Способ диагностики состояния пар трения

 

Изобретение относится к измерительной технике, и машиностроению и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и других пар трения. Целью изобретения является повьшение точности диагностики . Для достижения цели измеряют вибрации пар трения (ПТ), определяют диагностический параметр и по сравнению его с эталонной величиной судят о состоянии ПТ. Для определения диагностического параметра производят вьщеление областей высоких и низких частот спектра сигнала вибраций ПТ, производят отдельно автонормирование сигналов в каждой области частот. Определяют подвижности сигналов в областях высоких и низких частот и вычисляют отношение между ними, которое несет информацию о несовершенстве геометрии элементов ПТ и о наличии микродефектов на поверхностях их элементов. Это увеличивает точность диагностики. Оперативность диагностики повьш1ается за счет отсутствия необходимости перестройки измерительного тракта на различные частоты при изменении типоразмеров ПТ. 1 ил., 1 табл. ( сл со н| СП о ас

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 M ..13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4074928/31-27 (22) 10. 06 ° 86 (46) 15. 10.87. Бюл. ¹ 38 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) Г.В.Станкявичюс, В.Н.Аугутис, К.M.Ðàãóëüñêèñ и P.É.Àëþøêÿâè÷þñ (53) 658.562.012.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 935733, кл. С 01 M 13/04, 1982. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ

ПАР ТРЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и машиностроению и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и других пар трения. Целью изобретения является повышение точности диагностики. Для достижения цели изме. ряют вибрации пар трения (ПТ), опре„„SU„,, 1345087 А1 деляют диагностический параметр и по сравнению его с эталонной величиной судят о состоянии ПТ. Для определения диагностического параметра производят выделение областей высоких и низких частот спектра сигнала вибраций ПТ, производят отдельно автонормирование сигналов в каждой области частот. Определяют подвижности сигналов в областях высоких и низких частот и вычисляют отношение между ними, которое несет информацию о несовершенстве геометрии элементов ПТ и о наличии микродефектов на поверхностях их элементов. Это увеличивает точность диагностики. Оперативность диагностики повышается за счет отсутствия необходимости перестройки измерительного тракта на различные частоты при изменении типоразмеров ПТ.

1 ил., 1 табл.

1345087

Изобретение относится к измерительной технике и машиностроению и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и других пар трения.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагае- 10 мый способ.

Устройство содержит установленный на поверхности неподвижной части пары трения 1 широкополосный преобразова- . тель 2, широкополосный предваритель- 15 ный усилитель 3, фильтр 4 низких частот, блок 5 автонормирования низкочастотного сигнала вибраций, блок б определения подвижности низкочастстного сигнала. Устройство также содер- 20 жит фильтр 7 верхних частот, вход

KoTopoI соединен с вторым выходом усилителя 3, блок 8 автонормирования высокочастотного сигнала вибраций и блок 9 определения подвижности высокочастотного сигнала, выход которого соединен с вторым входом блока 10 вычисления отношения и индика° тором 11.

Способ осуществляется следующим 30 образом.

Широкополосным преобразователем

2, установленным на поверхности неподвижной части пары трения 1, измеряют и преобразуют в электрические сигналы вибрации пары трения. Поскольку конструктивные элементы трущихся тел могут вызывать вибрации низких час.. тот, то область низких частот спектра измеренного сигнала несет информацию о несовершенстве геометрии элементов пары трения, а также о скорости движения, балансировке, нагрузке и т.п.

Область высоких частот сигнала вибраций несет информацию о наличии микродефектов на поверхностях элементов пар трения (микрошероховатости, микротрещин и т,п..), а также о стационарности процесса трения. При этом высокочастотная часть сигнала вибрации также зависит. от скорости движения, нагрузки и т,п. элементов пар трения.

Поэтому выделяют фильтрами верхних 7 и нижних 4 частот области высоких и низких частот усиленного усилителем 3 сигнала вибраций пар трения.

Области низких и высоких частот определяют следующим образом. Для качественной (эталонной) пары трения определяют спектральную плотность мощности измеренного сигнала вибраций.

