Устройство для диагностики износа зубчатых колес Советский патент 1986 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к виброакуг тическому контролю, а именно к контролю износа зубчатых колес и может быть использовано при оценке технического состояния коробок передач, коробок скоростей, редукторов токарных, фрезерных и других станков.

Цель изобретения - повышение динамической точности контроля величи- iibi износа поверхностей зубьез.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для диагностики износа зубчатых колес содержит последовательно соединенные измерительный преобразователь 1 усилитель 2, первый анализатор 3 спектральной плотности мощности, блок 4 логарифмирования, второй анализатор 5 спектральной плотности мощности и коммутатор к выходам которого подключены входы первого и второго пороговых элементов 7 и 8, линию 9 задержки, вкл оченную между выходом первого порогового элемента 7 и управляющим входом коммутатора б, счетчик 10 тактовых :1Емпул.ь- сов, к сигнальному входу которого подключен генератор 1 1 тактовых ra-i- пульсов, тахометр 12, умножитель 13 сигналов,, соединенный одним зходбм с выходом счетчика 10 тактовых т/.- пульсов, а вторьт входом - с тахометром 2j блок 14 эталонного сигнала S соединенный входом с тахометром 12, вычитатель 5 сигналов, подключенный входами к вькодам умножителя 13 сигналов и блока 14 эталонного сигнала, и индикатор 16, соединеннь й с вьжодом вычитателя 15 сигналов,

Блок 4 логарифмирования выполнен в виде логарифмирующих усилителей а блок 14 эталонного сигнала - Е виде магнитографа, на магнитной ленте которого записан эталонный сигна.п

Устройство работает следузощим образом.

При работе реальной зубчатой пары появляются боковые частоты вокруг эубцовой частоты и кратной ей. Оки обусловлены амплитудной и фазовой модуляцией, возникающей при истирании поверхностей зубьев. При этом энергия виброакустического сигнала рассеянная по множеству гармоник в спектральном представлении„ локали- 5 уется в одной составляющей э кепст- ральном представлении. Значение этой составляющей, имеющей размерность

5

0

0

времени, представляет собой величину, обратную разности между зубцовой частотой и усредненным по длине спектра значением боковой частоты. С увеличением величины истирания поверхности частотная разница возрастает. С изменением скоростного режима эта разница линейно изменяется. Однако отношение величины длиной разницы к величине оборотной частоты (зубцовая частота отличается от оборотной только коэффициентом, рав- нььм числу зубьев ведущего колеса) от скоростного режима не зависит, а зависит только от величины зазора между зубЬЕ м,, которь й возрастает при износе. Таким абразом, при с-ггавнелии эталонных и реа гьных зубчатых пар возникает разностнак величина характеризующая износ реальных зубчйтьтх колес. Причем с увеличением износа эта разность увеличивается, что слу- Ж1чт критерием диагностики износа зубчатых: пар.

Для оценки нзноса зубчг.тьгх колес, расположенных в объекте контроля, исследуются: виброакус ическиь; колебания объекта. Эти колебания воспринимаются пьезоэлектрическим преобразователем

-.-1-л-й

0

, преобразуются Б электричес5 -,

;ик сигнал, усиливаются усилителен /: и подаются на вход аьал 2затора 3 спектральной гглотности мощности. Спектр плотности ковдностк с выхода анализатора 3 путем логарифмирования блоком 4 и повторного анализа aHajn-f- затором 5 переводится во Е-ремекную об/шсть.

Сигнал с выхода анализатора 5, :представляюш;ий собой псездокоррел5а- цконную функцизо (кепстр мощности),, посту:пает через ком1 ;утатор 6 на вход из пороговых элемгнтов 7, После срабатывания порогового элемента 7 сигнал постуггае непосредственно на запускающий вхоц счетчика 10 импульсов и через линИ О 9 задер хки - на уп- равляю: Ц:ий вход коммутатора 6.

Поступление сигнала с выхода .жиии 9 задержки вызывает перекомчутацию каналов. Ilpi; этом оставшаяся часть сигнала поступает на вход другого порогового злемента 8, После срабатывания порогового эле:яеита S сигнал поступает на управляющий вход татора б, вызывая обратную переком- нутациш каналов 5 а такне на открьюп- 10ЩН& счетчкка 1(5 тактовьга: им- пульсо:в. Поступление этого скгнапа

выэьгоает останов счета и передачу накопленной информации на вход умножителя 13 сигналов.

Сигнал с тахометра 12, характеризующий значение оборотной частоты вращения ведущего вала зубчатой пары поступает на другой вход умножителя 13 сигналов и в блок 14 эталонного сигнала. Сигнал с выхода умножителя 13 сигналов, являкщийся произведение оборотной частоты и величины псевдокорреляционной функции, характеризуто шей среднее значение зазора между зубьями, поступает на один из входов вычитателя 15 сигналов.

