Устройство для контроля технического состояния станков

 

Изобретение относится к устройствам для контроля технического состояния станков. Цель изобретения увеличение точности контроля технического состояния станков и их компонентов за счет адаптивной фильтрации измеряемого сигнала. Контроль технического состояния станков и их компонентов заключается в том, что с помощью первичных преобразователей преобразуют параметры колебаний контролируемых станков в злектрический сигнал, представляющий собой аддитивную смесь первой гармонической составляющей и помехи Непосредственно после получения с помощью первичных преобразователей электрического сигнала производится вычитание из сигнала ожидаемого значения первой гармонической составляющей, а о техс ническом состоянии станка и его ком (Л понентов судят по результатам корреляционно-спектрального анализа, полученного в результате вычитания сигнала помехи. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

1 15 А1 (gg 4 В 23 Q 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 3795075/31-08 (22) 13.08.84 (46) 23,11.86, Бюл. У 43 (71) Краматорский индустриальный институт (72) Ю.Н.Рузанов, В.П.Зелик, А.И.Астапенко и M.АЛаксимов (53) 621.91 (088.8) (56) Каминская В. В. и др. Применение спектрального метода для исследования вынужденных колебаний металлорежущих станков, Труды института. М.:

ЭНИМС, 1974, Ф 4, с ° 122-131. (54) УСТРОЙСТВО gJM KOHTPOJM ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТАНКОВ (57) Изобретение относится к устройствам для контроля технического состояния станков. Цель изобретения— увеличение точности контроля технического состояния станков и их компонентов за счет адаптивной фильтрации измеряемого сигнала. Контроль технического состояния станков и их компонентов заключается в том, что с помощью первичных преобразователей преобразуют параметры колебаний контролируемых станков в электрический сигнал, представляющий собой аддитивную смесь первой гармонической составляющей и "помехи". Непосредственно после получения с помощью первичных преобразователей электрического сигнала производится вычитание из сигнала ожидаемого значения первой гармонической составляющей, а о техническом состоянии станка и его компонентов судят по результатам корреляционно-спектрального анализа, полученного в результате вычитания сигнала "помехи". 5 ил.

715 1 который, пройдя через усилитель-инвер. тор 4, получает сдвиг по фазе на 180, 1271

Устройство работает следующим образом.

Физическая величина, поступающая на вход первичного преобразователя 1, преобразуется им в электрический сигнал (фиг ° 2), представляющий собой аддаптивную смесь первой гармонической и высокочастотных гармонических составляющих.Этот сигнал фильтруется 55 фильтром 2 таким образом,, что на выходе фильтра остается сигнал первой гармонической составляющей (фиг.3), Изобретение относится к контролю технического состояния и прогнозирования работоспособности станков,например токарных, и их компонентов, например редукторов, с использованием метода корреляционно-спектрального анализа.

Целью изобретения является увеличение точности контроля технического состояния станков и их компонентов 10 за счет адаптивной фильтрации измеряемого сигнала.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — сигнал, снимаемый с выхода первичного преоб- 15 разователя; на фиг.3 — сигнал на первом выходе устройства; на фиг.4— то же, на втором выходе устройства; на фиг.5 — корреляционная функция сигнала. 20

Устройство содержит первичный преобразователь 1 (например, датчик вибраций или микрофон), фильтр 2 высших частот, вычитающее устройство 3, усилитель-инвертор 4 с регули- 25 руемым коэффициентом усиления, инвертор 5 с коэффициентом передачи, равным единице, временной интегратор 6 и нуль-орган 7.

