобразуют частоту вращения подшипника в частоту следования импульсов угло20 вых меток, генерируют с каждым импульсом угловой меткий зондирующий ультразвуковой импульс в радиальном направлении к неподвижному кольцу, измеряют время прохождения импульса ультразвука от точки измере985722 ния до места контакта тел качения с дорожками качения колец и обратно, формируют стробирующие импульсы, начало и длительность которых соответствуют результатам этого измерения, выделяют с помощью стробирующих импульсов отраженный ультразвуковой сигнал, несущий информацию о плотности контакта тела качения с дорожками •качения колец, детектируют стробированный отраженный ультразвуковой сигнал, выделяют минимум отраженного сигнала, формируют импульсы по каждому из этих минимумов, накапливают минимумы отраженного сигнала В координатах подвижного кольца и в координатах сепаратора, измеряют амплитудные ^: значения минимумов отраженного сигнала и по полученным результатам и их изменению во времени, сравнивая их с эталонными значениями, оценивают качество подшипника.

Устройство для вибрационной диагностики качества подшипников качения содержащее приводной вал для установки испытуемого подшипника, последовательно соединенные даттак положения и формирователь импульсов запуска, генератор звуковых колебаний и преобразователь, коммутатор и блок отображения информации, а также усилитель, первый выход которого соединен с вторым входом преобразователя, снабжено последовательно соединенными ключом, детектором, фильтром низких частот, формирователем, а также пиковым детектором, блоком сравнения, суммирующим анализатором, измерителем амплитуд, блоком управления.

При этом выход фильтра низких частот соединен с входом пиков.ого детектора и первыми входами суммирующего анализатора и измерителя амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, а выходы — к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход формирователя импульсов запуска подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формирователя и блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход блока · сравнения соединен с входом генератора ультразвуковых колебаний, при этом второй выход усилителя подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с шестым выходом блока управления.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства для вибрационной диагностики качества подшипников качения; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит вал 1 для установки исследуемого подшипника с приводом 2, датчик 3 положения, выход которого подключен* к формирователю 4 импульсов запуска, генератор 5 ультразвуковых колебаний, соединенный с преобразователем 6 электрических ультразвуковых колебаний в механические и механических ультразвуковых колебаний в электрические, последовательно соединенные усилитель 7, ключ 8, детектор 9, фильтр 10 нижних частот, формирователь И импульсов частоты прохождения тел качения, а также пиковый детектор 12, суммирующий анализатор 13, измеритель 14 амплитуд, блок 15 управления, блок 16 сравнения, последовательно соединенные коммутатор 17 и блок 18 отображения. Выход фильтра 10 низких частот соединен с входом пикового детектора 12 и первыми входами суммирующего анализатора 13 и измерителя 14 амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока 15 управления, а выходы - к первому и второму входам коммутатора 17, третий вход которого соединен с третьим выходом блока 15 управления, выход формирователя 4 импульсов запуска подключен к первому входу блока 15 управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формирователя 11 и блока 16 сравнения, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора 12, второй вход блока 16 сравнения соединен с четвертым выходом -блока 15 управления, пятый выход которого соединен с входом генератора 5 ультразвуковых колебаний, при этом выход преобразователя 6 подключен ко входу усилителя 7, а второй вход ключа 8 подключен к шестому выходу блока 15 управления.

Способ осуществляется следующим образом.

Вал 1 с исследуемым подшипником приводят во вращение с помощью привода 2. При наличии импульса на входе блока 15 управления с выхода формирователя импульсов 4 запуска, на выходе блока управления появляется сигнал, запускающий генератор 5 ультразвуковых колебаний и через преобразователь 6 ультразвуковых колебаний, вызывающий импульс ультразвуковых колебаний в радиальном направлении, который отражается от всех неоднородностей акустического импеданса на пути распространения. При этом сигнал отражается и от места контакта тела качения с рабочей поверхностью колец подшипника. Амплитуда отраженного сигнала зависит от плотности контакта тела качения с кольцами подшипника, т.е. от геометрического качества поверхностей качения. После

985722 6 детектирования и низкочастотной фильтрации сигнал с выхода фильтра 10 нижних частот поступает на вход пикового детектора 12, первые входы суммирующего анализатора 13 и измерителя 14 амплитуд и на вход : фор- 5 мирователя 11 импульсов. Датчик 3 преобразует частоту вращения вала 1 и в более высокую частоту и при вращении подшипника на каждое тело качения, находящегося в зоне распространения ультразвуковых колебаний, посту-¹⁰ пает несколько импульсов ультразвука. При этом минимум амплитуды сигнала, отраженного от тела качения, соответствует наличию тела качения, а максимум — отсутствию тела качения в зоне излучения ультразвука. ^,5

В такт каждого минимума формирователь · 11 импульсов частоты прохождения тел качения формируется импульс, поступающий на второй вход блока 15 управления, а в такт каждого максимума амплитуды сигнала — 20 на выходе блока 15 управления появляется разрешающая команда, под действием которой на выходе блока сравнения формируется сигнал на проведение калибровки всего измерительного тракта в соответствии с результатом^ сравнения с предыдущим значением уровня на выходе пикового детектора 12.

