RU2036453C1 - Method of checking condition of radial bearing components without disassembling - Google Patents

Abstract

FIELD: diagnostic inspection of power radial bearings. SUBSTANCE: in checking condition of components of antifriction radial bearings without disassembling the bearings measured additionally are changes in component displacement angular intervals and acoustic signal energy. Used as parameter of condition check of bearing without its disassembly is coefficient of kinematic relationship between radial bearing components. Condition of bearing is judged by comparing measured values with base ones. EFFECT: enhanced reliability of condition checks. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к диагностированию технического состояния деталей машин и может быть использовано, в частности, для диагностики технического состояния силовых радиально-опорных подшипников качения. The invention relates to the diagnosis of the technical condition of machine parts and can be used, in particular, for the diagnosis of the technical condition of power radial bearings.

Известен способ безразборного контроля технического состояния радиальных подшипников качения, при котором измеряют энергию акустического сигнала, воспринимающего вибрацию подшипника, обусловленную наличием дефектов на его беговых дорожках [1]
Недостаток этого способа заключается в чрезвычайно высокой чувствительности к изменению скорости вращения привода, а также в резком увеличении уровня шума с увеличением скорости.There is a method of in-place monitoring of the technical condition of radial rolling bearings, in which the energy of an acoustic signal that senses the vibration of the bearing due to the presence of defects on its treadmills is measured [1]
The disadvantage of this method is the extremely high sensitivity to changes in the rotational speed of the drive, as well as a sharp increase in the noise level with increasing speed.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ безразборного контроля состояния элементов радиальных подшипников качения, включающий измерение величины энергии акустического сигнала в зоне нагружения, обусловленного вибрацией подшипника, и временных интервалов угловых перемещений элементов подшипника [2]
Однако при использовании этого способа отсутствует начало отсчета, измерение состояния подшипника дает конечный результат в относительных единицах, что не позволяет в полной мере судить о степени износа подшипника.Closest to the proposed technical essence is a method of in-place monitoring of the state of elements of radial rolling bearings, including measuring the magnitude of the energy of the acoustic signal in the loading zone due to vibration of the bearing and the time intervals of the angular displacements of the bearing elements [2]
However, when using this method, there is no reference point, measuring the state of the bearing gives the final result in relative units, which does not allow us to fully judge the degree of wear of the bearing.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности контроля. The technical result of the invention is to increase the accuracy and reliability of control.

Это достигается тем, что в способе безразборного контроля состояния элементов радиальных подшипников качения, включающем измерение величины энергии акустического сигнала в зоне нагружения, обусловленного вибрацией подшипника, и временных интервалов угловых перемещений элементов подшипника, в качестве параметра безразборного контроля состояния исследуемого подшипника используют коэффициент кинематического соотношения между элементами радиального подшипника, при этом дополнительно измеряют изменение угловых перемещений элементов подшипника, определяют коэффициент кинематического соотношения и по величинам полученных параметров путем сравнения их с базовыми для данного типа и класса подшипника судят о его техническом состоянии. Кроме того, дополнительно измеряют изменение энергии акустического сигнала. This is achieved by the fact that in the method of in-place monitoring of the state of elements of radial rolling bearings, which includes measuring the magnitude of the energy of the acoustic signal in the loading zone due to vibration of the bearing and the time intervals of the angular displacements of the bearing elements, the kinematic ratio between elements of a radial bearing, while additionally measure the change in angular displacement element in the bearing is determined by a kinematic coefficient of correlation values and parameters derived by comparing them with the base for a given type and class bearing judge its condition. In addition, additionally measure the change in energy of the acoustic signal.

На фиг. 1 изображены графики изменения величины передаточного отношения планетарного механизма подшипника (кривая 1) и величины энергии акустического сигнала (кривая 2); на фиг.2 временные диаграммы измерения; на фиг.3 схема установки для реализации предлагаемого способа. In FIG. 1 shows graphs of changes in the magnitude of the gear ratio of the planetary bearing mechanism (curve 1) and the energy value of the acoustic signal (curve 2); figure 2 timing diagrams of measurement; figure 3 installation diagram for implementing the proposed method.

Основными источниками вибрации подшипника качения являются возмущающие силы, связанные с его кинематикой. The main sources of vibration of a rolling bearing are disturbing forces associated with its kinematics.

