SU1817200A1 - Device for speeding up life test of electric motor - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам проведения 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.The invention relates to methods for conducting accelerated resource tests of electric motors and can be used to reduce test time, approximate test conditions to operational and individual forecasting the service life of electric motors with a long service life.

Цель изобретения- сокращение времени испытаний, приближение условий испытаний к эксплуатационным и Обеспечение возможности индивидуального прогнозирования и сохранения работоспособности исследуемых объектов.The purpose of the invention is the reduction of test time, the approximation of test conditions to operational and ensuring the possibility of individual forecasting and maintaining the health of the studied objects.

ванном 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 пред- _Λ шествующего и последующего циклов испы- S таний прекращают, а затем проводят индивидуальное прогнозирование, определяя общий ресурс как сумму частичных ресурсов. 3 ил.In this mode, they are carried out cyclically, the speed of forced movement on each cycle is changed until the vibration level in the ultrasonic frequency range is reached, the value corresponding to the maximum load on the motor mounts, between adjacent cycles, the vibration level in the sound frequency range in the forced and operational modes is measured and the ratio of these levels is determined the acceleration coefficient for each cycle, based on the duration of the cycle and the acceleration coefficient, calculate the partial life of the electric motor, p When 'pre- acceleration equal coefficients _Λ upstream and downstream cycles ispy- tany S is stopped, and then an individual prediction is performed by determining shared resource as the sum of partial resources. 3 ill.

Нафиг,1 представлена функциональная схема для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 приведены графики изменения 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.З изображены экспериментальные графики изменения коэффициента ускорения для двух типов электродвигателей ЭД - I (а) и ЭД - II (б) в зависимости от номера цикла.Nafig, 1 presents a functional diagram for implementing the proposed method; figure 2 shows graphs of changes in the speed of the forced angular motion (a) of the electric motor, the generated load (b), the general vibration level in the ultrasonic (c) and sound (d) frequency ranges within several test cycles. Fig. 3 shows experimental graphs of the change in the acceleration coefficient for two types of electric motors ED - I (a) and ED - II (b) depending on the cycle number.

Установка (фиг. 1) содержит испытуемый электродвигатель 1, который с помощьюInstallation (Fig. 1) contains the test motor 1, which using

SU 1817200 А1 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 звукового диапазона частот и вибропреобразователь 6 ультразвукового диапазона частот, оси чувствительности которых ориентированы в радиальном направлении к опорамSU 1817200 A1 of bracket 2 is connected to the drive 3 of forced alternating angular movement so that the axis of proper rotation of the rotor of the electric motor 1 is oriented perpendicular to the axis of the drive 3. On the tested electric motor 1 in the installation area of the supports 4.1 and 4.2, a sound transducer 5 of a sound frequency range and a vibration transducer 6 are fixed ultrasonic frequency range, the sensitivity axis of which are oriented in the radial direction to the supports

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 электродинамический возбудитель угловых колебаний типа МКП 8 (4). В качестве вибропреобразователя 5, б стандартные пьезоакселерометры КД91, измерителя 7 - S М211, фильтра 8 - фильтр типа 01014, вольметра 9 - селективный вольтметр В 6-9 (5).4.1 and 4.2. The output of the converter 5 is connected to the input of the vibration meter 7 of the sound frequency range, and the output of the vibration transducer 6 of the ultrasonic frequency range is connected through the high-pass filter 8 to the input of the high-frequency voltmeter 9. As an actuator 3, an electrodynamic exciter of angular oscillations of the MCP 8 type (4) can be used. As a vibration transducer 5, b are standard KD91 piezoelectric accelerometers, meter 7 - S М211, filter 8 - filter type 01014, volmeter 9 - selective voltmeter B 6-9 (5).

Способ ускоренных испытаний осуществляется следующим образом.The method of accelerated testing is as follows.

