ћехатронные решени€ в подшипниковых узлах

10.05.2009, 10:10



ћехатроника Ц это новое направление развити€ науки и техники, ориентированное на создание и эксплуатацию автоматических и автоматизированных машин и систем с компьютерным (микропроцессорным) управлением их движением. ќсновной задачей мехатроники €вл€етс€ разработка и создание высокоточных, высоконадежных и многофункциональных систем управлени€ сложными динамическими объектами. ÷елью статьи €вл€етс€ анализ возможности применени€ ASBЃ подшипников компании SNR в электроприводе арматуры трубопроводов.

SNR €вл€етс€ крупнейшим в мировой подшипниковой отрасли разработчиком и изготовителем мехатронных устройств, которые нашли широкое применение в области машиностроени€, авиастроени€ и промышленности.

—тартовой площадкой дл€ развити€ новых мехатронных устройств от SNR стала широко используема€ в автомобилестроении технологи€ ASBЃ (Active Sensor Bearing). ”никальной особенностью устройств ASBЃ €вл€етс€ то, что они представл€ют собой особый подшипник с микропроцессорным управлением, содержащий в себе кроме датчика скорости вращени€ еще и датчик температуры. ≈сть сведени€ также о том, что с помощью этого мехатронного модул€ могут измер€тьс€ амплитуды вибрации. Ёто позвол€ет сделать подшипниковый узел любого электропривода более функциональным, расширить его возможности и область применени€.

—уществует два варианта подшипников ASBЃ:
  • подшипник и блок ASBЃ в едином корпусе (рисунок 1);
  • отдельный блок ASBЃ на основе стандартного подшипника (рисунок 2).


  • –исунок 1

    ѕервый вариант в основном используетс€ дл€ массового производства. ≈го преимущество Ц простота монтажа. Ќедостатки: сравнительно высока€ стоимость.


    –исунок 2

    ¬торой вариант SNR рекомендуетс€ дл€ среднесерийного или мелкосерийного производства. “еоретически такой блок ASBЃ может быть разработан дл€ любого стандартного подшипника или любой другой детали или узла, где только можно примен€ть данные блоки. Ќа практике же все не так просто. Ѕольшую роль играет качество подшипника, так как работа блока должна быть адаптирована под конкретные услови€. ¬ариант адаптации блока ASBЃ под определенные подшипниковые стандарты не дает 100% совместимости. Ќапример, если блок подготовлен дл€ использовани€ со стандартным подшипником какой-то определенной марки (например, SNR), то это еще не факт, что он будет работать с подшипником другой марки (например, √ѕ«-1), несмотр€ на то, что они выпускаютс€ по близким стандартам. Ёто пока затрудн€ет применение блоков ASBЃ с российскими подшипниками. ≈го недостатками €вл€ютс€:

  • ёвозможна€ УнесовместимостьФ из-за неточности изготовлени€ подшипника (например, блок может болтатьс€ или вообще не войти в подшипник);


  • возможный разброс диаметров тел качени€ у подшипников одного и того же типоразмера у разных производителей. Ёто может повли€ть на магнитное поле, а значит, может привести к неточности измерени€ скорости вращени€.


  • ѕоэтому пока наиболее подход€щими решени€ми €вл€ютс€ моноблочные подшипники, предлагаемые SNR.

    ѕодшипник Sensor LineЃ включает в себ€ кодировщик и сенсор (рисунок 3). —енсор реализован с использованием эффекта ’олла. –асположенный в центре движени€, датчик Sensor LineЃ передаЄт информацию об угловом смещении и скорости вращени€ в течение более 32 периодов за один оборот. “аким образом, объедин€ютс€ функции подшипника и измерительного устройства, что положительно сказываетс€ на компактности подшипника и оборудовани€ в целом, обеспечива€ при этом конкурентоспособную цену по отношению к стандартным решени€м (например, на основе оптических сенсоров).


    –исунок 3

    Sensor Line EncoderЃ (рисунок 4) включает в себ€:

  • запатентованное многодорожечное (двухдорожечное) и многополюсное магнитное кольцо, генерирующее магнитное поле определЄнной формы;


  • специальный электронный компонент MPS32XF преобразует информацию об изменении магнитного пол€ в цифровой сигнал.