Кинематика подшипника качения соответствует кинематике планетарного механизма, причем внутреннее кольцо подшипника соответствует центральному колесу планетарного механизма, сепаратор водилу, тела качения сателлитам, наружное кольцо опорному колесу, при этом изменение геометрических размеров и формы любого элемента подшипника качения вызывает соответствующее изменение передаточного отношения планетарного механизма. Это приводит к увеличению зазора между элементами подшипника, и, как следствие, к увеличению энергии виброперемещений. В процессе износа подшипника его передаточное отношение уменьшается в зависимости от изменения геометрических параметров тел качения подшипника, что ведет к увеличению зазоров в подшипнике и равносильно понижению класса точности изготовленного подшипника, при этом с увеличением зазоров возрастает величина акустических шумов
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The kinematics of the rolling bearing correspond to the kinematics of the planetary mechanism, with the inner ring of the bearing corresponding to the central wheel of the planetary mechanism, the cage of the carrier, the rolling elements of the satellites, the outer ring of the supporting wheel, while changing the geometric dimensions and shape of any element of the rolling bearing causes a corresponding change in the gear ratio of the planetary mechanism. This leads to an increase in the gap between the elements of the bearing, and, as a result, to an increase in the energy of vibration displacements. In the process of bearing wear, its gear ratio decreases depending on changes in the geometric parameters of the rolling elements of the bearing, which leads to an increase in the clearance in the bearing and is equivalent to a decrease in the accuracy class of the manufactured bearing, while the increase in the clearance increases the acoustic noise
The proposed method is as follows.

Предварительно в зоне нагружения подшипника на наружную поверхность внешнего кольца устанавливают датчик 1 измерения виброперемещений внешнего кольца подшипника. Preliminarily, in the bearing loading zone, on the outer surface of the outer ring, a sensor 1 for measuring vibration displacements of the outer bearing ring is installed.

На боковую поверхность сепаратора 2 для шарикового подшипника или боковую поверхность ролика роликового подшипника устанавливают магнитную метку 3. Информация о прохождении сигнальной магнитной метки 3 сепаратора или ролика через контрольную точку фиксируется бесконтактным индукционным датчиком 4, который подключен в схему формирования импульсного сигнала (не показана). A magnetic mark 3 is installed on the side surface of the ball bearing cage 2 or the side surface of the roller bearing roller 3. Information on the passage of the magnetic signal mark 3 of the cage or roller through the test point is recorded by a proximity sensor 4, which is connected to a pulse signal generating circuit (not shown).

На вращающемся валу 5 привода внутреннего кольца подшипника закрепляют диск 6, условно разделенный на 360 угловых интервалов. Временное положение вала 5 привода внутреннего кольца подшипника фиксируют бесконтактным путем с помощью индукционного датчика 7. A disk 6, conditionally divided into 360 angular intervals, is fixed on the rotating shaft 5 of the drive of the inner ring of the bearing. The temporary position of the shaft 5 of the drive of the inner ring of the bearing is fixed non-contact by using an induction sensor 7.

Измерение состояния подшипника производят после выхода исследуемого подшипника на заданный режим скорости вращения вала 5 привода при соответствующей величине действующей нагрузки в зоне нагружения подшипника в радиальном направлении. The measurement of the state of the bearing is carried out after the test bearing reaches the specified speed of rotation of the drive shaft 5 with the corresponding value of the effective load in the bearing loading zone in the radial direction.

Измерение производят с момента совпадения фронта импульса от индукционного датчика 4 с фронтом импульса от индукционного датчика 7 углового положения внутреннего кольца подшипника до последующего аналогичного момента, при этом указанный момент времени зависит только от степени износа тел качения подшипника. The measurement is made from the moment the front of the pulse from the induction sensor 4 coincides with the front of the pulse from the induction sensor 7 of the angular position of the inner ring of the bearing until the next similar moment, while this time depends only on the degree of wear of the rolling elements of the bearing.

В процессе измерения фиксируются величина энергии виброперемещений внешнего кольца подшипника и число импульсов от индукционного датчика 7 углового перемещения внутреннего кольца подшипника и по совокупности этих величин путем сравнения их с базовыми для данного типа и класса подшипника судят о его техническом состоянии и степени износа. During the measurement process, the magnitude of the vibration energy of the outer ring of the bearing and the number of pulses from the induction sensor 7 of the angular displacement of the inner ring of the bearing are fixed and, by comparing them with the base ones for this type and class of the bearing, they judge its technical condition and degree of wear.

