Устройство диагностирования редукторов горных машин

 

Изобретение относится к вибро-акустической диагностике горных машин. Сущность: повышение достоверности диагностирования и точности прогнозирования технического состояния объекта за счет учета нестационарного режима его наружения и целенаправленного изменения величины измерительных интервалов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Е 21 С 35/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4435540/24-03 (22) 03.06.88 (46) 23 ° 07.90 ° Бюл, V 27 (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш" (72) В.А.Резников, М.И.Белинский, Л.П.Хорунжая и А.А.Альшан (53) 622.232.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1270324, кл. E 21 C 35/24, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЕ"

ДУКТОРОВ ГОРНЫХ МАШИН

„„SU„„1579998 А 1

2 (57) Изобретение относится к виброакустической диагностике горных машин. Цель — повышение достоверности диагностирования и точности прогнозирования технического состояния объекта за счет учета нестационарного режима его нагружения и целенаправленного изменения величины измерительных интервалов. Устройство содержит каналы контроля вибросигнала (ВС) и нагрузки, содержащие соответ" ствующие датчики 1 и 16, сигналы с которых соответственно через корректирующие усилители 2 и 17 поступают в АЦП 3 и 18, где преобразуются в

1579998!

f5

50 цифровую форму ° Преобразованные сигналы с АЦП 3 и 1 поступают на последовательно соединенные регистры (Р) 4 и 19 по команде с блока 15 управления через равные промежутки.

Содержание P 4 и 19 обновляется по сигналу с блока 14 измерительных ин" тервалов. С P 4 и 19 информация пе. реписывается по команде с блока 15 в подключенные к Р.4 и 19 передаточные

P 5 и ?О. С приходом нового управляющего импульса новая информация записывается в P 4 и 19, а оттуда пос" ледовательно в P 5-7 и P 20-22. 3a.тем .сигналы проходят логическую обработку в блоках вычитания 8-10, сравнения 11, 25-28 и элементах И 29r

Изобретение относится к виброакустической диагностике горных машин и может быть использовано для контроля технического состояния с целью предупреждения аварий.

Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования и точности прогнозирования технического состояния редукторов горных машин путем учета нестационарного режима нагружения и целенаправленного изменения величины измерительных интервалов.

На чертеже представлена структурная схема устройства диагностирования редукторов горных машин.

В состав устройства входят вибродатчик 1, первый корректирующий усилитель.2, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, первый входной регистр 4, первый 5, второй 6 и третий 7 регистры запоминания вибрации, первый 8, второй 9 и третий 10 блоки вычитания, первый блок 11 срав. нения, первый. сигнализатор 12 аварийной работы, блок 13 учета времени работы, блок 14 измерительных интервалов и блок 15 управления. При этом вибродатчик 1, усилитель 2, АЦП 3 и регистры 4 - 7 соединены последова- тельно, вход блока 13 подключен к второму выходу усилителя 2, а выход через блок 14 - к входу блока 15, первый-четвертый выходы которого связаны с вторыми входами соответствен. но регистров 4 — 7, входы блоков 8. и 9 соединены с .выходами соответст32. Для сокращения периода следования упра вляющих импульсов, вырабатываемых блоком 14, служит блок 33 коррекции измерительных интервалов.

Соотношение динамики изменения BC c сигналом нагрузки позволяет более точно диагностировать состояние редукторов ° Рост амплитуды ВС при стационарной нагрузке свидетельствует о наличии дефектов в зубчатых зацепленйях, о чем сигнализирует сигнализатор 34. Рост амплитуды ВС с ускорением, превышающим установленный нулевой уровень, говорит о.наличии интенсивного износа зубчатых зацеп лений, о чем сигнализирует сигнализатор 12.,1 ил. венно регистров 5, и 6, 6 и 7, а выходы - с входами блока 1О, выход которого подключен к входу блока 11.

