Способ диагностирования механизма

 

Изобретение относится к технической эксплуатации машин и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания и других машин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение точности и снижение трудоемкости диагностирования. Для этого измеряют вибрации кинематических пар (КП), производят выделение высоких частот (ВЧ) и низких частот (НЧ) спектра сигнала вибрации, определяют диагностический параметр и по сравнению его с эталонной величиной судят о техническом состоянии механизмов. Для определения диагностического параметра выделение областей ВЧ и НЧ спектра вибрации производят по частотам разделения, определяемым из длительности соударения в КП. Это расширяет функциональные возможности диагностирования. В области НЧ сигнал виброускорения преобразовывают в сигнал виброперемещения. Это увеличивает помехоустойчивость по отношению к неконтролируемым вибропомехам. Измеряют энергию сигналов вибрации, причем в области ВЧ спектра измеряют энергию сигнала виброускорения, а в области НЧ измеряют энергию сигнала виброперемещения, и вычисляют отношение между ними. Верхняя граничная частота области НЧ выбирается равной 1,5 &Tgr;<SB POS="POST">о</SB>, нижняя область ВЧ - равной 2/&Tgr;<SB POS="POST">о</SB>, где &Tgr;<SB POS="POST">о</SB> - длительность соударения в КП. Это увеличивает точность диагностирования, дает возможность получать унифицированные характеристики. Их можно использовать для диагностирования большого числа машин одной марки и модификации, в результате чего трудоемкость диагностирования снижается. 2 ил.

„.80„„1548688

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2i) 44 19845/25-06 (22) 05.05.88 (46) 07.03.90. Бюл. № 9 (71) Горьковский институт инженеров водного транспорта (72) Е.В.Горюнов (53) 62 1.43.001.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1345087, кл. G 01 М 13/04, 1986. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МЕХАНИЗМА (57) Изобретение относится к технической эксплуатации машин и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания и других машин. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, повышение точности и снижение трудоемкости диагностирования.

Для этого измеряют вибрации кинематических пар (КП), производят выделение высоких частот (ВЧ) и низких частот (НЧ) спектра сигнала вибрации, определяют диагностический параметр и по сравнению его с эталонной величиной судят о техническом состоянии—

Изобретение относится к технической эксплуатации машин и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания и других машин.

Цель изобретения — расширение функциочальных возможностей, повышение точности и снижение трудоемкости диагностирования механизмов.

2 механизмов. Для определения диагнос-.. тического параметра выделение областей ВЧ и НЧ спектра вибрации производят по частотам разделения, определяемым из длительности соударения в

KII. Это расширяет функциональные возможности диагностирования. В области

НЧ сигнал виброускорения преобразовывают.в сигнал виброперемещения.

Это увеличивает помехоустойчивость по отношению к неконтролируемым вибропомехам. Измеряют энергию сигналов вибрации, причем в области ВЧ спектра измеряют энергию сигнала виброускорения, а в области ЬЧ измеряют энергию сигнала виброперемещения,и вычисляют отношение между ними. Верхняя граничная частота области НЧ выбирается равной 1,5 с „, нижняя область ВЧ— равной 2/ „ где, — длительность С соударения в КП. Это увеличивает точность диагностирования, дает возможность получать унифицированные характеристики. Их можно использовать для диагностирования большого числа ДйЬ машин одной марки и модификации, в QQ результате чего трудоемкость диагностирования снижается. 2 ил. Об

На фиг.1 показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — график, иллюстрирующий способ (Р— контролируемый параметр, Т вЂ” время, o(- контролирующий диагностический показатель) .

Устройство содержит вибропреобразователь-виброакселерометр 1, установленный на поверхности диагнос1548688 тируемого механизма 2, последовательно соединенные с виброакселерометром 1 фазовый селектор 3, фильтр 4 верхних частот, первый квадратор 5, первый интегратор 6, причем выход фазового селектора 3 соединен с входами фильтра 4 верхних частот и фильтра 7 нижних частот, последовательно соединенные с фильтром 7 нижних частот первую 8 и вторую 9 схемы интегрирования, второй квадратор 10, второй интегратор 11, выход которого соединен с вторым входом вычислителя 12 отношения, первый вход которого 15 соединен с выходом первого интегратора 6, а выход вычислителя 12 отношения соединен с входом индикатора 13 °

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Известно, что для узлов с сопрягающимися деталями (кинематическими парами) наиболее чувствительными к изменению скорости соударения дета- 25 лей, которая в свою очередь зависит от величины зазора в сопряжении, ) т.е. технического состояния .механизма, является высокочастотная область спектра виброускорения. Нижнюю

J граничную частоту Е спектра этои области можно определить исходя из условия достаточной интенсивности амплитуд частотных составляющих 1 р =

=2/ 7, где С, — длительность соударения в кинематической паре. В то же время уровень амплитуд частотных составляющих в низкочастотной области спектра виброускорения невысок и может быть сравним или меньше уровня 40 помех от виброактивности неконтролируемых источников вибрации.. Поэтому .использование в качестве диагностических параметров вибрации низкочастотной области спектра виброускорения приводит к существенной погрешности диагностирования.