Отраженные импульсы, прошедшие через детектор 9 и фильтр 10 нижних частот, поступают на первый вход суммирующего ана- о лизатора 13, в котором происходит накопление минимальных значений отраженного сигнала в координатах подвижного кольца или сепаратора, осуществляемого с помощью импульсов, поступающих на второй вход. суммирующего ана- ₅ лизатора 13 с выхода блока 15 управления. По полученной информации определяют качество подшипника.

Изобретение позволяет повысить качество и _<0 достоверность контроля подшипников качения.

Claims (2)

1. ни  до места контакта тел качени  с дорожками качени  колец и обратно, формируют стробирующие нмпульсы, начало и длительность которых соответствуют результатам этого измерени , выдел ют с помощью стробирующих импульсов отраженный ультразвуковой сигнал, несущий информавдю о плотности контал та тела качени  с дорожками качени  колец, детектируют сгробированный отраженный ультразвуковой сигаал, выдел ют минимум отраженного сигнала, формирую импульсы по каждому из зтих минимумов, накапливают кшнимумы отраженного сигнала В координатах подвижного кольца и в координатах сепаратора, измер ют амплитудные значени  минимумов отраженного сигнала и по полученным результатам и их изменению во времени, срав {ива  их с эталонными значени ми , оденивзют качество подшипника. Устройство дл  вибрационной диагностики качества подшипников качени  содержащее приводной вал дл  установки испытуемого подшипника, последовательно соединенные датшк положени  и формирователь импульсов запуска, генератор звуковых колебаний и преобразователь, коммутатор и блок отобр информации, а также усилитель, первый выход которого соединен с вторым входом преобразовател , снабжено последовательно соединенными ключом, детектором, фильтром низких частот, формирователем, а также пиковым детектором, блоком сравнени , суммирующим анализатором, измерителем амплитуд, блоком управлени , При этом выход фильтра низких частот соединен с входом пиков.ого детектора и пер выми входами суммирующего анализатора и измерител  амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и вто рому входам блока управлени , а выходы к первому и второму входам коммутатора,, третий вход которого соединен с третьим вы ходом блока управлени , выход формировател  импульсов запуска подключен к первому входу блока управлени , второй и третий входы которого соединены соответственн с выходами формировател  и блока сравнени первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход блока сравнени  соединен с входом генератора ультразвуковых колебаний, при этом второй выход усилител  пош лючен к первому вход ключа, второй вход которого соединен с niecTbiM вь1ходом блока управлени . На фиг. 1 дана блок-схема устройства дл  вибрационной диагностики качества подшипников качени ; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит вал 1 дл  установки исследуемого пощщшника с приводом 2, датчик 3 положени , выход которого подключен к формирователю 4 импульсов запуска , генератор 5 ультразвуковых колебаний, соединенный с преобразователем 6 электрических ультразвуковых колебаний в механические и механических ультразвуковых колебаний в злектрические, последовательно соеДиненные усилитель 7, ключ 8, детектор 9, фильтр 10 нижних частот, формирователь 11 импульсов частоты прохождени  тел качени , а также пиковый детектор 12, суммирующий анализатор 13, измеритель 14 амплитуд, блок 15 управлени , блок 16 сравнени , последовательно соединенные коммутатор 17 и блок 18 отображени . Выход фильтра 10 низких частот соединен с входом пшсового детектора 12 и первь№и входами суммирующего аргализатора 13 и измерител  14 амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока 15 управлени , а выходы - к первому и второму входам коммзтатора 17, третий вход которого соединен с третьим выходом блока 15 управлени , выход формировател  4 импульсов запуска подключен к первому входу блока 15 управлени , второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формировател  Ни блока 16 сравнени , первый вход которого подключен к выходу пикового детектора 12, второй вход блока 16 сравнегш  соединен с четвертым выходом -блока 15 управлени , п тый выход которого соединен с входом генератора 5 ультразвуковых колебаний, при этом выход преобразовател  6 подключен ко входу усилител  7, а второй вход ключа 8 подютючен к шестому выходу блока 15 управлени . Способ осуществл етс  следующим образом. Вал 1 с исследуемым подшипником привод т во вращение с помощью привода 2. При наличии импульса на входе блока 15 Зшравлени  с выхода формировател  импульсов 4 запуска, на выходе блока управлени  по вл етс  сигнал, запускающий генератор 5 ультразвуковых колебаний и через преобразователь 6 ультразвуковых колебаний, вызывающий импульс ультразвуковых колебаний в радиальном направлении, который отражаетс  от всех неоднородностей акустического импеданса на пути распространени . При этом сигнал отражаетс  и от места контакта тела качени  с рабочей поверхностью колец подшипника . Амплитуда отраженного сигнала зависит от плотности контакта тела качени  с кольцами подшипника, т.