Выход первичного преобразователя 1 N подключен к входу фильтра 2 и первому входу вычитающего устройства 3, выход фильтра 2 подключен к входу усилителя-инвертора 4, выход которого подключен к второму входу вычитающего устройства 3 н входу инвертора 5, выход которого является первым выходом устройства, Выход вычитающего устройства 3 является вторым выходом устройства и, кроме того, подключен 40 к входу временного интегратора 6, выход которого подключен к первому входу нуль-органа 7, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход — к управляющему входу 45 усилителя-инвертора 4 ° и с выхода усилителя-инвертора 4 подается на второй вход вычитающего устройства 3, на первый вход которого подается сигнал, представленный на фиг.2. Одновременно сигнал с выхода усилителя-инвер1 ора 4 поступает на инвертор 5 с коэффициентом передачи, равным единице, и, проходя через него, получает дополнительный сдвиг по. а фазе на 180,, Таким образом, на выходе инвертора 5, который подключен к первому выходу устройства, сигнал первой гармонической составляющей соответствует по фазе сигналу первой гармонической составляющей, содержащемуся в аддитивной смеси на выходе первичного преобразователя 1. Путем вычитания в вычитающем устройстве 3 из сигнала первичного преобразователя 1 отфильтрованного сигнала первой гармонической составляющей на выходе вычитающего устройства остается аддаптивная смесь сигналов высокочастотныА составляющих (фиг.4), которые подаются на второй выход устройства и на вход временного интегратора 6, Поскольку высокочастотные гармонические составляющие, несущие основную информацию о техническом состоянии испытуемого объекта, являются случайными величинами, дающими при своем суммировании нормальное распределение, на выходе временного интегратора 6 в случае соответствия по амплитуде первой гармонической составляющей на выходах первичного преобразователя 1 и усилителя-инвертора 4 должен установиться нулевой уровень.

Если происходит разбаланс, то при помощи нуль-органа 7, производящего сравнение с нулевым потенциалом, вырабатывается сигнал, управляющий коэффициентом усиления усилителя-инвертора 4 таким образом, чтобы укаэанный разбаланс свести в нуль. При этом величина первой гармонической составляющей в выходном сигнале первичного преобразователя 1 будет полностью скомпенсирована, и на втором выходе устройства спектральная составляющая первой гармоники будет отсутствовать. Сигналы с первого и второго выходов устройства через коммутатор (не показан) подаются к входу регистрирующей аппаратуры, например шлейфовому осциллографу, результать| записей которой в дальнейшем обрабаз 1271 тываются (например, с помощью электронной цифровой вычислительной машины) по известному методу корреляци— онно-спектрального анализа. На фиг.5 показана корреляционная функция сиг- Ь нала, снимаемого с второго выхода устройства. Отсутствие периодичностей в ней свидетельствует о полном разделении сигналов первой гармонической и высокочастотных составгяющих.

Анализ сигнала, снимаемого с первого выхода устройства, позволяет определять собственные резонансы испытуемого станка, а также идентифи- 15 цировать источники вынужденных колебаний. Анализ высокочастотных составляющих с второго выхода устройства позволяет оценить текущее состояние основных элементов станка, на- И пример зубчатых передач,подшипниковых узлов и так далее, степень их изношенности, скрытые в них дефекты, что дает возможность контролировать техническое состояние станка и его компонентов и вести прогнозирование вероятности работоспособности станка на определенный период времени.

Формула изобретения

Устройство для контроля техничес- 30 кого состояния станков, содержащее

715 4 первичный преобразователь вибраций, усилитель и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности контроля, в него введены вычитающее устройство, частотный фильтр с полосой пропускания, охватывающей вероятные значения частот сигнала первой гармонической составляющей, временной интегратор, нуль-орган и инвертор с коэффициентом передачи, равным единице, причем вход частотного фильтра подключен к выходу первичног го преобразователя, а выход — к входу усылителя, в качестве которого использован усилитель-инвертор с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен параллельно входам инвертора и вычитающего устройства, второй вход которого подключен к выходу первичного преобразователя, а выход подключен через временной интегратор к входу нуль-органа, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход — к управляющему входу усилителя-инвертора, выходы инвертора и вычитающего устройства подключены соответ ственно к первому и второму входам регистрирующего устройства1271715

Составитель В,Алексеенко

Техред Н.Глущенко Корректор Е, Рошко

Редактор И,Шулла

Заказ 628б/17 Тираж 826 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4