Способ определения состояния машинных узлов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение информативности измерения путем уточнения величины, типа и места дефекта машинного узла. Высокочастотные импульсы акустической эмиссии, возникающие в машинном узле, преобразуются в электрический сигнал, усиливаются и освобождаются от низкочастотных составляющих. В случае возникновения периодического процесса повреждения полученная последовательность импульсов представляет наложение групп импульсов проццесса повреждения и групп импульсов, неизветсных по своей характеристике. Если измерять достаточно малоинертным измерителем плотности импульсов изменение плотности импульсов во времени, выявляются периодические изменения плотности импульсов, вызванные периодическими группами импульсов повреждения. С помощью анализа сигнала (автокорреляционный анализ или трансформация Фурье) определяются частота и амплитуда процесса или его отдельных составляющих. Эти частоты и амплитуды нормируются величиной, заренее заданной или полученной из процесса. Изменение этих нормированных величин является мерой характера, интенсивности и прогресса во времени процесса повреждения машинного узла. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1606910 (51)5 G 01 N 3 56

3 ИБЖ6

I !.ГС1(Й.;. 31:.., .!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (89) DD/248036 (48) 08.06.89 (21) 7773941/25-28 (22) 21.08.85 (31) WP G 0! М/268505 (32) 18.10.84 (33) DD (46) 15.! 1.90. Бюл. № 42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пР!4 ГКНТ СССР (71) Высшая инженерная школа

Циттау (DD) (72) Стурм Адолф, Манфред Боде, Диетер

Кински, Диетмар Рож и Стефан Улеман (DD) (53) 620.178.53 (088.8) (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ МАШИННЫХ УЗЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение информативности измерения путем уточнения величины, типа и места дефекта машинного узла. Высокочастотные импульсы акустической эмиссии, возникающие в машинном узле, преобразуются в электИзобретение относится к измерительной тех,. ке.

Известна многопараметровая система диагностики, которая позволяет сепарировать тип повреждения, однако эта система требует большого объема измерительной техники.

Особо важно детектирование периодических процессов повреждения (периодическое касание в подшипнике скольжения, прокатывание шарика через место дефекта в подшипнике качения), так как эти процессы быстро прогрессируют во времени и приводят к выходу из строя машинного узла.

2 рический сигнал, усиливаются и освобождаются от низкочастотных составляющих.

В случае возникновения периодического процесса повреждения полученная последовательность импульсов представляет наложение групп импульсов процесса повреждения и групп импульсов, неизвестных по своей характеристике. Если измерять достаточно малоинертным измерителем плотности импульсов изменение плотности импульсов во времени, выявляются периодические изменения плотности импульсов, вызванные периодическими группами импульсов повреждения. С помощью анализа сигнала (автокорреляционный анализ или трансформация

Фурье) определяются частота и амплитуда процесса или его отдельных составляющих.

Эти частоты и амплитуды нормируются величиной, заранее заданной или полученной из процесса. Изменение этих нормированных величин является мерой характера, интенсивности и прогресса во времени процесса повреждения машинного узла. 3 ил.

Известный способ анализа вибрации такой информации не дает, так как в нем используются только классические методы анализа импульсов (энергия и ее распределение, плотность импульсов, распределение высоты, длины и расстояния).

Цель изобретения — повышение информативности измерения, которое достигается путем уточнения величины, типа и места дефекта машинного узла.

На фиг. 1 изображена обработка сигнала для выявления периодических групп импульсов, где обозначено:

Х вЂ” амплитуда импульсов;

1 — плотность импульсов;

1606910

/ „„— автокорреляционная функция; а — амплитуда составляющих;

7, — период изменения;

f — время; т — время в автокорреляционной функции;

f — частота;

f, — частота составляющей с периодом Т,.

На фиг. 2 изображен спектр плотности импульсов для исправного (а) и поврежденного (b) подшипников качения, где обозначено: 10

f — частота; а — амплитуда составляющих; (кд — частота вращения сепаратора; — частота взаимодействия элемента качения с наружным кольцом; 15

j частота взаимодействия элемента качения с наружным и внутренним кольцами.

На фиг. 3 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим обра- 20 зом.

Высокочастотные импульсы акустической эмиссии, возникающие в машинном узле, преобразуются в электрический сигнал, усиливаются, освобождаются от низкочастотных составляющих. Так, полученная последовательность импульсов в случае возникновения периодического процесса повреждения представляет собой взаимное наложение периодической последовательности групп импульсов из процесса повреждения (фиг. 1а) З0 и последовательности импульсов, неизвестной по своим характеристикам (фиг. 1О).

Если периодическая группа импульсов по сравнению с другой составляющей состоит из относительно малого числа импульсов с малой амплитудой и энергией, то при образовании известных импульсных характеристик (энергия, число, распределение амплитуд и длительностей) периодические группы импульсов перекрываются (фиг. 1е) .

Однако, если измерять достаточно малоинертным измерителем плотности импульсов изменение плотности импульсов во времени, TG независимо от наложенной последовательности импульсов, выявляются периодические изменения плотности импульсов, вызванные периодическими группами импульсов повреждения (фиг. ld). С помощью анализа сиг45 налов (автокорреляционный анализ фиг. 1е или трансформация Фурье фиг. l f) определяются частота и амплитуда процесса или его отдельных составляющих. Эти частоты и амплитуды нормируются величиной, заранее заданной или полученной из процесса.

Изменение этих нормированных величин является мерой характера, интенсивности и прогресса во времени процесса повреждения машинного узла. С помощью предельных значений возможна классификация по типу, 55 месту и интенсивности процесса повреждения.

Таким образом, в случае дефекта в работающем подшипнике качения можно определить спектральные составляющие изменения плотности импульсов, которые однозначно указывают тип, место и размер дефекта. При дефекте на поверхности одного элемента качения, например, возникают характерные частоты (f», ) взаимодействия дефекта с поверхностями колец и частоты (f„„) взаимодействия сепаратора, указывающие на повышенные контактные усилия сепаратора.

Устройство для осуществления предл а гаемого способа содержит. датчик 1, предусилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, нормирователь 5 длины импульсов, переключатель 6, счетчик 7, вводной блок 8, ЭВМ 9, выводной блок 10, индикаторный блок 11, дискриминатор 12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 и клавиатуру 14.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, поступающий с датчика 1, установленного в ссютветствующем месте машинного узла, подается через предусилитель 2 на фильтр 3, где удаляются низкочастотные составляющие (f 20 кГц), чтобы на выходе фильтра 3 остались только импульсы, возникающие при резонансах датчика 1 при ударном возбуждении. Они усиливаются в усилителе 4 и после нормирования длины подаются на счетчик 7, который считает их после нормирования длины или после дискриминатора 12. Переключение входа осуществляется переключателем 6. Содержимое счетчика 7 через вводной блок 8 передается в ЭВМ 9. С помощью выводного блока 10 осуществляется управление устройством через ЦАП 13 и передача результата на индикаторный блок

11. Клавиатура 14 служит для управления и ввода информации через вводной блок

8вЭВМ9.

Формула изобретения

Способ определения состояния машинных узлов, заключающийся в том, что определяют плотность высокочастотных импульсов акустической эмиссии в диапазоне /)20 кГц, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности за счет уточнения величины, типа и места дефекта машинного узла, регистрируют быстрые временные изменения плотности импульсов акустической эмиссии, анализируют их периодические изменения частоты и амплитуды, сравнивают с заданными, по характеру изменения их во времени судят о состоянии машинного узла.

16069I0

fK7

1606910

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Редактор А. Ревин

Заказ 3547

Составитель К. Тавлинов

Техред А. Кравчук Корректор С. Шевкун

Тираж 501 Подписное