Испытуемый электродвигатель 1 устанавливается в условия, соответствующие эксплуатационным и задается собственное вращение его ротора. При достижении номинального режима собственного вращения ротора измеряются начальный уровень вибрации азо в звуковом диапазоне частот с помощью вибропреобразователя 5 и измерителя 7 вибрации, а также начальный уровень вибрации Uo 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):The tested electric motor 1 is set in the conditions corresponding to the operational and sets its own rotation of its rotor. When the nominal mode of proper rotation of the rotor is reached, the initial azo vibration level in the sound frequency range is measured using the vibration transducer 5 and vibration meter 7, as well as the initial vibration level Uo in the ultrasonic frequency range using the vibration transducer 6, filter 8 and voltmeter 9. The electric motor 1 is connected to using the bracket 2 with the drive 3 and set the alternating angular motion around an axis perpendicular to the axis of proper rotation of the rotor of the electric motor 1, smoothly changing the angular velocity l drive 3 until the level of vibration of the motor in the ultrasonic frequency range of the specified value, controlled by a voltmeter 9, corresponding to the maximum load on the supports 4.1 and 4.2 of the electric motor 1. The load P on the supports is related to the speed of the forced angular movement of the motor housing by the ratio (6):

Р = Kmg ±^|-, (1) где kmg - статическая нагрузка на опоры, обусловленная весом ротора (К < 1):P = Kmg ± ^ | -, (1) where kmg is the static bearing load due to the weight of the rotor (K <1):

3момент инерции ротора:3 moment of inertia of the rotor:

Ω- собственная частота вращения; ω - угловая скорость принудительного вращения корпуса электродвигателя;Ω- own speed of rotation; ω is the angular velocity of the forced rotation of the motor housing;

С-- расстояние между опорами.C is the distance between the supports.

После достижения предельного значения нагрузки Рпред на опоры 4.1 и 4.2 фиксируют начальную угловую скорость Шо (фиг.2,а) принудительного знакопеременного движения, включают привод 3, после чего измеряют уровень вибрации в звуковом диапазоне частот при воздействии знакопеременного принудительного углового движения аоф. Коэффициент ускорения определяют из соотношения га где g = 9,8 м/с² - ускорение свободного падения;After reaching the limit value of the load Rpred on the supports 4.1 and 4.2, the initial angular velocity Шо (Fig. 2, a) of forced alternating movement is recorded, drive 3 is turned on, after which the vibration level in the sound frequency range is measured under the influence of alternating forced angular motion aof. The acceleration coefficient is determined from the ratio ha where g = 9.8 m / s ² is the acceleration of gravity;

I - номер цикла испытаний.I is the number of the test cycle.

Затем начинают циклические ускоренные испытания. При заданной начальной скорости углового принудительного движения на опоры 4.1 и 4.2 электродвигателя 1 действуют гироскопические силы (фиг.2б), определяемые выражением (1), которым соответствует заданный уровень вибрации Uo в 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 Ту1 при изменении нагрузки от Р = (Kmg до Р = (Kmg ±3-^).Then begin cyclic accelerated tests. At a given initial speed of the angular forced movement, the supports 4.1 and 4.2 of the electric motor 1 are affected by gyroscopic forces (Fig.2b), defined by expression (1), which corresponds to a given vibration level Uo in the ultrasonic frequency range (Fig.2, c), controlled by vibration transducer 6, filter 8, voltmeter 9. By changing the direction of the forced angular movement using drive 3, create forced-cycle cycles of duration Tu1 when the load changes from P = (Kmg to P = (Kmg ± 3- ^).

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 опорAfter a number of cycles that make up the time interval Tu (figure 2), due to increased vibration in the sound frequency range (figure 2, g), which is one of the main reasons for the destruction of the supports

