Устройство для выявления дефектов машин и механизмов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выявления дефектов машин -И механизмов. Цель изобретения - повышение качества контроля объектов циклического действия при значительном изменении частоты вращения приводного вала механизма. Это обеспечивается путем анализа амплитудных характеристик и статических характеристик длительности превышения и длительности отсутствия, нормированных относительно периода вращения вала привода. Для этого в устроййтво введены преобразователь частоты вращения, детектор огибающей, измеритель максимума огибающей, два блока нормирования длительностей превышения и анализатор длительностей. Но вым является также включение этих блоков и их конкретное выполнение, Данное техническое решение по сравнению с аналогами позволяет выявить D контролируемом объекте величину и характер дефекта, что в конечном итоге сокращает время и трудовые затраты по определению дефектной детали машины. 1 ил. I- Nd N9 Од

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИН

„.SU, 1226 1 15 (51) 4 G 0l М 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3801325/24-28 (22) 17,10.84 (46) 23.04.86. Бюл. у. !5 (71) Специальное опытное проектноконструкторсхо-технологическое бюро

С0 ВАСХНИЛ (72) А.М.Заэнобнн (53) 534,16 (088,8)

156) Авторское свидетельство СССР

11- 898276, кл. G 01 М 13/04, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ МАЛИН И МЕХАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выявления дефектов машин .и механизмов. Цель изобретения - повышение качества контроля объектов циклического действия прн значительном изменении частоты нращения приводного вала механизма. Это обеспечинается путем анализа амплитудных характеристик и статических характеристик длительности пренышения и длительности отсутствия, нормированных относительно периода вращения нала привода, Для этого в устройство введены преобразователь частоты1врашения, детектор огибающей, иэкери" тель максимума огибающей, два блока нормнронания длительностей превыпення и анализатор длительностей. Ноным является также включение этих блоков и их конкретное выполнение.

Данное техническое решение по сравнению с аналогами позволяет выявить н контролируемом объекте величину и характер дефекта, что в конечном итоге сокращает время и трудовые затраты по определению дефектной детали машины. l ил.

1226115 3 также к второму входу блока 12 изме— рения длительности отсутствия сигнала на заданных уровнях и через счетчик 9 периодов — к четвертому входу блока 13 управления, пятый вход которого соединен с объединенными выходами двух блоков 10 и ll нормирования длительностей превышения заданных уровней и выходом блока 12 измерения длительностей отсутствия сигнала на заданных уровнях, первый выход блока 13 управления соединен с первым входом анализатора 14 длительностей, второй, четвертый входы которого подключены соответственно к второму выходу измерителя 7 максимума огибающей и второму выходу блока !3 управления, который соединен с вторыми входами блока 15 памяти и блока щи! 16 индикации.

Изобретение относится к диагностике машин и механизмов циклического действия и может быть преимущественно использовано для вибрационной и другой диагностики, например, подшип ников качения, зубчатых передач, дви гателей внутреннего сгорания и т.п.

Цель изобретения — повышение ка- чества контроля (диагностирования) объектов циклического действия при значительном изменении амплитуды аиализируемого сигнала и частоты вра щения приводного вала механизма путем анализа статистических амплитудных характеристик и статистических характеристик длительности превышения и длительности отсутствия, нормированных относительно периода вращения вала привода.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 динамического процесса в электрический сигнал, фильтр 2, усилитель 3, детектор 4 огибающей, а также преобразователь 5 среднего значения, блок

6 сравнения, измеритель 7 максимума огибающей, преобразователь 8 частоты вращения, счетчик 9 периодов вращения, блок 10 нормирования длительностей превьш ения заданных уровней (на возрастающем участке огибающей), блок 11 нормирования длительностей превышения заданных уровней на убываю щем участке огибающей, блок 12 измерения длительностей отсутствия сигнала на заданных уровнях, блок 13 управления, последовательно соединенные анализатор 14 длительностей, блок

15 памяти и блок 16 индикации.

Выход усилителя 3 соединен с входом преобразователя 5 среднего значения, выход которого подключен к второму входу блока 6 сравнения и к третьему входу анализатора 14 длительностей, выход детектора .4 огибающей соединен с первым входом блока 6 сравнения и входом измерителя

7 максимума огибающей, первые, вторые и третьи входы блоков 10 и ll нормирования длительностей превышения заданных уровней и блока 13 управ ления подключены соответственно к первому выходу измерителя 7 максимума огибающей, к выходу блока 6 сравнения и выходу преобразователя 8 частоты вращения, который подключен

Устройство работает следующим образом.

На корпус контролируемой машины йли механизма устанавливают преобразователь 1 динамического процесса в пропорциональный электрический сигнал, а преобразователь 8 частоты вращения — в последовательность им30 пульсов угловых меток рядом с приводным валом машины. В процессе работы контролируемого механизма или машины электрический сигнал, пропорциональный динамическому процессу, с выхода преобразователя 1 поступает на вход фильтра 2, где происходит выделение той частоты сигнала, которая соответствует ударным импульсам динамического процесса.

При этом составляющие сигнала, обусловленные собственными резонансными частотами корпуса машины или узла механизма, подавляются данным фильтром. Для обеспечения надежной работы детектора 4 огибающей.и преобразователя 5 среднего значения сигнал на выходе фильтра 2 усиливается до необходимого уровня с помощью усилителя 3. Одновременно с этим сигнал с выхода преобразователя 8 в виде последовательности угловых меток поступает на третьи входы блоков 10 и

11 нормирования длительностей íà воз растающем и убывающем участках оги бающей, блока 13 управления, на второй вход блока 12 измерения длительности отсутствия и на вход счетчика

9 числа периодов вращения. з I 2261 I 5 4

С выхода усилителя 3 электричес- щей сигнала на д IIIIOM Уровне. ;фор кий сигнал, пропорциональный дина- мированные таким образом импульсы с мическому процессу в механизме, по- длительностью пРевышения и отсутI ступает на в оды детектора 4 огибаю- ствия T поступают на вторые входы щей H преобразователь 5 среднего зна- 5 блоков 10 и 11 для нормирования их чения, а на выходе преобразователя длительностей превышения соответственц частоты вращения генерируется по- но на возрастающем (+ ) убывающем л

Э следовательность импульсов угловых (- . ) участках, на второй вход 1 3 частота которых пропорциональ- управления, а также На первый вход на частоте вращения приводного вала 10 блока 12 измерения длительности отмеханиэма. Детектор 4 огибающеи Форми сутствия Т,. . На вторые входы блоков

ðóeт на своем выходе электрический cHr 10 и 11 нормирования длительностей нал,который повторяет форму orHGBIOIqeA и первый вход блока 13 управления поположительной полярности сигнала На дается импульс, который соответствуего входе, который для измерения 3 а 15 ет моменту появления максимального чении максимумов огибающей подается значения огибающей на первом выхона вход измерителя 7 максимумов o. H де измерителя 7 максимумов, работа бающей, а для получения длительнос . которого происходит следующим обратей превышения и длительностей отсут зом. До тех пор, пока огибающая сигствия поступает на первый вход блошка 2б нала имеет возрастающий характер

У сравнения, на второй вход которо на выходе компаратора в измерителе го сравнения поступает среднее зна- генеРиРУется потенциал нулевого о уров, чение сигнала с выхода преобраэова- ня ° но а телЯ 5. Блок сРавнениЯ осУществлЯет на не убы сРавнение ДлЯ нескольких Уровней 25 а о а мгновенного значения амплитуды оги потенциал высокого (положительного) бающей со средним значением сигнала уровня. Таким образом, те моменты так, чтобы определить вРемени, в которые потенциал на п

a(t) вом выходе измерителя 7 МаКсНМуМа

У

К., изменяется с нулевого на высокии гновенное значение ампли- уровень, точно соответствуют моментуды огибающей сигнала; там максимумов огибающей. В такт среднее значение сигнала; этим переходам выходного потенциала номер уровня по амплитуде компаратора с нулевого на высокий (i = 1,2,3,...,ш)Ъ уровень на первом выходе измерителя

y, — коэффициент ослабления 7 формируются короткие импульсы ко Э а литуд огибающеи на, торые подаются на первые входы блоуровне. ков 10 u ll для определения какая

