Устройство для диагностики редуктора Советский патент 1992 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для контроля и диагностики подшипников качения, зубчатых и фрикционных передач редукторов забойных машин.

Известно устройство для определения степени износа шарикоподшипников по авт. СССР № 676897, кл. G 01 М 13/04, опублик. 30.07.79, содержащее последовательно включенные вибропреобразователь, согласующий усилитель, полосовый фильтр, детектор, выход которого подключен к входу первого выпрямителя канала измерения общего уровня сигнала, к входу фильтра канала измерения ударных импульсов и к входу амплитудного дискриминатора, выход которого подключен к входам частотомера и блока счета общего количества импульсов, причем выход первого выпрямителя подключен к входу первого индикатора, а выход фильтра через второй выпрямитель- к входу второго индикатора.

Однако известное устройство не позволяет с необходимой степенью достоверности определить величину дефекта, так как контроль осуществляется только по пиковым значениям сигнала от дефекта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для контроля подшипников качения, описанное в авт. св. СССР Ns1111049, кл. G 01 М 13/04. Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь, усилитель, фильтр, выход которого соединен с входами пикового детектора и блока определения среднеквадратичного значения амплитуд, выходы которых соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока вычисления, выход которого соединен с входом индикатора.

Недостаток известного устройства заключается в том, что в результате диагностирования редуктора определяется лишь дефект подшипника, а дефект зубчатой передачи не определяется или иногда ошибочно фиксируется как дефект подшипника. Кроме того известное устройство не позволяет определить месторасположения дефекта на редукторе.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля и расширение технологических возможностей устройства за счет определения наименования дефекта и его месторасположения.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно соединенные вибропреобразователь, согласующий усилитель, полосовой

фильтр, выход которого соединен с пиковым детектором и блоком определения среднеквадратичного значения амплитуд, выходы которых соединены с блоком деления, индикатор, введены второй полосовой фильтр, пиковый детектор, второй блок определения среднеквадратичного значения амплитуд, выходы которых соединены с вторым блоком деления, выход которого и выход

0 первого блока деления соединены с входом блока сравнения, выход которого соединен с индикатором, выход согласующего усилителя соединен с входом третьего блока определения среднеквадратичного значения

5 амплитуд, выход которого соединен с первым входом режимного переключателя, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами второго и первого блоков определения среднеквадратич0 ного значения амплитуд, а выход режимного переключателя соединен с вторым индикатором.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устрой5 ство отличается наличием новых блоков вторых полосового фильтра, пикового детектора, блока определения среднеквадратичного значения амплитуд, блока деления, блока сравнения индикатора, режимного

0 переключателя, третьего блока определения среднеквадратичного значения амплитуд.

Таким образом предлагаемое устройство соответствует критерию Новизна.

5 Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает что введение дополнительных полосовых фильтров, пиковых детекторов, блоков определения среднеквадратичного значения

0 амплитуд, блоков деления, индикаторов, а также режимных переключателей широко известны (см., например, авт. св. СССР № 783620, кл. G 01 М 13/04, 815556, кл. С 01 М 1418590, кл. С 01 М 13/04).

5 Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемое устройство для диагностики состояния редукторов вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит

0 к повышению достоверности контроля и расширению технологических возможностей устройства.

На чертеже подготовлена блок-схема устройства для диагностики редуктора.

5 Устройство для диагностики редуктора состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя 1, согласующего усилителя 2, к которому подключены первый полосовой фильтр 3 и второй полосовой фильтр 4. К выходу первого полосового

фильтра 3 подключен первый среднеквадратичный детектор 5 и первый пиковый детектор 6, выходы которых подключены к первому и второму входам первого блока 7 деления. К выходу второго полосового фильтра 4 подключены второй пиковый детектор 8 и второй среднеквадратичный детектор 9, выходы которых подключены к первому и второму входам второго блока 10 деления, выход которого и выход первого блока 7 деления подключены к первому и второму входам блока 11 сравнения, выход которого подключен к первому индикатору 12с нулем посередине шкалы. Выход согласующего усилителя 2 подключен к третьему среднеквадратичному детектору 13, выход которого и выходы первого 5 и второго 9 среднеквадратичных детекторов подключены, соответственно, к первому, третьему и второму входам режимного переключателя 14, выход которого подключен к второму индикатору 15.

Устройство работает следующим образом.

