Способ определения состояния машинных узлов Советский патент 1990 года по МПК G01N3/56 

О О5

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.

Изобретение относится к измерительной техи,1ке.

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.

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: X - амплитуда импульсов; / - плотность импульсов;

Rxx - автокорреляционная функция; а - амплитуда составляющих; То - период изменения; / - время;

т - время в автокорреляционной функции; / - частота;

/о - частота составляющей с периодом То- На фиг. 2 изображен спектр плотности импульсов для исправного (а) и поврежденного (Ь) подщипников качения, где обозначено:

/ - частота;

а - амплитуда составляющих; ,д - частота вращения сепаратора; f - частота взаимодействия элемента качения с наружным кольцом; L.. - частота взаимодействия элемента ка Л

чения с наружным и внутренним кольцами.

На фиг. 3 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа.

месту и интенсивности процесса повреждения.

Таким образом, в случае дефекта в работающем подщипнике 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 (/ ) взаимодействия де10 фекта с поверхностями колец и частоты (/ ) взаимодействия сепаратора, указывающие на повыщенные контактные усилия сепаратора.

Устройство для осуществления предлага..g емого способа содержит датчик 1, пред- усилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, нор- мирователь 5 длины импульсов, переключатель 6, счетчик 7, вводной блок 8, ЭВМ 9, выводной блок It), индикаторный блок 11, дискриминатор 12, цифроаналогоСпособ осуществляют следующим обра- 20 вый преобразователь (ЦАП) 13 и клавиату- зом.РУ 14.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, поступающий с датчика 1, установленного в соответствующем месте машинного узла, подается через предуси- литель 2 на фильтр 3, где удаляются низкочастотные составляющие ( кГц), чтобы на выходе фильтра 3 остались только импульсы, возникающие при резонансах датчика 1 при ударном возбуждении. Они

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) зо усиливаются в усилителе 4 и после нор- и последовательности импульсов, неизвест- мирования длины подаются на счетчик 7, ной по своим характеристикам (фиг. Ь).который считает их после нормирования

Если периодическая группа импульсов по длины или после дискриминатора 12. Пересравнению с другой составляюш,ей состо- ключение входа осуществляется переключате- ит из относительно малого числа импульсовлем 6. Содержимое счетчика 7 через вводс малой амплитудой и энергией, то при об- 35 ° - передается в ЭВМ 9. С помо- разовании известных импульсных характе- щью выводного блока 10 осуществляется ристик (энергия, число, распределение амплитуд и длительностей) периодические группы импульсов перекрываются (фиг. е. Однако, если измерять достаточно малоинертным измерителем плотности импульсов 0 8 в ЭВМ 9. изменение плотности импульсов во времени, то независимо от наложенной последовательности импульсов, выявляются периодические изменения плотности импульсов, вызванные

управление устройством через ЦАП 13 и передача результата на индикаторный блок 11. Клавиатура 14 служит для управления и ввода информации через вводной блок

Формула изобретения

Способ определения состояния машинных периодическими группами импульсов повреж- узлов, заключающийся в том, что опредедения (фиг. d). С помощью анализа сигналов (автоко|эреляционный анализ фиг. 1е или трансформация Фурье фиг. 1/) определяются частота и амплитуда процесса или его отдельных составляющих. Эти частоты

ляют плотность высокочастотных импульсов акустической эмиссии в диапазоне кГц, отличающийся тем, что, с целью повыщения информативности за счет уточнения величины, типа и места дефекта машинного узи амплитуды нормируются величиной, зара- ggла, регистрируют быстрые временные изнее заданной или полученной из процесса.менения плотности импульсов акустической

Изменение этих нормированных величин яв-эмиссии, анализируют их периодические изляется мерой характера, интенсивности и про-менения частоты и амплитуды, сравнивают гресса во времени процесса повреждения машинного узла. С помощью предельных

с заданными, по характеру изменения их

во времени судят о состоянии машинного

значений возможна классификация по типу, 55 узла.

месту и интенсивности процесса повреждения.

Таким образом, в случае дефекта в работающем подщипнике 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 (/ ) взаимодействия дефекта с поверхностями колец и частоты (/ ) взаимодействия сепаратора, указывающие на повыщенные контактные усилия сепаратора.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит датчик 1, пред- усилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, нор- мирователь 5 длины импульсов, переключатель 6, счетчик 7, вводной блок 8, ЭВМ 9, выводной блок It), индикаторный блок 11, дискриминатор 12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 и клавиату- РУ 14.

° - передается в ЭВМ 9. С помо- щью выводного блока 10 осуществляется 8 в ЭВМ 9.

управление устройством через ЦАП 13 и передача результата на индикаторный блок 11. Клавиатура 14 служит для управления и ввода информации через вводной блок

передается в ЭВМ 9 дного блока 10 осущ .

Формула изобретения

ляют плотность высокочастотных импульсов акустической эмиссии в диапазоне кГц, отличающийся тем, что, с целью повыщения информативности за счет уточнения величины, типа и места дефекта машинного узменения частоты и амплитуды, сравнивают

с заданными, по характеру изменения их

во времени судят о состоянии машинного

(

Фа2.2

Фиг. 5