Устройство для контроля технического состояния станков Советский патент 1986 года по МПК B23Q15/00 

« Изобретение относится к контролю технического состояния и прогнозирования работоспособности станков,например токарных, и их компонентов, например редукторов, с использование метода корреляционно-спектрального анализа. Целью изобретения является увеличение точности контроля технического состояния станков и их компонентов за счет адаптивной фильтрации измеряемого сигнала. На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - сигнал, снимаемый с выхода первичного преобразователя; на фиг,3 - сигнал на первом выходе устройства; на фиг.4 то же, на втором выходе устройства; на фиг,5 - корреляционная функция сигнала, Устройство содержит первичный пре образователь 1 (например, датчик вибраций или микрофон), фильтр 2 высших частот, вычитакхцее устройство 3, усилитель-инвертор 4с регулируемым коэффитщентом усиления, инвертор 5 с коэффициентом передачи, равным единице, временной интегратор 6 и нуль-орган 7, Выход первичного преобразователя подключен к входу фильтра 2 и первом входу вычитающего устройства 3, выход фильтра 2 подключен к входу усилителя-инвертора 4, вьпход которого подключен к второму входу вычитающего устройства 3 и входу инвертора выход которого является первым .выходом устройства. Выход вычитающего устройства 3 является вторым выходом устройства и, кроме того,, подключен к входу временного интегратора 6, вы ход которого подключен к первому вхо ду нуль-органа 7, второй вход которо го подключен к шине нулевого потенциала, а выход - к управлякяцег у вход усилителя-инвертора 4. Устройство работает следующим образом. Физическая величина, поступающая на вход первичного преобразователя преобразуется им в электрический сиг нал (фиг,2), представляющий собой ад даптивную смесь первой гармонической и высокочастотных гармонических составляющих. Этот сигнал фильтруется фильтром 2 таким образом,, что на выходе фильтра остается сигнал первой гармонической составляющей (фиг.З), 152 который, пройдя через усилитель-инвертор 4, получает сдвиг по фазе на 180% и с выхода усилителя-инвертора 4 подается на второй вход вычитающего устройства 3, на первый вход которого подается сигнал, представленный на фиг,2. Одновременно сигнал с выхода усилителя-инвер1Ч)ра 4 поступает на инвертор 5 с коэф({)ициентом передачи, равным единице, и, проходя через него, получает дополнительный сдвиг по фазе на 180°. Таким образом, на выходе инвертора 5, который подключен к первому выходу устройства, сигнал первой гармонической составлякщей соответствует по фазе сигналу первой гармонической составляющей, содержащемуся в аддитивной смеси на выходе первичного преобразователя 1. Путем вычитания в вычитающем устройстве 3 из сигнала первичного преобразователя 1 отфильтрованного сигнала первой гармонической составляющей на выходе вычитающего устройства остается аддаптивная смесь сигналов высокочастотныА составляющих (фиг.4), которые подаются на второй выход устройства и на вход временного интегратора 6. Поскольку высокочастотные гармонические составляющие, несущие основную информацию о техническом состоянии испытуемого объекта, являются случайными величинами, дающими при своем суммировании нормальное распределение, на выходе временного интегратора 6 в случае соответствия по амплитуде первой гармонической составляющей на выходах первичного преобразователя 1 и усилителя-инвертора 4 должен установиться нулевой уровень. Если происходит разбаланс, то при помощи нуль-органа 7, производящего сравнение с нулевым потенциалом, вырабатывается сигнал, управляющий коэффициентом усиления усилителя-инвертора 4 таким образом, чтобы указан кый разбаланс свести в нуль. При этом величина первой гармонической составляющей в выходном сигнале первичного преобразователя 1 будет полностью скомпенсирована, и на втором выходе устройства спектральная составляющая первой гармоники будет отсутствовать. Сигналы с первого и второго выходов устройства через коммутатор (не показан) подаются к входу регистрирукщей аппаратуры, например шлейфовому осциллографу, результаты записей которой в дальнейшем обраба3тываются (например, с помощью электронной цифровой вычислительной машины) по известному методу корреляци- онно-спектрального анализа. На фиг,5 показана корреляционная функция сигнала, снимаемого с второго выхода устройства. Отсутствие периодичностей в ней свидетельствует о полном разделении сигналов первой гармонической и высокочастотных составгяющих. Анализ сигнала, снимаемого с первого выхода устройства, позволяет определять собственные резонансы испытуемого станка, а также идентифицировать источники вынузвденных колебаний. Анализ высокочастотных составляющих с второго выхода устройства позволяет оценить текущее состояние основных злементов станка, на пример зубчатых передач, подшипниковы узлов и так далее, степень их изношенности, скрытые в них дефекты, что дает возможность контролировать техническое состояние станка и его компонентов и вести прогнозирование вероятности работоспособности станка на определенный период времени. Формула изобретения Устройство для контроля технического состояния станков, содержащее 15 первичный преобразователь вибраций, усилитель и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности контроля, в него введены вычитающее устройство, частотный фильтр с полосой пропускания, охватывающей вероятные значения частот сигнала первой гармонической составляющей, временной интегратор, нуль-орган и инвертор с коэффициентом передачи, равным единице, причем вход частотного фильтра подключен к выходу первичног го преобразователя, а выход - к входу усилителя, в качестве которого использован усилитель-инвертор с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен параллельно входам инвертора и вычитающего устройства, второй вход которого подключен к выходу первичного преобразователя, а выход подключен через временной интегратор к входу нуль-органа, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход - к управляющему входу усилителя-инвертора, выходы инвертора и вычитающего устройства подключены соответственно к первому и второму входам регистрирующего устройства

Изобретение относится к устройствам для контроля технического состояния станков. Цель изобретения увеличение точности контроля технического состояния станков и их компонентов за счет адаптивной фильтрации измеряемого сигнала. Контроль технического состояния станков и их компонентов заключается в том, что с помощью первичных преобразователей преобразуют параметры колебаний контролируемых станков в злектрический сигнал, представляющий собой аддитивную смесь первой гармонической составляющей и помехи Непосредственно после получения с помощью первичных преобразователей электрического сигнала производится вычитание из сигнала ожидаемого значения первой гармонической составляющей, а о техс ническом состоянии станка и его ком(Л понентов судят по результатам корреляционно-спектрального анализа, полученного в результате вычитания сигнала помехи. 5 ил.

a/l/u«/ vv.

О

At

Фиг.