DE2151284A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Vibrationen rotierender Koerper - Google Patents

Description

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Ina. F. Weickmann, · l

DfpUngH.WBic^ann.Dipl.Phys OinllngF.A.Weickmann.Oipl.Chflm.B. 8 München 27, Möhlstr. 22

RIV-SKP Offieine dl Villar Perosa S.p.A., Turin (Italien)

Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Vlbrationen rotierender Körper

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von Vibrationen rotierender Körper, insbesondere von Wälzlagern. Außerdem hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum Gegenstand.

Es sind Vorrichtungen zum Peststellen von Vibrationen rotierender Körper bekanntgeworden, bei denen ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von den Vibrationen des Prüfkörpers erzeugt wird; dabei werden mit geeigneten elektrischen Kreisen diese Signale ausgewertet, wobei ihr Mittelwert in einem bestimmten Frequenzband festgestellt wird. Dieser Mittelwert dient zur Ermittlung des Vibrationspegels, der auf einem Anzeigegerät sichtbar gemacht wird.

Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß bestimmte Vibrationen, insbesondere solche kurzer Dauer oder großer Amplitude (Spannungsspitzen), nicht erfaßt und somit auch nicht angezeigt werden, weil ihr Mittelwert sehr klein ist.

In einer anderen bekannten Vorrichtung zum Prüfen rotierender Körper werden die oben erwähnten elektrischen Signale zunächst verstärkt und dann einem Oszilloskopen oder einem Lautsprecher zugeführt, um den Verlauf der Vibrationen sichtbar bzw. diese hörbar zu machen. Mit dieser Vorrichtung werden zwar die ange-

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sprochenen Nachteile der oben erläuterten Vorrichtungen überwunden, die Prüfung der rotierenden Körper erfolgt jedoch subjektiv durch eine Bedienungsperson, die feststellen muß, wann ein gefährlicher Vibrationspegel erreicht ist. Das verlangt von der Bedienungsperson ständige Konzentration; rasche Ermüdung und Fehler bei der Kontrolle sind die Folgen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Vibrationen rotierender Körper, insbesondere von Wälzlagern, zu schaffen, mit denen die oben aufgezeigten Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen Fehler an den zu prüfenden Körpern objektiv ermittelt werden, ohne daß Schwingungen kurzer Dauer oder großer Amplitude vernachlässigt * werden.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß mit einem Meßkopf die Vibrationen aufgenommen werden und anschließend ein Signal erzeugt wird, sobald eine vorbestimmte Anzahl von Schwingungen erreicht ist, deren Amplituden jede für sich einen bestimmten Wert überschreiten.

Weiterhin wird die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens gelöst, die neben einem Meßkopf zum Aufnehmen der Vibrationen des rotierenden Körpers Mittel zur Erzeugung eines Signals enthält. Diese Mittel bestehen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aus einem von einem monostabilen Multivibrator gesteuerten Integrationskreis zur Erzeugung von Impulsen, die den vom Meßkopf aufgenommenen Vibrationen entsprechen, sowie einer Triggerstufe, deren Schwelle so eingestellt ist, daß nur dann ein Signal erzeugt wird, wenn das vom Integrationskreis erzeugte Signal einen Wert erreicht hat, der mindestens der Summe von zwei Impulsen entspricht.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vor dem monostabilen Multivibrator eine zweite Triggerstufe angeordnet, deren Schwelle so eingestellt ist, daß nur dann Signale ausgesendet werden, wenn die Vibrationen eine vorbestimmte Amplitude erreichen. Diese Vorrichtung kann dadurch noch verbessert werden, daß vor der zweiten Triggerstufe mindestens ein Filter angeordnet ist, der diejenigen von der Eingangsstufe erzeugten Signale ausfiltert, die nicht durch die Vibrationen des rotierenden Körpers erzeugt worden sind.

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines AusfUhrungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Im Falle des AusfUhrungsbeispieles ist der zu prüfende rotierende Körper 1 ein Wälzlager, das auf einem sich drehenden Zapfen 2 angeordnet ist. Ein geeigneter Meßkopf J5 berührt die Mantelfläche des stillstehenden Außenringes des Wälzlagers in einem Punkt.

