Способ диагностирования зубчатых передач Советский патент 1983 года по МПК G01M13/02 

со

Ob

а 1; 10 Изобретение относится к машиностроекию, а именно к испытательной технике,, и может быть использовано для выявления и оценки влияния технологических погрешностей изготовления и сборки зубчатых колес, например дисбаланса и биения колеса и т.д. Известен способ виброакустического диагностирования механизмов с зубчатьь ми передачами, заключающийся в изменении вибра1ши на корпусе механизма, фильтрации сигнала с помощью полосового фильтра с целью выделения той части спектра, на которую приходится максимал поя мощность от интересующей кинематической пары, петектирования выделенного сигнала, стгюбирования и оценки по уров ню технического состояния кинематической пары ij . Однако при известном способе невозможно учесть разнообразие дефектов зубчатых передач и их взаимное влияние при совместном проявлении. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ диагности рования зубчатых передач, заключающийся в том, что измеряют параметры вибрации и по одному из параметров судят о техническом состоянии диагностируемой передачи. Измерение вибрации осущест вляется в наиболее виброактивных точках корпуса диагностируемого редуктора, а источники щума выявляются по частотному признаку с учетом явления амплитудной модуляции, так как в спектре, как правило, присутствуют, группы линий с частотами tii2, i i где i- И i i зубцовая и оборотная (,2) частоты, которые являются диагностическими призна.ками. Недостаток данного способа заключается в низкой достоверности диагноза, .так как он не обеспечивает дифференциацию источников, совпадающих по частоте, как, например, в случае дисбаланса и эксцентриситета колес, проявляемых на оборотных и боковых частотах относитель но зубцовых. Цель изобретения - повышение достоверности диагноза. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диагностирования зубчатых передач, заключающемуся в том что измеряют виброакустические па раме тры вибрации и по одному из параметров судят о те.хническом состоянии диагностируемой передачи, измерение параметров вибрации осуществляют по ортогональным 662 направлениям, одно из кото|зых параллельно линии зацепления зубьев, в плоскости, перпендикулярной оси вращения одного из колес, и определяют пространственную фазу, являющуюся параметром диагностирования. Способ осуществляют следующим образом. Зубчатое колесо с неизвестными относительными величинами эксцентриситета fg и дисбаланса РЗ испытывают в паре с другим колесом при равномерном вращении с частотой fg. Преобразователи вибраций устанавливают ортогонально в плоскости, перпендикулярной оси диагностируемого колеса, а ось чувствительности одного преобразователя параллельна линии зацепления зубьев. Так как динамические силы, врзникающие при работе зубчатой передачи, являются источниками вынужденных колебаний механической системы, то при линейных колебаниях для исчерпывающего описания радиальной вибрации опор доста точно рассматривать движение по двум ортогональным координатам, Если колебания по ортогональным координатам X (t) и (t) интерпретировать как действительную и мнимую части комплексных колебаний Й (t)X (t) + (t) (где j - минимальная едини- ца), то появляется возможность исследовать вибрационное поле путем преобразования Фурье комплексного временного процесса Z (t). . При таком анализе комплексный спектрOQ ..,j. UV-JZ-ii),(1) где f - частота, позволяет вести диагностику не только по частотному признаку, но и по фазовому. Поэтому измерение вибрационного поля выполняют так, чтчэбы при этом действительная ось совпала по направлению с линией зацепления, а мнимая была перпендикулярна ей. Колебания, возбуждаемые погрешнос- ями зубчатого колеса, описываются в омплексной плоскости функциями времени Tgcos-Zftfe vi , где 9 - пространственный фазовый двиг между векторами эксцентрисите- та и дисбаланса колеса. Измеряемое вибрационное поле предтавляет собой модулированное колебание зубцовой частоты f т. описывается слеауюшей комплексной функцией времени bllbK t-3Cos2 {Bl4rje ® cos2iV{ t где К - коэффициент передачи. Комплексный сигнал вибрации Z (t) подвергают преобразованию Фурье согласно выражению (1). В результате получается спектр, содержащий составляющие на верхних и нижнтЬс боковых частотах зубцовой частоты, zH CH&U-{ iB)CeS(b 2:-fB), где (т зе1 $.- функция Дирака. По коэффициентам С и GI оценивают амплитуды дефектов также их пространственный фазовый сдвиг в : 47 гз--ц:1св-си-г ,

0 0(Г Св-СнУ

П р и м е р-. На стенде, предназначенном для испытания зубчатых колес, устанавливают колесо с числом зубьев и модулем m 2 и эксцентрицитетом зубчатого венца равным 48 мкм. На ступице колеса на радиусе 25 мм закрепляют массу в 9,5 г, создапющую дисбаланс, равный 238 г-мм. Вектор дисбаланса сдвинут относительно вектора эксцентриситета на угол равный 70°. Колесо испытывают в паре с эталонным и вращают с частотой в 1 Гц. Сигналы виброускорения измеряют одноврер. lvJJXtV4, - д -

BeTCTByeV дисбалансу 190 г. мм при весе шпинделя - 5 кг

0,7 -C,- rcii- 57

Таким образом, ошибка эксцентриситета колеса составляет 25%, а дисбаланса 20%, погрешность измерения угла равна 13 , что является удовлетворительным при вибродиагностировании.

Предлагаемый способ обеспечивает дифференциацию источников вибрации, совпадающих по частоте и не различав- мых по частотному признаку, и тем самым повышение достоверности диагвсза. менно в двух ортогональных направлениях с помощью датчиков, закрепленных в плоскости, перпендикулярной к оси вращения колеса, причем анализ пары вибрационных сигналов, трактуемых как мнимая и действительная составляющие комплексного вибрационного поля, производятся на ЭЦВМ цифровыми методами. Полученные коэффициенты нижних и верхних бо- ковых составляющих вибросмещения составляют: ,6 мкм; ,94O,7J) мкм на частотах соответственно 648 и 672 Гц. С учетом коэффициента передачи от шпинделя к корпусу ,04 (который определяют экспериментально) получают оценки дисбаланса, эксцентриситета и,угла сдвига:

СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ, заключающийся в том, что измеряют виброакустические параметры вибрации и по оаному из па.раметров судят о техническом состоянии диагностируемой передачи, отличающ и и с я тем, что, с целью повьпиения достоверности диагноза, измерениепараметров вибрации осуществляют по ортогональным направлениям, одно из которых параллельно линии зацепления, зубьев, в плоскости, перпендикулярной оси вращения одного из колес, и определяют пространственную фазу, являющуюся параметром диагностирования.