4.1 и 4.2 электродвигателя, изменяется нагрузка (фиг.2,б) на опоры 4.1 и 4.2, что контролируется по превышению уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне частот 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 действий принудительного углового движения ai<j> 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 U_o (фиг.2,в). Коэффициент К_У1 ускорения испытаний за время Т_У1 рассчитывается по формуле (2) по вибро- ускорениям а1ф и аь. Продолжают циклическое знакопеременное воздействие при изменной скорости углового принудительного движения до момента Туг, соответствующего изменению нагрузки (фиг.2,б), контроли- 5 руемого по превышению уровня вибрации в ультразвуковом диапазоне частот заданного значения Ik (фиг.2,в). После этого снова измеряют уровень вибрации в звуковом диапазоне частот в соответствующих режимах эгф и а₂э, рассчитывают коэффициент ускорения Ку₂ по формуле и частичный ресурс Т_Э2част в эксплуатационном режиме. Затем изменяют снова скорость принудительного углового движения и продолжают испыта- 15 ния. Ускоренные испытания проводят в течение нескольких циклов.4.1 and 4.2 of the electric motor, the load (Fig. 2, b) on the supports 4.1 and 4.2 changes, which is controlled by exceeding the vibration level in the ultrasonic frequency range of the set value Uo (Fig. 2, c), which indicates the need to change the speed of the forced angular movement . In this case, it is necessary to measure the vibration level in units of vibration acceleration in the sound frequency range under the action of forced angular motion ai <j> and in the operational mode of operation of the electric motor 1 a1e with the drive switched off. 3, changing its speed (FIG. 2, a) so that the vibration level in the ultrasonic frequency range does not exceed a predetermined value U _o (FIG. 2, c). The acceleration coefficient K _U 1 of the tests during the time T _U 1 is calculated by the formula (2) from the vibration accelerations a1f and ab. The cyclic alternating action is continued at a variable speed of the angular forced movement up to the moment Tug corresponding to a change in load (Fig. 2, b), controlled 5 by exceeding the vibration level in the ultrasonic frequency range of the set value Ik (Fig. 2, c). Then again measured vibration level in the audio frequency range in the respective modes and egf and ₂ Oe, the acceleration ratio was calculated by the formula Cu ₂ and partial resource 2chast T _E in the operational mode. Then the speed of the forced angular movement is changed again and the tests continue. Accelerated tests are carried out over several cycles.

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.З). Вследствие 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 . Тэ1част Ку| ’ Ту! и полного ресурса работы электродвигателя в эксплуатационных условияхIt was experimentally established that due to running-in of electric motor elements, a small change in vibration in the sound frequency range in the operating mode, and other factors, the acceleration coefficient in the first test cycles varies unstably, but after a few cycles the acceleration coefficient with the proposed method stabilizes and subsequently changes slightly (Fig. 3 ) As a result of this, after the cycle in which the acceleration coefficient is equal to the coefficient in the previous cycle (or differs with an error of not more than 5%), the tests can be stopped. Then, individual forecasting of the service life of the electric motor is carried out by determining the partial. Te1chast Ku | ’Tu! and full service life of the electric motor in operating conditions

Т_э= £ КуГТ_У|.T _e = Ку Г Т _У | |.

1=1 где Kyi - коэффициент ускорения на i-ом цикле испытаний:1 = 1 where Kyi is the acceleration coefficient on the i-th test cycle:

Tyi - время проведения Ι-го цикла;Tyi - time of the Ι-th cycle;

η = число циклов ускоренных испытаний.η = number of accelerated test cycles.

Таким образом, электродвигатель остается работоспособным, а индивидуальное прогнозирование производится для каждого конкретного объекта по сумме частичных ресурсов.Thus, the electric motor remains operational, and individual forecasting is performed for each specific object by the sum of partial resources.

⁶⁶

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяетThus, the use of the proposed method in comparison with the prototype allows

- приблизить условия испытаний к эксплуатационным;- bring test conditions closer to operational;

- повысить эффективность ускоренных, испытаний за счет сокращения их продолжительности;- increase the effectiveness of accelerated tests by reducing their duration;

- оценить изменение динамических 10 процессов в опорах каждого конкретного электродвигателя;- assess the change in the dynamic 10 processes in the bearings of each specific motor;

- проводить индивидуальное прогнозирование ресурса работы каждого двигателя.- conduct individual forecasting of the life of each engine.

Claims (1)

ФормулаизобретенияClaim 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 возможности 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 звуковом 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.The method of accelerated life tests of electric motors, which consists in creating a forced mode by dynamically applying the gyroscopic forces to the motor supports 20 created by the forced alternating angular movement of the electric motor rotor, characterized in that, in order to reduce the test time, 25 approximate the test conditions to the operational ones, maintaining the operability of the electric motor during testing and providing the possibility of individual prediction of the resource of its work s, 30 tests in the forced mode are carried out cyclically, the speed of the forced movement on each cycle is changed until the vibration level in the ultrasonic frequency range of the specified value is reached, 35 corresponding to the maximum load on the motor mounts, between adjacent cycles, the vibration level in the sound frequency range in the forced and is measured. in the operating modes and in relation to these levels, the acceleration coefficient for each cycle is determined, the partial life of the electric motor is calculated from the cycle duration and the acceleration coefficient, if the acceleration coefficients of the previous and subsequent cycles are equal, the tests are stopped and then individual forecasting is carried out, determining the total resource as the sum partial resources. Фиг.2Figure 2