В то же время при соударениях в кинематических парах наиболее высокий относительный уровень частотных составляющих имеется н низкочастотной области спектра ниброперемещения . К тому же амплитуда Ар частотных составляющих в этой абласти спектра виброперемещения пропор55 циональна количеству движения и, следовательно, скорости 7 соударения в степени, равной единице (A я Vp) . Ha основании экспериментальных результатов можно сделать вывод, что верхняя граничная частота f, низкочастотной области спектра вибрации может быть выбрана равной

1 1

= (— ° .. -) —.

2 li1 5

В этой области спектра сосредоточена наибольшая часть энергии сигнала виброперемещения. Из определения понятия энергии, согласно которому ее величина пропорциональна квадрату амплитуд вибрации, можно сделать вывод, что отношение энергии 3 „ сигнала S „(t) виброускорения в высокочастотной области спектра к энергии

3 „ц сигнала S „(t) виброперемещения в низкочастотной области спектра вибрации имеет вид

3 Ванч() " Ч в нч ) (S «(t}, о о где V — относительная скорость со-, о ударения н кинематической паре;

Т вЂ” время интегрирования;

С вЂ” постоянная для конкретного узла величина.

Из (1) следует, что диагностический параметр М однозначно связан аналитической зависимостью с относительной скоростью соударения и, следовательно, с величиной зазора в кинематической паре. Полученный эффект позволяет получить устойчивый к влиянию неконтролируемых факторов диагностический параметр для определения количественного значения структурных параметров механизмов (величину. зазора, износ, кинематическую погрешность зацепления и т.д.) .

Если сравнивать текущее техническое состояние узла с эталонным, то получим параметр р, равный

NT (v pT) 0I3 1э э где индекс Т соответствует текущему, а индекс 3 — эталонному состоянию кинематической пары.

Способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают виброакселерометр 1 на корпусе машины вблизи диагностируемого механизма 2. Сигнал виброусксрения с выхода ниброакселерометра i поступает на вход фазового селектора

5 15486

3, с помощью которого по фазе цикла действия машины выделяется виброимпульс от сопрягающихся деталей диагностируемого узла. С выхода фазового селектора выделенньц сигнал вибро5 ускорения поступает на входы фильтра

4 верхних частот и фильтра 7 нижних. частот. Нижняя частота среза f 2 фильтра 4 выбирается исходя иэ дли- 10 тельности соударения в. кинематической паре из выражения и = 2/

Профильтрованный сигнал поступает с выхода фильтра 4 на первый квадратор 5 и далее на первый интегратор 6. 15

На выходе первого интегратора 6 получаем значение энергии 3 сигнала вч виброускорения в выбранной области высоких частот спектра вибрации. Верхняя частота f среза фильтра 20

7 нижних частот выбирается исходя из длительности соударения 0 из

1 выражения f =, . С выхода фильтра 7 профильтрованный сигнал вибро- 25 ускорения поступает на первую интегрирующую схему 8 и с нее на вторую интегрирующую схему 9. На выходе второй интегрирующей схемы 9 формируется сигнал виброперемещения в 30 выбранной области низких частот спектра вибрации. С выхода схемы 9 сигнал поступает на второй квадратор .10 и далее на второй интегратор

11, на выходе которого получаем значение энергии Э „„ сигнала вибропе35 ремещения в выбранной области нижних частот спектра вибрации. Значения

Э „ и Э „„ поступают соответственно на первый и второй входы вычисли- 40 теля 12 отношения, на выходе которого получаем диагностический параметр

И=Э „/Э„„. С выхода вычислителя 12 результат поступает на -индикатор 13 для регистрации. Определяя значения

M для эталонного и текущего технического состояния диагностируемого

88 6 узла, по величине P судят о его техническом состоянии. Длительность соударения в кинематической паре предварительно определяют либо расчетным, либо экспериментальным путем, например из анализа спектров вибрации вынужденных или собственных колебаний на стадии облучения диагностической системы. Для двигателей внутреннего сгорания r. = 0,0001-0,001 с.

Формула и з обретения

Способ диагностирования механизма, заключающийся в том, что измеряют вибрации кинематических пар, производят выделение высоких и низких частот спектра сигнала вибрации, определяют диагностический параметр и по сравнению его с эталонной величиной судят о техническом состоянии механизма, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональ-. ных возможностей, повьш ения точности и снижения трудоемкости, выделение областей высоких и низких частот спектра вибрации производят по частотам разделения, определяемым из длительности соударения в кинематической паре при этом в области низких частот сигнал виброускорения преобразовывают в сигнал виброперемещения, измеряют энергию сигналов вибрации, причем в области высоких частот спектра измеряют энергию сигнала виброускорения, а в области низких частот спектра измеряют энергию сигнала виброперемещения, выполняют отношение между энергиями сигналов, причем верхняя граничная частота области низких частот спектра виброперемещения выбирается равной 1/56, а нижняя граничная частота области высоких частот спектра виброускорения выбирается равной

2/ С„ где — длительность соударения в кинематической паре.

1548688

12000 Тюс

QUAL Г

Составитель Н.Патрахальцев (11едактоР В.Данко ТехРед Л. Сердюкова Корректор Л.Бескид

Заказ 137 Тираж 438 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101