По мере износа исследуемого подшипника имеет место изменение геометрических размеров и формы тел качения от базового значения, выявляется закономерность увеличения энергии виброперемещений подшипника и изменения передаточного отношения планетарного механизма, при этом увеличение зазора между телами качения приводит к возрастанию энергии виброперемещений подшипника по нормальному закону распределения, а также к резкому возрастанию величины передаточного отношения планетарного механизма до максимального значения на границе базового значения с последующим постепенным ее уменьшением. As the test bearing wears, a change occurs in the geometric dimensions and shape of the rolling bodies from the base value, a pattern is revealed of an increase in the energy of vibrational displacement of the bearing and a change in the gear ratio of the planetary mechanism, while an increase in the gap between the rolling bodies leads to an increase in the energy of vibrational displacement of the bearing according to the normal distribution law, and also to a sharp increase in the gear ratio of the planetary mechanism to a maximum value at the border of the bases value with its subsequent gradual decrease.

Подшипники считаются годными к эксплуатации, если измеряемые величины не выходят за пределы базового значения, определяемого классом точности в зависимости от технологических требований к качеству материалов подшипника, шероховатости поверхности и предельных отклонений размеров, формы и взаиморасположения сопрягаемых поверхностей. Bearings are considered serviceable if the measured values do not go beyond the base value determined by the accuracy class depending on the technological requirements for the quality of the bearing materials, surface roughness and maximum deviations of the dimensions, shape and relative position of the mating surfaces.

П р и м е р. Предлагаемым способом был исследован радиальный шариковый подшипник N 306. У нового исследуемого подшипника радиальный зазор, измеренный инструментально, составил 10 мкм, а передаточное отношение планетарной системы и уровень акустического шума, измеренные на описанной установке, при скорости вращения вала привода 5 об/мин и радиальной нагрузке 10 кг составили соответственно 955^о и 118 дБ. После 1000 ч эксплуатации при скорости вращения вала привода 900 об/мин и нагрузке 10 кг вновь измеренные на установке величины передаточного отношения планетарной системы подшипника и уровень акустического шума составили соответственно 950^о и 123 дБ. Инструментальный контроль радиального зазора подтвердил его увеличение до 18 мкм.PRI me R. By the proposed method, the radial ball bearing N 306 was investigated. The radial clearance measured by tools was 10 μm for the new bearing under study, and the planetary gear ratio and acoustic noise level measured on the described setup at a drive shaft speed of 5 rpm and a radial a load of 10 kg were 955 ^o and 118 dB, respectively. After 1000 hours of operation at a rotational speed of the drive shaft 900 rev / min and a load of 10 kg measured on newly setting value of gear ratio of the planetary bearing system and acoustic noise level were respectively ⁹⁵⁰ and 123 dB. Instrumental control of the radial clearance confirmed its increase to 18 microns.

Предлагаемый способ безразборного контроля состояния элементов радиальных подшипников качения является достоверным и технологичным, достаточно прост в реализации. The proposed method of in-place monitoring of the state of the elements of radial rolling bearings is reliable and technological, quite simple to implement.

Claims (2)

1. СПОСОБ БЕЗРАЗБОРНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИАЛЬНЫХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, включающий измерение величины энергии акустического сигнала в зоне нагружения, обусловленного вибрацией подшипника, и временных интервалов угловых перемещений элементов подшипника, отличающийся тем, что в качестве параметра безразборного контроля состояния исследуемого подшипника используют коэффициент кинематического соотношения между элементами радиального подшипника, при этом дополнительно измеряют изменение угловых интервалов перемещений элементов подшипника и определяют упомянутый коэффициент кинематического соотношения и по величинам полученных параметров путем сравнения их с базовыми для данного типа и класса подшипника судят о его техническом состоянии. 1. METHOD FOR NON-DISPOSABLE MONITORING THE STATE OF ELEMENTS OF RADIAL ROLLING BEARINGS, including measuring the magnitude of the energy of the acoustic signal in the loading zone due to the vibration of the bearing and the time intervals of the angular displacements of the bearing elements, characterized in that the kinematic coefficient between the elements of a radial bearing, while additionally measure the change in the angular intervals of movements lementov bearing and determining said correlation coefficient and the kinematic parameters obtained from the values by comparing them with the base for a given type and class bearing judge its condition. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют изменение энергии акустического сигнала. 2. The method according to claim 1, characterized in that it further measures the change in energy of the acoustic signal.

Images