Устройство для обнаружения дефектов в кинематических парах машин Советский патент 1978 года по МПК G01N29/04 

1

ИзобретеНИ1е от1носится к дефектоскопии; и предназначено для обнаружения дефектов в деталях машин по анализу их вибраций.

Известно устройство для безразборной диагностики кинематически связанных вращающихся деталей, содержащее последОВательно соединенные датчик вибрапии, предусилитель, фильтр, настроенный иа измеряемую частоту, фильтр, настроенный на первую роторную частоту внбращии корпуса диагностируемого объекта, а также выносной катодный повторитель, балансный смеситель, умножитель частот, фильтр, настроенный на промежуточную частоту, детектор с усреднением и стрелочный индикатор 1.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная влиянием на хара.ктеристики полезного сигнала посторонних вибраций, например, неконтролируемых деталей. Сум марная погрешность дости:гает 15-20%.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные датчик внбраци1И, предусилитель, щирокополосный фильтр, первый усилитель, последовательно соединенные тахометр, электромехани;ческИй фильтр, выполненный из последовательно соединенных синхронизатора, суммирующего анализатора и детектора, выходом соединенного с вторым входом аналпзатора, а входом - с выходом первого усилителя, второй усилитель, пиковый детектор, третий усилитель, блок деления, интегратор, блок регистрации , а таклсе среднеквадратичный детектор, входом соединенный с выходом второго усилителя, а выходом - с вторым входом блока деления 2.

Вибрация лташпны преобразуется в электрический сигнал, который, пройдя через предусилитель, широкополо-сный фильтр, первый усилитель и- детектор, поступает па вход суммирзющего анализатора, па другой вход которого поступает тактовый сигнал, формируемый синхронизатором из колебаний, поступающих с выхода тахометра. Напряжение с выхода анализатора после HnjcoBoro детектора через третий усилитель постзпает на блок деления, на второй вход которого приходит сигнал со среднеквадратичного детектора. Далее сигнал, пропорциональный отнощекию двух входных напряжений, фиксируется измерительным устройством.

Недостатком ус-ройства является низкая точность, вызванная низкой помехоустойчивостью. Носледняя заключается в том, что выходной сигнал зависит от влияния виброактивности сочлененных неконтролируемых деталей, переменных нагрузок и погрешности крепления датчика на полезный сигнал. В реальных случаях при диапюстике работающих

машин йогрешибсть измерения достигает 15- 20%.

Целью изобретения является повышение точности иЗМеренИЙ.

Для этого предлагаемое устройство снабжено фильтром, включеННым между первым усилителем и среднеквадратичным детекто.ро,м, ,а полоса пропускания фильтра выбрана из двух рав1ных по величине интервалов, расположенных симметр1ИЧ1НО относительно частоты максимального пикового значения сигнала, промежуток между которыми равен полосе пропускания электромеханического фильтра.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график выделеПИЯ рабочих частотных полос в спектр-е внбращий контролщруемото объекта.

Устройство содержИт датчик вибраций 1, предусилитель 2, широкополосный фильтр 3, усилитель 4, детектор 5, суммируюш,и,й анализатор 6, синхронизатор 7 и тахометр 8, объединенные в схеме электромеханического фильтра 9, зсилитель 10, пиковый детектор 11, усилитель 12, бло:К деления 13, полосовой фильтр 14, среднеквадратичный детектор 15, интегратор 16 и блок регистрации 17.

Работа устройства осуш,ествляется следующим образом.

В спектре электрического сигнала с датчиь ка вибраций 1, прошедшего через предусилитель 2, широкополосный фильтр 3 выделяет поЛосу частот вибраций машины. Далее, пройдя усилитель 4 и детектор 5, напряжение подается на суммирующий анали1затор 6, на другой вход которого подаются тактовые импульсы с синхронизатора 7, упраталяемого тахометром 8. Тактовый импульсный сигнал имеет периодичность, кратную частоте зацепления контролируемой кинематической пары. Сигнал с выхода фильтра 9 представляет собой напряжение в узкой информативной полосе частот (см. фвг.. 2), в которой цосле прохождения усилителя 10 пиковый детектор 11 выделяет огибающую узкополосного ситнала-, пик которого соответствует макаимальной .амплитуде вибраций в этой полосе частот. Сигнал с выхода пикового детектора И, пройдя усилитель 12, подается на вход блока делеИИ|Я 13. Одновременно сигнал с выхода усилителя 4 поступает на вход фильтра 14, который выделяет из вибраций машины соста вляюш)ие, с частотаМИ, близкими к основной диагностической частоте анализируемого вябросигнала. Полоса пропускания фильтра 14 разделена на два равных по величине интервала Afi и А/2 (см. фит. 2), промежуток между которыми равен полосе пропускания составного узкополосиого фильтра 9 Д/о. Интервалы Д/i и А/а расположены симметрично относительно частоты максимального пикового значения сигнала /0. Ширину каждого интервала Afi и А/2 устапавляшают заранее по формуле

f

Д/,А/, А/.|/,

/ б.д I-,

где /б.д.-ближайшая частота динамического проявления дефектов в неконтролируемых деталях; /о - частота действия динамической

силы;

А/о иолОса частот, выделяемая узкополосным фильтром 9; А/1, А/2 - интервалы полосы частот фильтра 14.

Сигнал с выхода фильтра 14, пройдя средН1еквадратичный детектор 15, также поступает на блок деления 13. С блока деления 13 сигнал, усредненный на интеграторе 16, фиксируется блоком регистрации 17. Таким образом, на блоке регистрации 17 получают величину отношения вибраций в близких частотных полосах, котор.ая характеризует появление дефектов в контролируемых деталях. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение ТОЧ1НОСТИ измерения за счет ликвидации погрешностей, вызванных влиянием посторонних вибраций, погрешность измерения составляет 3-5%. Возрастает чувствительность устройства и способность выделять полезный сигнал на фойе помех. Эти преимущества расширяют диапазон применения з стройствл за счет возможности, контроля деталей в сложных динамических системах.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения дефектов в кинеМ1атических парах машин, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации, предусилитель, широкополосный фильтр, первый усилитель, среднеквадратичный детектор, блок деления, интегратор, блок регистрации, последовательно соединенные тахометр, электромеханический фильтр, выполненный из последовательно соединенных синхронизатора, суммирующего анализатора и детектора, выходом соединенного с вторым входом анализатора, а входом - с выходом первого усилителя, второй усилитель, пиковый детектор, третий усилитель, подключенные к второму входу блока деления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено фильтром, включенным между первым усилителем и среднеквадратичным детектором, а полоса пропускания фильтра выбрана из двух равных по величине интервалов, расположенных симметрично относительно частоты максимального пикового значения сигнала, промежуток между которыми равен полосе пропускания электромеханического фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №312160, кл. G OlAl 7/00, 1971.

2.Патент США № 3677072, кл. 73-67, 1972.

Л

lPt/J i/rrflS

cpu trnja К

и.г