Курсовая работа: Стенд диагностики высокооборотных шарикоподшипников

Готовая курсовая работа, которая была защищена в 2011-м году

Стенд диагностики высокооборотных шарикоподшипников»

Москва 2011 г.

Реферат

В курсовом проекте по курсу «Системы автоматизированного управления» был спроектирована установка для диагностики шарикоподшипников, полностью разработан двухканальный контроллер двигателей.

Графическую часть проекта составляеют 5 листов формата A1, выполненные в среде AutoCAD 2008, Sprint Layuot 5.0, Splan7.0

Расчётно-пояснительная записка выполнена в среде Microsoft Word 2003.

Цели и задачи проекта

- Разработка принципиальной схемы установки;

- Построение алгоритма работы установки;

- Разработка двухканального контроллера двигателей.

Содержание

1 Введение________________________________________________4

2 Описание модели силового взаимодействия элементов шарикоподшипников подвески ротора ТМН_____________________5

3. Разработка устройства диагностики шарикоподшипников._______________________________________7

4. Разработка алгоритма управления установкой________________10

5. Построение функциональной схемы установки._______________16
6.Проектирование Контроллера двигателей____________________17
7.Выводы.________________________________________________19

1 Введение

Производство современных изделий электронной техники включает в себя десятки технологических операций, производимых в вакуумных технологических установках и длящихся от нескольких минут до нескольких суток, например, электронно-оптические преобразователи третьего поколения, или даже до недель и месяцев, например выращивание кристаллов. Это предъявляет очень высокие требования к надежности оборудования в целом и его узлов, например турбомолекулярных насосов. Одним из современных способов обеспечения надёжности механизмов является их диагностика прямо во время работы. Однако, использование традиционных систем диагностики для вакуумного оборудования и особенно вакуумных механизмов затруднено или не возможно. Это связано с особенностями конструкции вакуумных механизмов, а также с разреженной средой.

В МГТУ им Н.Э.Баумана в настоящее время разрабатывается система вакуумной диагностики турбомолекулярных насосов, основанная на явлении износа, выхода из строя и разрушении шарикоподшипников. Описываемый способ диагностики высокоскоростных шарикоподшипниковых узлов турбомолекулярных насосов помимо традиционно используемой вибрационной диагностики [1,2,3], использует энергетический подход для оценки степени износа шарикоподшипников, т.е. использует параметр, напрямую связанный с долговечностью ТМН.

2 Описание модели силового взаимодействия элементов шарикоподшипников подвески ротора ТМН.

Разработанная ранее теоретическая модель силового взаимодействия элементов шарикоподшипника [4] показывает, что наличие даже незначительной осевой нагрузки (вес ротора) на шарикоподшипник приводит к защемлению шариков между кольцами, и их постепенному «разбеганию» во время работы, из-за их незначительной разноразмерности. Так, шарики в отверстиях сепаратора разделяются на ведущие и ведомые. На схеме (см.рис.1) показаны силы взаимодействия элементов шарикоподшипника, действующие в моменты «набегания» ведущего шарика на сепаратор, когда отстающий («ведомый») шарик тормозит сепаратор.

Рис.1.Плоская модель силового взаимодействия элементов шарикоподшипника а) общая схема действия сил: w- угловая скорость вращения, М_тр- момент трения, R_b- радиус внутренней дорожки шарикоподшипника, R_o- средний радиус шарикоподшипника, D_ш- диаметр шарика; б) Схема сил, действующих на ведущий (слева) и ведомый (справа) шарики: F_ai и F_bi- силы трения между шариком и внутренним и наружним кольцом соответственно, F_ci- сила трения между шариком и сепаратором, Q_ai и Q_bi- нормальные реакции на шарик внутреннего и наружного колец (соответственно) при взаимодействии шарика с сепаратором, Q_ci- нормальная реакция шарика на сепаратор, M^k_ai и M^k_bi- моменты трения качения между шариком и внутренним и наружным кольцами соответственно. Индекс ' i ' относится к ведущему, а ' j '- к ведомому шарикам. Индексами со штрихом обозначены силы, с которыми шарик действует на сепаратор и кольца.

Момент защемления сепаратора шариками можно определить несколькими способами. Наиболее распространенный – торсионный способ, при котором с помощью тензодатчиков, наклеенных на торсион, замеряется непосредственно крутящий момент. Недостаток этого способа заключается в том, что торсионные датчики должны устанавливаться непосредственно на вал ротора насоса, что полностью исключено конструкцией ТМН.

Авторами предложен способ определения момента на валу ротора насоса с использованием нагрузочно-скоростной характеристики электродвигателя ТМН. У асинхронного двигателя насоса момент сопротивления вращению находится в зависимости от электрической мощности в цепи питания привода.

Работу по износу сепаратора шариками можно рассчитать как приращение электрической мощности, потребляемой двигателем ТМН: