УСТРОЙСТВО ВИБРОКОНТРОЛЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля и предназначено для контроля технического состояния деталей и узлов машин в процессе их эксплуатации.

Известны устройства неразрушающего контроля технического состояния деталей и узлов виброакустической диагностикой, позволяющие проводить проверку состояния работающего объекта и выявляющие запас устойчивости, надежность, износ механизмов и деталей, погрешности зубчатой передачи, несплошности металла и сварных швов (авт. св. NN 1601570, 1733998, кл. C 01 N 29/00).

Разнообразие дефектов заставляет при выявлении и измерении виброакустических параметров проводить сложную обработку сигналов: их разделение на компоненты, линейное и нелинейное преобразования, измерение отдельных параметров, измерение характеристик взаимосвязи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является прибор типа ВГВ-003, где звуковые и механические колебания исследуемых объектов преобразуются в пропорциональные электрические сигналы [1] Он состоит из преобразователя, интегрирующего устройства и генератора калибровочного сигнала. Электрические сигналы, снимаемые с вибропреобразователей, пропорциональны виброускорению колеблющегося объекта, а при измерении виброскорости сигналы преобразуются интегрирующим устройством. Электрические сигналы усиливаются до величины, необходимой для работы среднеквадратичного детектора, и затем поступают на логарифмическую шкалу прибора, проградуированную в децибеллах. Измерения происходят в определенных октавных полосах частот, погрешность измерения составляет ± 10% (1 дБ).

К недостаткам прибора можно отнести следующее:
точность обнаружения дефекта механизма (конструкции) невелика из-за проведения измерения в децибеллах (по логарифмической шкале и, как следствие, малой разницы в уровнях нормального сигнала и сигнала от поврежденного места механизма);
большое время замера и анализа наличия дефекта из-за необходимости просмотра нескольких октавных полос частот;
сравнительно большие габариты и вес прибора, что затрудняетего использование в труднодоступных местах.

Предлагаемая конструкция была создана для оценки технического состояния деталей и узлов машин в процессе их эксплуатации. Устройство имеет небольшие габариты и вес, замеры проводятся в широкой полосе частотного спектра, вероятность обнаружения дефекта на порядок выше, чем во всех существующих в России приборах.

Устройство виброконтроля, состоящее из преобразователя, интегрирующего устройства, усилителя, фильтров, детектора и блока информации, снабжено блоком широкополосных фильтров, частотные диапазоны которых лежат в пределах 0,2 30 Гц, 30 100 Гц, 100 1000 Гц, 1000 10000 Гц, средневзвешивающим детектором и аналого-цифровым преобразователем, позволяющим получать цифровое отображение сигнала в линейном масштабе.

На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 его блок-схема.

Внутри пластмассового корпуса 1 устройства, выполненного из ударопрочного полистирола, смонтированы печатные платы 2 и 3, а в отдельном отсеке корпуса 1 (в нижней его части) блок питания 4, состоящий из аккумулятора или батареи. Корпус 1 состоит из двух половин, скрепленных между собой винтами.

На лицевой панели корпуса 1 расположены жидкокристаллический индикатор 5 и светодиоды 6 (а, б, в, г); на верхнем торце разъем 7 для подключения с помощью экранированного кабеля 8 датчика 9, представляющего собой пьезоэлектрический преобразователь, к которому на резьбе крепится либо магнитная присоска 10, либо виброщуп 11. На боковой (торцевой) поверхности расположены кнопки 12 (а, б, в, г) переключателей режимов работы.

Блок-схема устройства состоит из следующих основных блоков: пьезоакселерометра 13, преобразующего акустический сигнал в электрический, соединенного с предусилителем 14; двух интеграторов: одинарного 15 и двойного 16, преобразующих сигнал, пропорциональный виброускорению в сигналы, пропорциональные соответственно виброскорости и виброперемещению; усилителя 17, соединенного с набором широкополосных фильтров 18 (от 1 Гц до 10 кГц); усилителя 19; средневзвешивающего детектора 20; аналого-цифрового преобразователя 21; блока информации 22, непосредственным выходом которого является жидкокристаллический индикатор 5 (см. фиг.1).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы необходимо убедиться, что блок питания 4 заряжен, включив прибор кнопкой 12а, после чего на индикаторе 5 должны появиться цифры.