Дополнительно введены датчик 16 нагрузки, второй корректирующий усилитель 17, второй АЦП 18, второй входной регистр 19, первый 20,. второй

21 и третий 22 регистры запоминания нагрузки, четвертый 23 и пятый 24 блоки вычитания, второй 25, третий

26, четвертый 27 и пятый 28 блоки сравнения, первый 29, второй 30, третий 31 и четвертый 32 логические элементы И, блок 33 коррекции измерительных интервалов и второй сигнализатор 34 аварийной работы. При этом датчик 16, усилитель 17, АЦП 18 и регистры 19 — 22 соединены последовательно, вторые входы регистров

19 - 22 подключены соответственно к первому-четвертому выходам блока 15, входы блоков 25 и 26- связаны с выходами соответственно блоков 8 и 9, а их выходы — с входами элемента 29, входы блоков 23 и 24 соединены с выходами соответственно регистров 20 и 21, 21 и 22, а их выходы - с входами соответственно блоков 27 и 28, выходы которых подключены к входам элемента 30, выход которого связан с BTopbIM, входом элемента 31, первый вход которого — с выходом элемента

29, а выход - с входом блока 33, выход соединен с вторым входом блока

14. а также с входом сигнализатора

34 и с первым входом элемента 32, второй вход которого подключен к вы1579998

5 ходу блока 11, а выход - к сигналиэа тору 12.

Корректирующие усилители 2. и 17 служат для согласования выходных параметров вибродатчика 1 и датчика

16 нагрузки с входными параметрами последующих блоков, устранения амплитудных искажений в выходных сигналах датчиков и детектирования. Устранение амплитудных искажений (нзавалы" на низких и высоких частотах) осуществляется путем включения реактивных элементов в цепь отрицатель ной обратной связи усилителя ° Кроме того, в цепь обратной связи усилителя 2 включены нелинейные элементы, за счет чего формируется заданная .амплитудная характеристика (например, логариФмическая) для перекрытия динамического диапазона входного сигнала.

АЦП 3 и 18 преобразуют входные сигналы в двоичный код и могут быть выполнены любым из известных способов. Время преобразования АЦП должно быть значительно ниже постоянной времени детекторной цепи.

Регистры 4-7 и 19-22 могут быть выполнены, например, на D-триггерах.

Блоки 8 - 10, 23 и 24 вычитания могу быть выполнены любым из известных способов, например путем суммирования прямого кода одного числа с инверсным кодом второго, Возможная погрешность в единицу счета младше" го разряда не имеет значения для точности метода. Блоки 11, 25 - 28 сравнения, а также логические элемен ты И 29 - 32 особенностей не имеют.

Сигналиэаторы 12 и 34 аварийной работы представляют собой последова" тельное соединение RS-триггера и светодиодного индикатора.

Блок 13 учета времени работы вы- полнен на усилителе-ограничителе, выпрямителе, емкостном наполнителе и пороговом элементе, последовательно соединенными друг с другом. При неработающей горной машине входной и выходной сигналы блока 13 равны нулю. При включении горной машины напряжение, накопленное s емкостном накопителе, достигает уровня срабатывания порогового элемента и на выходе блока 13 появляется управляющий сигнал. Емкостной накопитель предотвращает ложные срабатывания порогового элемента от импульсов, возникающих,, например, при ремонте горной мвшийы, когда возможны удары деталей, не связанные с работой редуктора, Блок 14 измерительных интервалов вырабатывает импульсы, период следования которых в начале работы горной машины (до корректировки) равен

10 10-20 ч, и состоит иэ задающего генератора, перестраиваемых делителей частоты и ключа, включающего задающий генератор при появлении сигнала на выходе блока 13.

Блок 15 управления может состоять, например, из сдвигающего регистра, выходы которого управляют пересылкой информации из входных в запоминающие регистры.

20 Блок 23 коррекции измерительных интервалов служит для сокращения периода следования управляющих импульсов, вырабатываемых блоком 14, при появлении в зубчатом зацеплении

25 дефекта и состоит из двоичного счетчика, на выходной шине которого формируется код, соответствующий числу появлений логической "1" на выходе логического элемента 31.

Таким образом, все блоки предлат гаемого. устройства могут быть реализованы на элементах современной электронной техники или в виде специального программного обеспечения микроЭВИ.