Der Meßkopf 3 ist im wesentlichen von elektrodynamischer Bauart und beispielsweise als Beschleunigungsmesser ausgebildet. Der Meßkopf 5 ist, wie aus der Zeichnung hervorgeht, mit einer Eingangsstufe 4 verbunden, die einen Verstärker sowie geeignete Filter enthält, die nicht relevante Komponenten der vom Meßkopf 3 erzeugten Signale, deren Frequenz normalerweise unter einer vorbestimmten Frequenz liegt, eliminieren. Der Eingangsstufe 4 ist eine Triggerstufe 5 (Amplituden-Diskriminator) nachgeschaltet, die mit einem monostabilen Multivibrator 6 verbunden ist. Dieser wiederum steht mit einem Integrationskreis 7 in elektrischer Verbindung, dem eine weitere Triggerstufe 8 nachgeschaltet ist.

Die Triggerstufe 8 wirkt auf ein Relais 9 ein, das bei Erregung einen nicht weiter dargestellten Kreis mit einem Anzeigegerät oder einem Servomechanismus schließt. Über eine Leitung lo, in die ein Schalter 11 eingebaut ist, können Impulse auf das Relais 9* nachdem es erregt worden ist, einwirken, um den geschlossenen Kreis wieder zu öffnen.

Bei einer Messung spielen sich in der soeben beschriebenen Vorrichtung folgende Vorgänge ab:

Durch die Rotation des Zapfens 2 werden auf den Außenring des Wälzlagers Vibrationen übertragen, die vom Beschleunigungsmesser des Meßkopfes 3 aufgenommen werden. Die dadurch erzeugten Signale des Meßkopfes 3 gelangen zur Eingangsstufe 4, in der sie verstärkt und gegebenenfalls gefiltert werden. Wie bereits erwähnt, dienen die Filter dazu, diejenigen Komponenten der Signale zu eliminieren, die nicht von den Vibrationen des Prüfkörpers herrühren, sondern beispielsweise von mechanischen Schwingungen aufgrund von Exzentrizitäten in der

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Lagerung des Zapfens 2. Wenn diese Filter ausschließlich Signale durchlassen, deren Frequenz über loo Hertz liegt, ist sichergestellt, daß die Eingangsstufe 4 mit ihrem verstärker nur solche Signale verlassen, die für die nachfolgende Auswertung relevant sind.

Die die Eingangsstufe 4 verlassenden Signale, die den Vlbrationen des zu prüfenden Wälzlagers entsprechen, sind im wesentlichen Impulse mehr oder weniger großer Amplitude und geringer Dauer. Diese Signale gelangen zum als Triggerstufe 5 ausgebildeten Amplituden-Diskrimlnator, dessen Schwelle so eingestellt werden kann, daß nur Signale von einer bestimmten Amplitude an zum nachfolgenden Multivibrator 6 gelangen. Zweckmäßigerweise ist die Schwelle der Triggerstufe 5 so gewählt, daß diese nur Signale verlassen, die einem nicht mehr tragbaren Vibrationspegel entsprechen.

Wie bereits erwähnt, gelangen diese Signale anschließend zu dem monostabilen Multivibrator 6, der zu Jedem Signal einen Impuls erzeugt, mit dem der Integrationskreis 7 gespeist wird, dessen Ausgangssignal, das der Summe der Eingangsimpulse entspricht, zur Triggerstufe 8 weitergeleitet wird. Die Schwelle der Triggerstufe 8 ist so gewählt, daß diese nur dann Signale durchläßt, wenn die Amplitude des die Triggerstufe 8 erreichenden Signals der Summe einer bestimmten Anzahl von Impulsen entspricht, die den Integrationskreis 7 erreichen.