В зависимости от соотношения ам- "асть длительности импульсов прел плитуды огибающей на данном уровне 40 вышения 1, соответствует возрастаюh и среднего значения сигнала это усло- щему Участку огибающей + с. и убы л. вие или выполняется, или не выполня- вающему участку огибающей — б, ется. В первоМ случае, когда условие. также на пеРвый вход блока !3 управ выполняется, для i-го (одного или ления для оРганизации работы аналинескольких) уровня амплитуды огибаю- 45 ВТора 1 4,блока 15 памяти и блока щей, на выходе блока 6 сравнения для Kации. На втором выходе изi-го уровня (одного или нескольких), мерителя амплитуд генерируется наформируется положительный импульс пр"жение Равное максимуму огибающей,,Ь кото ое длительность которого сооветству- оторое сохраняется до следующего ет продолжительности превышения оги- 5 максимума огибающей бающей сигнала данного i-го УРовня . Для того чтобы за время н

ы за время анализа

Во втором случае, когла условие не число ударных импульсов (а следовыполняется, для 1-го уровня, на вы- вательно и число длительно

Э ло длительностей преходе блока 6 сравнения для i-го уров- вышения и длительностей от ) льностей отсутствия) ня (одного или нескольких), Форми 55 при неизменном со нном состоянии контролируется отрицательный импульс Т., 1 руемого механизма механизма не зависело от длительность которого соответствует частоты вращени вращения, в устройстве препродолжительности отсутствия огибаю--: дусмотрен счетчи 9 счетчик периодов, с по1?26115

Работа блоков 10 и 11 нормирования длительности превышения происходит аналогично работе блока 12 изме-. рения длительности отсутствия с той лишь разницей, что нормируется

40 не вся длительность импульса превыл щения ., а по частям: вначале длиI тельно< ть + ; на возрастающей участке в блоке 10, а затем длительность л 45 на убывающем участке в блоке 11.

Это обеспечивается благодаря тому, что в блоке 10 нормирования длительностей превышения нормирование произ. водится путем счета числа импульсов угловых меток от начала импульса превьппения на втором входе блока

l0 до момента появления на первом входе импульса, соответствующего максимуму огибающей, а в блоке ll нормирование производится путем счета ! числа импульсов угловых меток от мо— мента появления на первом входе им пульса, соответствующего максимуму

50 мощью которого формируется такой измерительный интервал, который равен целому числу периодов вращения приводноге вала. Это достигается путем счета такого числа импульсов угловых меток, поступающих на вход счетчика

9 периодов с выхода преобразователя

8 частоты вращения, которое соответствует целому числу периодов вращения приводного вала механизма. Таким образом, на выходе счетчика 9 формируется прямоугольный, периодически повторяющийся импульс, длительность которого равна целому числу периодов вращения вала. Этот импульс является измерительным интервалом, который подается на четвертый вход блока 13 управления для организации работы анализатора 14 периодов, 2р блока 15 памяти и блока 16 индикации.

Нормирование длительностей Ti отсутствия в блоке 12 происходит путем счета числа импульсов угловых меток на втором входе блока 12 измерения 25 длительностей эа время импульса Т " длительности отсутствия на каждом

i-м уровне. При этом по окончанию каждого импульса длительности отсутствия на выходе блока 12 генерируется щи числовой код нормированной длительности, а такжепризнак готовности значений нормированной длительности в виде положительного потенциала на одной из шин его выхода.

35 огибающей, до момента окончания импульса превышения . на втором входе блока 10.

Таким образом, в момент прихода начала импульса, соответствующего огибающей на выходе блока 10, генерируется числовой код нормированной л длительности + < а в момент окончаI

\ ния импульса превышения . формируется числовой код нормированной длительности †Г; на выходе блока 11, а также признаки готовности значений нормированной длительности в виде положительного потенциала на одной из шин выходов блока 10 и 11. Эти признаки готовности перерабатываются блоком 13 управления в управляющие сигналы для обеспечения работы анализатора 14, блока 15 памяти и блока

16 индикатора, Блок 13 управления работает следующим образом.