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы с датчика

16 нагрузки поступают в корректирующие усилители 2 и 17, где они усиливаются, корректируются и детектируются, Обработанные указанным образом аналоговые сигналы преобразуются в цифровую форму в АЦП 3 и 18. Далее цифровые сигналы по команде блока

15 управления через равные промежутки времени, генерируемые блоком 14 измерительных интервалов, заносятся во входные регистры 4 и 19. Содержание этих регистров обновляется только после прихода разрешающего импульса с блока 14 измерительных ин.тервалов. После обновления информации в блоках 4 и 19 блок 15 управле ния производит перезапись информации

55 входных регистров 4 и 19 в первые net редаточные (запоминающие) регистры 5 и 20, где производится хранение этой информации до прихода следующего

1579998

40 1, U,>О; (О, U (О

>О (О, U <О (2)

В качестве нулевого уровня принята такая же величина, как и в блоке

11. Если на трех измерительных интервалах времени наблюдается рост ампли- 50 туды вибросигнала, то lf = U ь- 1 и на выходе логического элемента 29 сигнал принимает значение логической

"1". Одновременно сигналы U II и U подаются на входы блока 23 вычитания, на выходе которого образуется сигHBfl U gg = U, — U gg AHBJlof ично сигналы U q и U подаются на входы блока 24 вычитания, на выходе коуправляющего импульса. Затем происходит. запись новой информации во входные регистры 4 и 19, перезапись из регистров 4 и 19 соответственно в регистры 5 и 20, откуда соответственно в регистры 6 и 21 и так далее, т.е. при приходе каждого управляющего импульса происходит запись инфор: мации в регистры 4 и 19 и перезапись по цепочке 4-» 5, 5 6, 6 - 7, 19 -»20, 20 21, 21 22.

После появления первой информации в регистрах 7 и 22 дается разрешение на рабдту последующих блоков устройства. Сигналы. U и U q подаются на входы блока 8 вычитания, на выходе которого образуется сигнал, равный

05 1 6 °

Аналогично сигналы Up H U7 даются на входы блока 9 вычитания, на выходе которого имеем Ug = U — — U . Далее сигналы Ug и U поступают на входы блока 10 вычитания, выходной сигнал которого U „- =Ull — 25 — U пропорциональный ускорению нарастания вибросигнала, подается на вход блока 11 сравнения, представляющего собой компаратор нулевого уровня. При этом в качестве нулевого ЗО уровня используется малая величина, учитывающая точность измерения и преобразования вибросигнала. Если

U, больше указанного нулевого уровня, то сигнал U „ принимает значение логической "1". Одновременно сигналы

U,q u О Э подаются соответственно на входы блоков 25 и 26 срс3внения, работающих по следующим алгоритмам: торого имеется U gy = U gl — Ugg Далее сигналы U 3 и U поступают на входы соответственно блоков 27 и

28 сравнения, работающих по следующим алгоритмам: 1. ОЪ - О.

2э "о (3) 1, U 15 (4) В качестве порогового уровня Ц; используется зона нечувствительности аппаратуры управления режимами работы горной машины, равном обычно

+(5-10)3 от номинальной нагрузки. Если на трех измерительных интервалах времени наблюдается постоянство или снижение уровня нагрузки на валу контролируемого редуктора, то U

= U = 1, на выходе логического: элемента 30 сигнал принимает значение логической "1"..

Рост амплитуды вибросигнала при стационарной или уменьшающейся нагрузке свидетельствует о наличии дефектов в зубчатых зацеплениях, Следовательно, если на одних и те же трех измерительнщх интервалах U <> -=

1, то U = 1, триггер в сигнализаторе 34 переводится в единичное состояние и загорается соответствующий светодиодный индикатор, информирующий обслуживающий персонал о наличии дефекта в контролируемом редукторе. Причем сигнализатор 34 остается включенным на все последующее время работы горной машины.

Одновременно срабатывает блок 33 и уменьшает период следования разрешающих импульсов с блока 14 на одну ступень путем соответствующей перестройки делителей частоты, Если в процессе последующей работы горной машины возникают укаэанные сочетания сигналов U и U э„ то блок 33 уменьшает период следования разрешаю" щих импульсов с блока 14 еще на одну ступень йутем соответствующей пере" стройки. делителей частоты. Если в процессе последующей работы горной машины возникают указанные сочетания сигналов U q9 u Uz то блок 33 уменьшает период следования разрешающих импульсов еще на одну ступень и т.д., вплоть до некоторого минимального периода следования, определяемого из

1579998!