Закрепляют вибропреобразователь 1 на объекте контроля и задают последнему рабочие режимы и нагрузки. Возникающие на объекте контроля упругие колебания преобразуются вибропреобразователем 1 в электрические сигналы, которые усиливаются согласующим усилителем 2 и фильтруются первым и вторым полосовыми фильтрами 3 и 4, настроенными соответственно на резонанс корпуса объекта контро- ля и на резонанс вибропреобразователя. Полосовой фильтр 3 настроен на частоту 2 кГц, что является резонансной частотой корпуса основной массы забойных машин и механизмов. Полосовой фильтр 4 настроен на одну из двух октавных полос со среднегеометрическими частотами 16 или 32 кГц в зависимости от типа используемого вибропреобразователя. Частота 2 к Гц является наиболее информативной для диагностики зубчатых передач, а частоты 16,32 кГц являются наиболее информативными для диагностики подшипников. Сигналы с выхода фильтра 3 поступают одновременно на пиковый детектор 6, где определяется пиковое значение амплитуды Умакс и на блок 5 определения среднеквадратичного значения амплитуд сигнала U, работающих по известному принципу. С выходов пикового детектора 6 и блока 5 сигналы, пропорцио- нальные соответственно пиковому значению амплитуды и среднеквадратичному значению, поступают на первый блок 7 деления, где вычисляется их отношение Кмакс /U. Сигнал с выхода второго фильтра 4 поступает одновременно на второй пиковый детектор 8, где определяется пиковое значение амплитуды U макс и на блок определения среднеквадратичного значения амплитуд сигнала Ui. С выходов второго пикового детектора 8 и второго детектора сигналы, пропорциональные соответственно пиковому значению амплитуды и среднеквадратичному значению, поступают на второй блок 10 деления, где вычисляется их отношение имакс/Ui. Сигналы отношений Умакс/и и имакс/Ui поступают на блок 11 сравнения, где вычисляется их разностьУмакс/и - UMaKc/Ui. Указанный сигнал поступает на первый индикатор 12, указывающий отношение между техническим состоянием зубчатых передач и техническим состоянием подшипников качения в контролируемом объекте, в редукторе по отклонению от среднего положения стрелки индикатора 12. Одновременно с выхода согласующего усилителя 2 сигнал поступает на третий детектор определения среднеквадратичного значения амплитуд, с выхода которого сигнал через режимный переключатель 14, находящийся в положении 1, поступает на второй индикатор 15, показывающий общий уровень эффективного значения сигнала. В положении 2 режимного переключателя сигнал на индикатор 15 поступает с детектора 5 определения среднеквадратичного значения амплитуд, а в положении 3 - детектора 9 определения среднеквадратичного значения амплитуд. По стрелке индикатора 15 определяют эффективное значение общего уровня вибрации и сравнивают его с нормативным значением в соответствующей контрольной точке контролируемого объекта. Полученную информацию используют для постановки диагноза в совокупности с показаниями первого индикатора 12, который показывает разность между пик- факторами на резонансной частоте вибропреобразователя и резонансной частоте корпуса редуктора в одной и той же контрольной точке. В зависимости от показаний индикатора 15 со средним нулем по отклонению стрелки в ту или иную сторону делают вывод о наличии дефекта в подшипнике или зубчатой передаче. В левую половину сектора индикатора стрелка отклоняется в случае превышения пикфактора на частоте резонанса корпуса редуктора над пикфакто- ром на частоте резонанса вибропреобразователя. И наоборот. При совместном анализе показаний индикатора возможны следующие варианты постановки диагноза. Первый вариант. Измеренные значения сигнала по индикатору 15 в положении 1, 2, 3 режимного переключателя 14 не превышают предельных значений сигнала

для данной контрольной точки и данной частоты. Стрелка индикатора 12 находится в положении 0й (в середине шкалы). Это говорит о высокой вероятности отсутствия дефекта в контролируемом объекте. Если стрелка индикатора 12 отклоняется влево от положения О более чем на 6 дБ, это свидетельствует о дефекте в зубчатой передаче, если вправо - о наличии дефектов в подшипниках качения.

Второй вариант. Измеренные значения сигналов по индикатору 15 в положении 2 режимного переключателя 14 превышают предельные значения сигнала для данной контрольной точки и данной частоты, а в положении 1, 3 режимного переключателя не превышают, и стрелка индикатора 12 находится в положении О, что свидетельствует о предельном равномерном из- носе зубчатой передачи. Если стрелка индикатора 15 отклонена влево, это свидетельствует о наличии дефекта в зубчатой передаче на фоне ее большого износа. Когда стрелка индикатора 15 отклонена вправо, это свидетельствует о дефекте в подшипнике на фоне предельного износа зубчатой передачи.

Третий вариант. Измеренные значения сигналов по индикатору 15 в положении 3 режимного переключателя 14 превышают предельные значения сигналов для данной контрольной точки и данной частоты, а в положении 2 не превышают. Если стрелка индикатора 15 находится в положении 0й или отклонена влево, это свидетельствует о наличии дефекта в высокооборотной зубчатой передаче или сильном износе подшипников качения. Ког- да стрелка индикатора 15 отклонена вправо от положения О, это свидетельствует о наличии значительных дефектов в подшипниках качения.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения определяется его широкими технологическими возможностями за счет высокой достоверности наличия дефекта, его вида и местонахождения. Предлагаемое устройство повышает точность и оперативность контроля.

Формула изобретения Устройство для диагностики редуктора, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, согласующий усилитель, полосовой фильтр, выход которого соединен с пиковым детектором и блоком определения среднеквадратичного значения амплитуд, выходы которых соединены с блоком деления, индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения технологических возможностей, оно снабжено полосовым фильтром, пиковым детектором, двумя блоками определения среднеквадратичного значения амплитуд, блоком деления, индикатором, переключателем и блоком сравнения, причем выход согласующего усилителя соединен с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен с вторым пиковым детектором и вторые блоком определения среднеквадратичного значения амплитуд, выходы которых соединены с вторым блоком деления, выход которого и выход первого блока деления соединены с входом блока сравнения, выход которого соединен с индикатором, выход согласующего усилителя соединен с входом третьего блока определения среднеквадратичного значения амплитуд, выход которого соединен с первым входом переключателя, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно второго и первого блоков определения среднеквадратичного значения амплитуд, а выход переключателя соединен с вторым индикатором.

Использование: виброизмерительная техника, контроль и диагностика подшипников качения, зубчатых и фрикционных передач редукторов. Устройство содержит вибропреобразователь 1, согласующий усилитель 2, два полосовых фильтра 3,4, два пиковых детектора 6,8, три детектора 5,9,13 определения среднеквадратичного значения амплитуд, два блока 7,10 деления, два индикатора 12,15, блок 11 сравнения, режимный переключатель 14. 1 ил. (Л 4 СлЭ О Ю Јь N3