С поступлением на его четвертом входе фронта прямоугольного импульса, длительность которого равна целому числу периодов вращения приводного вала механизма, на втором выходе (управляющем) блока 13 управления генерируются управляющие импульсы, которые адресованы на четвертый вход анализатора 14, вторые входы блока 15 памяти и блока 16 индикатора приводят их в исходное состояние. Как только на втором входе блока 13 управления появляется положительный импульс длительности л превышения, то на втором выходе появляются импульсы, которые адресованы на четвертый вход анализатора 14 для подготовки к приему по первому (информационному) коду кода длительности превьппения на возрастающем и убывающем участках огибающей

i-го уровня. При появлении признака готовности и значения длительности на пятом входе блока 13 управления с выходов блоков 10-12 эти значения кода передаются в анализатор 14, который анализирует следующие признаки: какой вид импульсов (длительность превьппения на возрастающем участке, длительность превышения на убывающем участке или длительность отсутствия); какой номер i-уровня по амплитуде (i = 1,2,3. ..,m) импульса длительности.

1226115

После анализа данных признаков с приходом управляющего импульса на четвертый вход анализатора 14 с второго выхода блока 13 управления в

5 такт импульсам угловых меток на третьем входе блока 13 анализатор 14 запрашивает из блока 15 ячейку памяти, соответствующую i-му уровню, значению нормированной длительности 10 данного вида импульса(+ 11, и суммирует "1" к значению, находящемуся в этой ячейке памяти.

Если за время измерительного интервала появляется несколько импуль- 15 сов с одинаковой длительностью, то в ячейке блока 15 памяти с адресом:

i-й уровень, длительностью + ; (или — ., или ; ) получают число, равное количеству этих длительностей, 20 т.е. закон (функция) распределения длительностей.

Кроме того, анализатор 14 производит нормирование амплитудного уровня анализируемых длительностей и зна- 25 чений максимумов относительно среднего значения сигнала, пропорционального динамическому процессу в механизме. Это осуществляется путем деления значений амплитуды, соответ- 30 ствующим i-му уровню, и значений амплитуд максимумов огибающей на втором входе анализатора на среднее значение сигнала, подаваемого на третий вход анализатора 14. 35

Таким образом, в блоке 15 памяти за время анализа, равное целому числу периодов вращения приводного вала механизма, накапливается результат анализа, который по сигналу с второ- 40 го выхода блока 13 управления передается из блока 15 памяти на вход блока 16 индикации для считывания и принятия решения о состоянии механизма.

Формула из о бр е т ения

Устройство для выявления дефектов машин и механизмов, содержащее последовательно соединенные преобразо- 50 ватель динамического процесса в электрический сигнал, фильтр, усилитель, преобразователь среднего значения, щИИПИ Заказ 2113/31

Произв.-полигр. пр-тие, r. блок сравнения, выход которого подключен к первому входу блока измерения длительностей отсутствия сигнала на заданных уровнях, счетчик, последовательно соединенные блок памяти и блок индикации, вторые входы которых подключены к второму выходу блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества контроля объектов циклического действия, оно снабжено преобразователем частоты вращения, детектором огибающей, измерителем максимума огибающей, двумя блоками нормирования длительностей превышения заданных уровней и анализатором длительностей, выход усилителя соединен с входами преобразователя среднего значения и детектора огибающей, выход которого подключен к входу измерителя максимума огибающей и к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя среднего значения, первые, вторые и третьи входы обоих блоков нормирования длительностей превышения заданных уровней и блока управления подключены соответственно к первому выходу измерителя максимума огибающей, к выходу блока сравнения и выходу преобразователя частоты враще ния, который подключен также к второму входу блока измерения длительности отсутствия сигнала на заданных уровнях и через счетчик — к четвертому входу блока управления, пятый вход которого соединен с объединенными выходами двух блоков нормирования длительностей превышения заданных уровней и выходом блока измерения длительностей отсутствия сигнала на заданных уровнях, первый выход блока управления соединен с первым входом анализатора дпительностей, второй, третий, четвертый входы которого подключены соответственно к второму выходу измерителя максимума огибающей, к выходу преобразователя среднего значения и второму выходу блока управления, выход анализатора длительностей соединен с первым входом блока памяти.

Тираж 778 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4