О условий наиболее интенсивного износа зубчатых зацеплений и равного 1-2 ч.

Очевидно, что рост амплитуды вибросигнала с ускорением, превышающим установленный нулевой уровень, при стационарном или уменьшающейся нагрузке свидетельствует о начале периода интенсивного износа зубчатых зацеплений. следовательно, если на одних и тех же измерительных интервалах Uiw = 1.!Зб = U 31 = U 11 = 1, то U = 1, триггер сигнализатора 12 переводится в единичное состояние и загорается соответствующий светодиодный индикатор, информирующий обслуживающий персонал о начале периода интенсивного износа контролируемого редуктора. Причем сигнализатор 12 остается включенным на все последующее время работы горной машины.

Таким образом, устройство определяет наличие дефектов, учитывая характер изменения нагрузки, и корректирует периодичность контроля, 25 что способствует повышению достоверности диагностирования и точности прогнозирования технического состояния редукторов горных машин.

Формула изобретения

Устройство диагностирования редукторов горных машин, содержащее блок сигнализатор аварийной работы и вибродатчик, подключенный к входу

35 первого корректирующего усилителя, первый выход которого соединен через первый аналого-цифровой преобразователь с первым входом первого входного регистра, а второй выход первого корректирующего усилителя подключен через блок учета времени работы к блоку измерительных интерва. лов, первый выход. которого соединен с входом блока управления, первый . выход которого подключен к второму входу первого входного регистра,соединен с вторым входом первого ре" гистра запоминания вибрации, выход которого подключен к первому входу первого блока вычитания и к второму входу второго регистра запоминания вибрации, выход которого подключен к второму входу первого и первому входу второго блока вычитания, а также к второму входу третьего регистра запоминания вибрации, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход которого подключен к первому входу третьего блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блошка вычитания, а выход - с входом первого блока сравнения, о т л ич а ю щ е е с я тем; что, с целью повышения достоверности диагностирования и точности прогнозирования технического состояния объекта за счет учета нестационарного режима его нагружения и целенаправленного изменения величины измерительных интервалов, устройство снабжено датчиком нагрузки, вторым корректирующим усилителем, вторым аналого-цифровым преобразователем, вторым входным регистром, регистрами запоминания нагрузки, вторым, третьим, четвертым и пятым блоками сравнения, четвертым и пятым блоками вычитания, вторым блоком сигнализатором аварийной работы, четырьмя логическими элементами И и блоком коррекции измерительных интервалов, причем датчик нагрузки подключен через последовательно соединенные второй корректирующий усилитель и второй аналого-цифровой преобразователь к первому входу второго входного регистра, выход которого соединен с первым входом первого регистра запоминания нагрузки„ выход которого соединен с первым входом четвертого блока вычитания и с первым входом второго регистра запоминания нагруз" ки, выход которого соединен с первыми входами третьего регистра запоминания нагрузки и пятого блока вычитания, а также с вторым входом, четвертого блока вычитания, выход которого связан через четвертый блок сравнения с первым входом второго логического элемента И, выход третьего регистра запоминания нагрузки подключен к второму входу пятого блока вычитания, выход которого через пятый блок сравнения соединен с вторым входом второго логического элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И,,выход которого соединен с входом второго блока сигнализатора аварийной работы, с первым входом четвертого элемента И и через блок коррекции измерительных интервалов " с вторым входом блока измерительных интервалов, выход первого блока сравнения подключен к второму входу четвертого логического

1579998 элемента И, выход которого подключен к первому блоку сигнализации аварийной работы, выходы первого и второго блоков вычитания соединены с входами соответственно второго и третьего блоков сравнения, выходы которых подключены к входам первого логического элемента И, выход которого связан с вторым входом третьего элемента И,, при этом первый, второй, треъий и четвертый выходы блока управления подключены к вторым входам соответст-, венно второго входного регистра и .первого, второго, третьего регистров запоминания нагрузки.

Составитель М.Аксенов

Техред Л.Олийнык Корректор М.Пожо

Реда ктор И. Бла на р

« »

Заказ 1995 Тираж 389 Подписное

° °

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "flaTeHT r.Óæãoðoä, ул.Гагарина, 101