Durch das aus dem Multivibrator 6, dem Integrationskreis 7 und der Triggerstufe 8 bestehende System wird verhindert, daß sehr kleine Signale durchgelassen werden, die vereinzelten Impulsen entsprechen und die zwar während der Rotation des Wälzlagers entstehen, aber nicht auf für dieses gefährlichen Vibrationen beruhen. Wenn die beschriebene Vorrichtung zur Geräuschmessung des Wälzlagers verwendet wird, entsprechen derartige vereinzelte Impulse einem Rauschen, das keinen nennenswerten Einfluß auf das Lagergeräusch hat. Tatsächlich wären derartige vereinzelte Signale, die die Triggerstufe 5 durchläßt, in der Lage, auch im monostabilen Multivibrator 6 Impulse zu erzeugen, die den Integrationskreis zur Erzeugung eines Signals veranlassen könnten; dessen Pegel wäre jedoch zu niedrig, so daß ein solches Signal von der Triggerstufe 8 unterdrückt würde. Auf diese Weise werden derartige vereinzelte Signale von der Triggerstufe 8 nicht weitergeleitet.

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Es hat sich als günstig herausgestellt, als Schwellenwert für die Triggerstufe 8 eine Amplitude festzulegen, die der Summe von etwa zehn vom Integrationskreis 7 erzeugten Impulsen entspricht.

Das von der Triggerstufe 8 in der beschriebenen Weise erzeugte Signal gelangt zum Relais 9» so daß dieses erregt wird und auf diese Weise den vom Relais 9 gesteuerten elektrischen Kreis schließt. In diesem Kreis kann, wie bereits erwähnt, ein geeignetes Anzeigegerät, beispielsweise akustischer Art, angeordnet sein, das jedesmal dann ein Zeiohen erzeugt, wenn die Vibrationen des zu prüfenden Wälzlagers einen vorbestimmten Wert überschreiten.

In dem elektrischen Kreis des Relais 9 kann ein geeigneter Servomechanismus eingeschaltet sein, der beispielsweise eine Vorrichtung steuert, durch die automatisch diejenigen Wälzlager als Ausschuß ausgeworfen werden, deren Geräusch zu groß ist.

Das Relais 9 kann durch einen Schalter 11 wieder in seinen Ausgangszustand, wie er vor der Erregung bestanden hat, zurückversetzt werden, indem über die Leitung Io auf das Relais 9 ein Öffnungsimpuls einwirkt.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   AVerfahren zum Messen von Vibrationen rotierender Körper, insbesondere bei Wälzlagern, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Meßkopf (3) die Vibrationen aufgenommen werden und anschließend ein Signal erzeugt wird, sobald eine vorbestimmte Anzahl von Schwingungen erreicht ist, deren Amplituden jede für sich einen vorbestimmten Wert überschreiten.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend einen Meßkopf zum Aufnehmen der Vibrationen des rotierenden Körpers, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines Signals nach Erreichen einer bestimmten Zahl von Schwingungen, deren Amplituden jede für sich einen vorbestimmten Wert überschreiten.
3. 2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel bestehen aus einem von einem monostabilen Multivibrator (6) gesteuerten Integrationskreis (7) zur Erzeugung von Impulsen, die den vom Meßkopf (3) aufgenommenen Vibrationen entsprechen, und einer Triggerstufe (8) (Amplituden-Diskriminator), deren Schwelle so eingestellt ist, daß nur dann ein Signal erzeugt wird, wenn das vom Integrationskreis (7) erzeugte Signal einen Wert erreicht hat, der mindestens der Summe von zwei Impulsen entspricht.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruoh 3* dadurch gekennzeichnet, daß vor dem monostabilen Multivibrator (6) eine zweite Triggerstufe (5) angeordnet ist, deren Schwelle so eingestellt ist, daß nur dann Signale ausgesendet werden, wenn die Vibrationen eine vorbestimmte Amplitude erreicht haben.
5. 5· Vorrichtung nach Anspruoh 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Triggerstufe (5) mindestens ein Filter angeordnet ist, der diejenigen von der Eingangsstufe (4) erzeugten Signale ausfiltert, die nicht durch die Vibrationen des rotierenden Körpers (l) erzeugt worden sind.

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6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Anzeigegerät, dem die durch die genannten Mittel erzeugten Signale zugeführt werden.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine von einem Relais (9) gesteuerten Vorrichtung zum automatischen Auswerfen derjenigen rotierenden Körper (l), aufgrund deren Vibrationen von der Triggerstufe (8) ein das Relais (9) auslösendes Signal erzeugt wird.

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