Устройство диагностирования подшипника качения при входном контроле Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

(e-mail: [email protected])

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russia

TECHNOLOGICAL CAPABILITIES OF PRODUCTION OF INITIAL DETAIL BY FORGING AND STAMPING

Abstract. In this article low-waste and resource-saving methods of receiving metal initial detail with application of forging and stamping are considered, the comparative analysis of some of them is made.

Keywords: forging, stamping, processing by pressure, deformation, initial detail.

УДК 621.787:621.91

УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ ПРИ ВХОДНОМ КОНТРОЛЕ Мишин Владислав Владимирович, к.т.н., зав. кафедрой электроники,

радиотехники и систем связи.

ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева" Пашментова Анна Сергеевна, магистр, инженер - конструктор 3й категории, ПАО «Красногорский завод им. С.А.Зверева» ОГУ имени И. С. Тургенева

В статье обоснована необходимость контроля и диагностики состояния трибосопряжений подшипника качения на стадии входного контроля. Описывается возможность создания автоматизированного устройства для диагностики состояния трибосопряжений подшипникаов качения на стадии входного контроля, приводится структурная схема данного устройства.

Ключевые слова: трибодиагностика, трибомониторинг, испытания, граничные слои, сферические поверхности, испытательные машины, смазка, электрорезистивный метод, трение, трибосопряжение, износ, устройство.

В настоящее время, подшипники качения являются основными видами опор в машинах, широко применяются в энергетическом оборудовании, мощных насосах, компрессорах, электродвигателях и т. д. Они осуществляют пространственную фиксацию вращающихся роторов и воспринимают основную часть статических и динамических усилий, возникающих в механизме. При кажущейся внешней простоте конструкции, это сложный и ответственный узел, в котором возможно возникновение опасных дефектов. Поэтому техническое состояние подшипников является важнейшей составляющей, определяющей работоспособность механизма в целом.

Для повышения ресурса и надежности оборудования, сокращения затрат, связанных с ремонтом и простоями, необходима точная система диагностирования технического состояния подшипников качения. При этом до настоящего времени довольно плохо изучена взаимосвязь между различными методами контроля и диагностирования, что позволило бы с

большей точность оценивать реальное состояние объекта, а главное, прогнозировать его ресурс работы.[1]

Производство подшипников качения осуществляется в условиях жестких требований к их качеству. Это одни из наиболее точных устройств, выпускаемых в машиностроении.

Можно выделить следующие преимущества подшипников качения:

- значительно меньше потери на трение, а, следовательно, более высокий КПД (до 0,995) и меньший нагрев;

- в 10...20 раз меньше момент трения при пуске;

- экономия дефицитных цветных материалов, которые чаще всего используются при изготовлении подшипников скольжения;

- меньшие габаритные размеры в осевом направлении;

- простота обслуживания и замены;

- меньше расход смазочного материала;

- невысокая стоимость вследствие массового производства стандартных подшипников;

- простота ремонта машины вследствие взаимозаменяемости подшипников.

Срок службы подшипников качения зависит от условий их производства, хранения, обслуживания, установки, нагрузки и условий работы.

Для повышения ресурса и надежности оборудования, сокращения затрат, связанных с ремонтом и простоями, необходима система точного диагностирования текущего технического состояния подшипников качения.

Техническое состояние подшипника в узле определяется совокупным влиянием большого числа факторов, характеризующих качество его изготовления, работоспособность системы смазывания, условия и режимы эксплуатации [2].

Решение проблемы получения достоверной информации о состоянии подшипника должно базироваться на анализе теории контактного взаимодействия его деталей.

С учетом сказанного актуальным направлением повышения достоверности диагностирования подшипников и, следовательно, надежности и безопасности машин и механизмов является реализация комплексного подхода, включающего, наряду с объективной оценкой нормируемой совокупности структурных параметров подшипника, комплексную оценку его состояния, как системы «подшипник - сборка - смазка - режимы и условия работы» на различных этапах ее формирования и эксплуатации.

Для реализации комплексного подхода к диагностированию необходим объективный критерий оценки состояния подшипника, как системы. Критерий должен удовлетворять следующим требованиям: универсальнсоть (решение задач контроля и прогнозирования состояния различных типов подшипников и конструкций узлов при различных режимах и условиях работы на различных этапах диагностирования); комплексность (получение комплексной оценки сосотояния подшипниковой системы, а также выде-

ления мнформации об отдельных факторах и параметрах); достоверность и объективность (получение достоверной количественной информации о состоянии объекта с помощью технических средств); безопасность (реализация неразрушающих методов, безопасных для обслуживания персонала и окружающей среды).

Процессы и явления, происходящие в зонах трения, носят сложный характер, поэтому ни один из методов диагностирования принципиально не может дать исчерпывающую информацию о состоянии опоры качения. Каждый из методов лишь в большей или меньшей степени характеризует различные стороны данных процессов и наиболее эффективно решает те или иные диагностические задачи.