  • –исунок 4

    Sensor Line EncoderЃ может достигать разрешени€ 4096 импульсов за один оборот с радиусом чтени€ всего 15 мм, обеспечива€ точность позиционировани€ более, чем 0,1∞.
    “аким образом, кодировщик Sensor LineЃ во многих случа€х может заменить стандартное оптическое кодирующее устройство, при этом придава€ измерительному блоку дополнительные функции.
     одировщик Sensor LineЃ может обеспечить получение следующих данных с высокой точностью и надЄжностью:


  • угловое положение,
  • скорость,
  • направление вращени€,
  • количество оборотов,
  • температуру.



  • “акой измерительный блок, встроенный в подшипник, оказываетс€ перспективным дл€ применени€ в интеллектуальном электроприводе, предназначенном дл€ многофункционального управлени€ запорно-регулирующего арматурой («–ј) магистральных трубопроводов —ибири. Ќа этой территории, как в прочем, и на всей территории –‘ электропривод работает в экстремальных погодных услови€х. ƒл€ работы в этих услови€х необходимы специальные подшипники, работающие в экстремальных услови€х. »ми могут быть подшипники SNR серии LT. Ёти подшипники разработаны дл€ работы в услови€х низких температур (до -60 ∞—).
    ќни обладают следующими преимуществами:

  • подшипники закрыты специальными низкотемпературными уплотнени€ми и защитными шайбами (ZZ);
  • радиальный зазор —3 обеспечивает компенсацию температурных расширений;
  • используетс€ стальной сепаратор
  • специальна€ смазка, обеспечивает работу при низких температурах и во влажной атмосфере.


  • ¬ качестве варианта применени€ ASBЃ подшипника может быть интеллектуальный электропривод типа Ё¬»ћ“ј с электронным блоком управлени€ УESD-VC-5,5-01Ф. ќн оснащен полным набором функций открыти€ Ц закрыти€ «–ј по различным законам движени€, точной остановкой в заданном положении, формированием и контролем заданного крут€щего момента. Ёто обеспечивает надежную работу электродвигател€ при понижении или повышении напр€жени€ сети питани€ на величину, значительно большую стандартных допусков (до 70%); при обрыве одной из фаз сети; при перекосе фаз электродвигател€; позвол€ет осуществить высокоточную остановку рабочего звена в заданном положении; позвол€ет настраивать дистанционно (не вскрыва€ привод) следующие параметры:

  • закон движени€ на открытие, закрытие;
  • крайние и промежуточные положени€ «–ј;
  • величину крут€щего момента на открытие и закрытие «–ј при пуске, движении, остановке.


  • ƒл€ управлени€ «–ј в этих электроприводах используютс€ электронные блоки управлени€, позвол€ющие определ€ть скорость, угловое положение, момент электродвигател€ по его внутренним параметрам. ¬се это может быть решено на основе интеллектуальных подшипников. »х использование позволит с высокой точностью и надежностью контролировать положение запорного звена арматуры. Ёлектронна€ компонента MPS32XF позволит кодировать сигналы в информацию дл€ передачи по полевой шине CAN, что делает ее доступной удаленным устройствам централизованной диспетчеризации.

    “аким образом, объединение функции подшипника и измерительного устройства в одном блоке, положительно скажетс€ на экономических показател€х, компактности и надежности электропривода «–ј.

    ƒ.ј.  арпов, ≈.». √ромаков (“омский политехнический университет, г.“омск);
    ј.ј. »льченко (ќќќ јвтовентури, г. ћосква).


    —тать€ размещена с согласи€ јвтора. Ќовые статьи вы можете найти на: сайте автора.

     лючевые слова:
    подшипник
    управление
    Sensor
    рисунок подшипников
    подшипники вращени€
    информаци€
    электродвигатель
    »нформационные роботы
    робот
    робототехника


    ¬ернутьс€ в рубрику:

    –оботы дл€ св€зи и общени€


    ≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
    —мотрите также:

    ќбратите внимание полезна€ информаци€.