Сигнал с блока 14 эталонных сигналов 5 являкяцийся произведением оборотной частоты и величины псевдокорреляционной функции, характеризующей значение зазора между идеальными зубьями (без износа), поступает на другой вход вычитателя 15 сигналов. Сигнал с выхода вычитателя I5 сигналов , представляющий среднюю величину износа поверхностейj поступает на индикатор 16 и регистрируется им.

Исследование псевдокорреляцион- ной функции показывает, что ее характеристика имеет два явно выраженных максимума. Первый обязан своим существованием наличию переходной функции объекта, которая занимает область вблизи нуля координат, а второй максимум об-условлен наличием зубдовой и кратной ей частоты. Этот максимум также находится в области малых времен. Поэтому в данном ройстве первый из пороговых элементов 7 служит для запуска счета счетчика 10. Линия 9 задержки отсекает область возможного расположения первых двух максимумов. Тем самым исключается возможность ложного срабатывания второго порогового элемента 8, который фактически и определяет величину, составляющую основу критерия для диагностики зубчатых колес.

Таким образом, использование новых элементов - коммутатора 6, двух пороговых элементов 7 и 8, линии 9 задержки, счетчика 0 и генератора И тактовых импульсов, тахометра 12, умножителя 13 сигналов, блока 4 эталонного сигнала и вычнтателя 15 сигналов позволяет повысить динамич ескую точность контроля износа зубчатых колес на 20-30% за счет выделения из сигнала, вызванного наличием зазора между зyбья iт, только раз- 5 костной составляющей, характеризующей лишь изменение величины зазора, т.е. износ. Кроме того, данный критерий не зависит от вида переходной функции и изменения скоростного ре- 0 жчма работы.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает высокую точность определения степени износа зубчатых колес.

Формула изобретения

Устройство для диагностики износа 0 зубчатых колес, содержащее последовательно соединенные измерительный преобразователь, усилитель, анализатор спектральной плотности мощности, блок логарифмирования и второй анализатор 5 спектральной плотности мощности,

блок эталонного и индикатор,, отличающееся тем, что, с целью повышения динамической точности, оно снабжено коммутатором, 0 подключеннык5 сигнальным входом к выходу второго анализатора спектральной плотности мощности, первым и вторым пороговыми элементами, подключен- HfctriH входами к соответствующим выходам коммутатора, счетчиком тактовых импульсов, запускающий вход которого соединен с вьтходом первого порогового элемента, з открывающий вход - с выходом второго порогового элемента и с управляющим входом коммутатора, генератором TaKTOBfcix импульсов, подключенным к сигнальному входу счетчика тактовых импульсов, линией задержки, включенной между выходом первого порогового элемента и управляю- шлм входом коммутатора, тахометром, умножителем сигналов, соединенньвм одним входом с выходом счетчика тактовых импульсов, а вторым входом - с выходом тахометра и с входом блока эталонного сигнала, вычитателем сигналов, входы которого соединены соответственно с выходами умножителя сигналов и блока эталонного сигнала, а выход подклк чен к индикатору.

5

0

5

Редактор И.Касарда

Составитель В.Писаревский Техред М Моргентал

Заказ 1942/А1 - Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4

Корректор И.Муска

Изобретение относится к виброакустическому контролю, а именно к контролю зубчатых колес. Целью изобретения является повышение точности динамического контроля величины износа поверхности зубьев за счет разделения во временной области зубцов и боковых частот и исключения переходной функции объекта. Виброакустические колебания воспринимаются преобразователем, усиливаются и подаются на вход анализатора спектральной плотности мощности. Спектр плотности мощности путем логарифмирования и повторного анализа ана изатором переводится во временную область. Сигнал с выхода анализатора через коммутатор поступает на вход первого порогового элемента, после срабатывания которого он поступает на запускающий вход счетчика импульсов и через линию задержки - на управляющий вход коммутатора. Сигнал с выхода линии задержки вызывает перекоммутацию сигнала. После срабатывания второго порогового элемента происходит обратнай перекоммутация каналов и останов счета импульсов счетчика. Сигнал с тахометра поступает на вход умножителя сигналов и блок эталонного сигнала. Сигнал с выхода умножителя поступает на один из входов вычитателя сигналов, а сигнал с блока эталонных сигналов поступает на вход вычитателя сигналов. Сигнал с вычитателя сигналов, представля ющий среднюю величину износа поверхностей, поступает на индикатор. Линия задержки исключает возможность лож- яого срабатывания второго порогового элемента. 1 ил. . О) С