К числу наиболее приемлемых методов диагностирования состояния зон трения подшипников для комплексирования можно отнести механический метод (по моменту сопротивления вращению), тепловой (по температуре деталей подшипника), вибрационный и акустический (по параметрам вибрации и шума). Именно эти методы в настоящее время наиболее интенсивно развиваются (рисунок 1).

- механические ■электрические

- вибрационные

- тепловые

■ акустической эмиссии

■ фотометр ичес кие и спектрометрические

- ультра1вуков1,[с

■ и |у мо кие

2 3 4 5 6 7 Обозначен не метода

Рисунок 1 - Диаграмма патентирования с 2000 г. по различным методам диагностирования трибосопряжений [3]

Для решения проблемы диагностирования ПК на стадии входного контроля представляется следующая структурная схема устройства (рисунок 2).

В качестве такого критерия предлагается использовать состояние зон трения деталей подшипника при его работе, в частности, состояние смазки в зонах трения. При работе подшипника качения (ПК) на рабочих поверхностях деталей образуются поверхностные пленки различной природы, между телами качения и кольцами образуется устойчивая пленка смазочного материала (СМ), толщина которой непрерывно флуктуирует. Возможны кратковременные местные разрушения пленок в контактах наиболее высоких микронеровностей - микроконтакты. Ухудшение ПК независимо от причины приводит к увеличению флуктуаций толщины пленки, частоты и длительности микроконтактирования, а ухудшение состояние смазки вызывает рост интенсивности практически всех видов изнашивания

ПК. Таким образом, выбранный критерий позволяет получить объективную комплексную информацию о фактическом состоянии ПК на момент контроля, а также исходную информацию для прогнозирования этого состояния [3].

1

I

?

Рисунок 2 - Структурная схема устройства для исследования

подшипника качения

Устройство работает следующим образом: информация об измеренном сопротивлении передается снимается токосъемником 1 и передается на преобразователя сопротивление - напряжение 2 на инвертирующий усилитель 3, который увеличивает амплитуду сигнала, принимаемого с блока 2. После преобразования уровень напряжения снизится в несколько раз, поэтому применяем неивертирующий усилитель 4. Усиленный сигнал поступает на фильтр нижних частот 5 с частотой среза 100 кГц, который выделяют полосу пропускания информативного сигнала, нужную для исследования. Далее выходной сигнал поступает на вход АЦП 6. На АЦП 16, также подается сигнал с датчика виброускорения. Датчик виброускорения 13 генерирует выходной сигнал, который передается на усилитель напряжения 14. Фильтрация сигнала осуществляется с помощью ФНЧ 15. АЦП связан или интегрирован в микроконтроллер 11, который осуществляет первичную обработку измерительной информации и передает ее на ком-

пьютер с помощью интерфейса сопряжения 10. Оператор может осуществлять управление работой устройства с помощью панели управления 7 или посредством USB интерфейса. Цифровой датчик температуры 17, необходимый для контроля температуры в узле трения к микроконтроллеру. Также к микроконтроллеру подключены, цифровой датчик положение (энко-дер) 13, необходим для преобразования угла поворота вращающегося объекта - вала в электрические сигналы, позволяющие определить угол его поворота, и цифровой датчик частоты вращения двигателя 8. Микроконтроллер выводит необходимую информацию на ЖК - дисплей 12.

При этом информация о состоянии объекта поступает непосредственно из зон трения в форме электрического сигнала, диагностические параметры в зависимости от состояния подшипника изменяются на несколько порядков, а методы являются практически безъинерционными.

Таким образом, стенд для испытаний ПК по электрическим и вибрационным, тепловым и механическим параметрам позволит значительно улучшить качество производимых подшипников качения и поднять конкурентоспособность данного направления отечественного приборостроения.

Список литературы

1. Что такое подшипники и их основные разновидности [Электронный ресурс] -Загл. с экрана - Режим доступа: http://snr.com.ru/e/about_bearings/about_bearing.htm

2. Подмастьерьев К.В. Электропараметрические методы комплексного диагности-ровнаия опор качения. - М.: Машиностроение - 1 2001. - 376с.:и.

3. Подмастерьев К. В. Комплексное диагностирование подшипников и опор качения машин и механизмов на различных этапах их жизненного цикла [Текст] / Известия Тульского государственного университета. Технические науки. // Машиностроение. -2011. - №5. - С. 304 -314.

Mishin Vladislav Vladimirovich, CTS, professor

State University ESPC, Orel

Pashmentova Anna Sergeevna, State University ESPC, Orel, student of 21-P-M, 3 category engineer, PJSC "Krasnogorsk Factory. Zverev "

Annotation: In the paper is proved of the control and condition diagnostics rolling bearing environments at a incoming inspection. Possibility of creation of the automated device for condition diagnostics rolling bearing environments at a condition diagnostics is described, the block diagramme of the given device is resulted.

Keywords: tribodiagnostics, tribomonitoring, testing, boundary layers, spherical surfaces, test devices, lubrication, electroresistive method, friction, tribocoupling, wear, device.