е. от геометрического качества поверхностей качени . После детектировани  и низкочастотной фильтрации сигнал с выхода фильтра 10 нижних частот поступает на вход пикового детектора 12, первые входы суммирующего анализатора 13 н измерител  14 а  шитуд и на вход:фор- I мировател  11 импульсов. Датчик 3 преобразует .частоту вращени  вала 1 и в более высокую - частоту и при вращении подшипника на каждое тело качени , наход щегос  в зоне распространени  ультразвуковых колебаний, посту- пает несколько импульсов ультразвука. При этом минимум амплитуды сигнала, отраженного от тела качени , соответствует наличию тела качени , а максимум - отсутствию тела качени  в зоне излучени  ультразвука. В такт каждого минимума формирователь 11 импульсов частоты прохождени  тел качени  формируетс  импульс, поступающий на второй вход блока 15 управлегш , а в такт каждого максимума амплитуды сигнала - на выходе блока 15 управлени  по вл етс  разрешающа  команда, под действием которой на выходе блока сравнени  формируетс  сигнал на проведение калибровки всего измерительного тракта в соответствии с результато сравнени  с предыдущим значением уровн  на выходе пикового детектора 12. Отраженные импульсы, прошедшие через детектор 9 и фильтр 10 нижних частот, поступают на первый вход суммирующего анализатора 13, в котором происходит накопление минимальных значений отраженного сигнала в координатах подвижного кольца или сепаратор осуществл емого с помощью импульсов, поступающих на второй вход. суммирующего ана лизатора 13 с выхода блока 15 управлени . По полученной информации определ ют качест во подшипника. Изобретение позвол ет повысить качество и достоверность контрол  подшипников качени . Формула изобретени  1. Способ вибрационной диагностики качества подшипников качени , заключающийс  в том, что вращают нагруженный испытуо мый подшипник, подвод т к неподвижному его кольцу зондирующий импульс ультразвуковой энергии, получают информащйо о рабочем состо нии подшипника в виде ультразвуковых колебаний и индицируют результат измерений, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и достоверности диагностики и качества подшипника путем учета геометрических характеристик рабочих поверхностей его деталей, перед подачей зондирующего импульса измер ют и преоб разуют частоту вращени  подшипника в частоту следовани  импульсов угловых меток, генерируют с каждым импульсом угловой метки зондирующий ультразвуковой импульс в радиальном направлении к неподвижному кольцу , измер ют врем  прохождени  импульса ультразвука от точки излучени  до места койтакта тел качени  с дорожками качени  колец и обратно, формируют стробирующие импульсы , Начало и длительность которых соответствуют результатам этого измерени , выдел ют с помощью стробирующнх импульсов отраженный ультразвуковой сигнал, несущий информацию о плотности контакта тела качени  с дорожками качени  колец, детектируют стробированный отраженный ультразвуковой сигнал, вьщел ют минимумы отраженного сигнала, формируют импульсы по каждому из этих минимумов, накапливают минимумы отраженного сигнала в координатах подвижного кольца и в координатах сепаратора , измер ют амплитудные значени  минимумов отраженного сигнала и по полученным результатам и их изменению во времени, сравнива  их с эталонными значени ми, оценивают качество подшипника.
2. 2. Устройство дл  вибрационной диагностики качества подтлипников качени , содержащее приводной вал дл  установки испьггуемого подшипника, последовательно соединенные датчик положени  и формирователь импульсов запуска, ге 1ератор звуковых колебаний и преобразователь, коммзпгатор и блок отображени  информации, а также усилитель, первый вь1ход которого соединен с вторым вхрдом преобразовател , отличающ е е с   тем, что оно снабжено последовательно соедгшенными ключом, детектором, фильтром нижних частот, формирователем, а также пиковым детектором, блоком сравнени , суммирующим анализатором, измерителем амплитуд, блоком управлени , при этом выход фильтра низких тастот соединен с входом пикового детектора и первыми входами суммирующего анализатора и измеритель амплитуд, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму, входам блока управлени , а выходы - к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , выход формировател  импульсов запуска подключен к первому входу блока управлени , второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами формировател  и блока сравнени , первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход блока сравнени  соединение четвертым выходом

   блока управлени , при этом выход усилител  подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с шестым выходом блока управлени .

   Источники информации, прин тые во внимание прт экспертизе 1. Патент США N 3952566, кл. G 01 N 29/00, 1976 (прототип).

   U9.t

   lIllllllllllllllIIIILUJUIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIItllllllt

   П

   П

   .{