Магнитную присоску 10 (или виброщуп 11) устанавливают в в соответствующем проверяемом месте конструкции, полученную величину вибросигнала считывают с индикатора 5 через 10 30 с после начала замера.

Измеряемый параметр вибрации (виброускорение, виброскорость или виброперемещение) получают переключением кнопки 12г. Необходимый широкополосный фильтр включают нажатием кнопки 12б. При включении каждого из широкополосных фильтров 18 зажигаются светодиоды 6 а, б, в, г соответственно.

Каждый фильтр соответствует своему виду неисправности:
фильтр 1 30 Гц (светодиод 6а) включается для проверки центровки при монтаже и ремонте оборудования, качества крепления отдельных деталей, балансировки роторов и рабочих колес, обнаружения дисбалансов и перекосов валов;
фильтр 30 100 Гц (светодиод 6б) включается для ревизии и регулировки зубчатых зацеплений при центровке и балансировке отдельных узлов;
фильтр 100 1000 Гц (светодиод 6в) включается для ревизии быстроходных зубчатых зацеплений;
фильтр 1000 10000 Гц (светодиод 6г) включается для ревизии и регулировки подшипниковых узлов.

Средневзвешивающий детектор 20 необходим для усреднения информационного сигнала. Сама конструкция этого детектора имеет меньшие габариты, проще и надежнее, чем конструкция широко используемого среднеквадратичного детектора.

Наличие аналого-цифрового преобразователя 21 позволяет осуществить преобразование аналогового сигнала в цифровой форме в линейном масштабе, что позволяет на порядок увеличить разрешающую способность прибора по сравнению с описанными выше аналогами и прототипом.

Поскольку прибор предназначен для периодического контроля технического состояния деталей и узлов машин во время эксплуатации, целесообразно создать схему проверяемых точек изделия, выбрав наиболее напряженные места машин, подверженные износу, влиянию температур или различным перегрузкам.

Применение этого прибора позволит проводить проверку любого узла или детали всех существующих механизмов и машин, исключив применение специальных проверяющих устройств, например для проверки подшипниковых узлов, зубчатых колес, для проверки дисбаланса и т.д.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах неразрушающего контроля изделий в процессе эксплуатации. Техническим результатом использования изобретения является повышение точности и информативности. Результат достигается тем, что устройство содержит преобразователь, интегрирующее устройство, средневзвешивающий детектор, блок информации с блоком цифровой индикацией, выполненный с отображением информации в линейном масштабе, аналого-цифровой преобразователь и блок широкополосных фильтров с монотонно возрастающими частотными диапазонами. Режимы работы и диапазоны выбираются с помощью соответствующих переключателей, а диапазоны четырех фильтров могут принимать значения в пределах 0,2 - 30 Гц, 30 - 100 Гц, 100 - 1000 Гц, 1000 - 10000 Гц. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство виброконтроля, состоящее из преобразователя, интегрирующего устройства, усилителя, детектора и блока информации с блоком цифровой индикации, отличающееся тем, что оно снабжено двумя переключателями, аналого-цифровым преобразователем, блоком широкополосных фильтров с монотонно возрастающими частотными диапазонами, блок цифровой индикации выполнен с отображением сигнала в линейном масштабе, интегрирующее устройство связано с усилителем через первый переключатель, а блок фильтров связан с детектором через второй переключатель, при этом детектор выполнен средневзвешивающим. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частотные диапазоны в блоке из четырех широкополосных фильтров лежат в пределах 0,2 30,0 Гц, 30 100 Гц, 100 1000 Гц, 1000 10000 Гц.