Основная часть мощности сигнала сосредоточена в области низких частот, поэтому частоту, при которой уровень спектральной плотности мощности уменьшается не менее чем на А дБ (в большинстве случаев удовлетворяет значение А=40 дБ), принимают за частоту разделения f . За область низких часP тот принимают интервал частот (О-f P) кГц, а за область высоких частот — интервал от 10f Р и выше (до сотен килогерц) . При этом получают развязку между областями частот, что исключает возможность неопределенности результатов измерений в случае попадания составляющей сигнала вибраций с частотой, близкой к f в обе области частот, Для большинства встречающихся пар трения f Pc)0 кГц. Поэтому не требуется перестройка измерительных трактов (в большинстве случаев) на другую f при изменении тиР поразМеров и типа контролируемых пар трения, что способствует повышению оперативности диагностики. В отдельных случаях .(например, при больших отличиях типоразмеров контролируемых пap) перестройка областей частот значительно проще по сравнению с прототипом, а диагностика оперативнее.

Далее в блоках автонормирования сигналов вибраций в областях высоких 8 и низких 5 частот нормируют уровни амплитуд сигналов до величин, необходимых для точности определения подвижностей сигналов. При этом считают как низкочастотный, так и высокочастотный сигналы равноценными с точки зрения их вклада в диагностический параметр. После этого в блоках определения подвижностей высокочас-.. тотного 9 и низкочастотного сигналов 6 определяют соответственно подвижность сигнала в области высоких частот М „ и подвижность сигнала в области низких частот M которые, в частности, соответствуют центру тяжести спектральной плотности (средней частбте сигнала) . В зависимости от низкочастотного и высокочастотного сигналов, отражающих состояние пар трения и процесс трения, определенные подвижности несут информацию о наличии микродефектов на поверхностях элементов пар трения и стационарности процесса трения (MB„), а также

1345087 о несовершенстве геометрии элементов пар трения (1(1„ц).

Подвижность сигнала на высоких частотах выражается

М „=(t (2/Е) B>„(f)df/

/ 1 S,„(f )df)" . (1)

10 р

Подвижность сигнала на низких частотах выражается

fp

N =() (гИ) S(f) df/ () и) ю/г о где f - частота;

S,„(f), S„„ (f) — энергетический спектр соответственно сигналов (2) высоких и низких частот.

В случае стационарного случайного гауссовского процесса, каким в, частности, можно считать сигнал вибраций„ информативным параметром процесса . является среднее число пересечений с нулевым уровнем

S(O) ==() и () в/

Со О

S(r )àè) ", (3) о где (()- частота

S(()) — энергетический спектр.

В уравнении (3), заменив пределы интегралов соответственно выделенным граничным частотам областей низких и высоких частот, получают, что число пересечений через нулевой уровень тождественно подвижности. Информативность числа пересечений как диагностического параметра подтверждается

его связью с корреляционной функцией сигнала, следовательно, и подвижность сигнала является информативным параметром при диагностике состояния пар трения.

В блоках 6 определения подвижностей сигналов получают результат, соответствующий сигналу вибраций и его изменениям. При этом повьппается точность диагностики, так как методы определения подвижностей (среднего числа пересечений с нулевым уровнем за единицу времени) отличаются высокой точностью и простотой.их осуществления. Далее в блоке 10 вычисления отношения определяют величину (:(=

=М ь„ /M ц„, что также способ ствуе т повьш)ению точности. из-за исключения неинформативных параметров с точки зрения диагностики состояния пар трения, таких как скорость движения, нагрузка и т.п. Полученный в индикаторе 11 результат отношения сравнива5 ют с эталонным значением в виде интервалов значений, предварительно установленных для различных типов и типоразмеров пар трения как качественных, так и с типичными дефектами.

Результат более точно отражает состояние пар трения, так как путем исключения неинформативных параметров увеличивают расстояния между уровнями результатов, соответствующих разным классам состояний надежного срабатывания блоков определения подвижностей.

В качестве блоков 6 и 9 определения подвижностей сигналов, а также. блоков вычисления отношения 10 и индикации 11 использован, например, двухканальный частотомер ЧЗ-54 в режиме измерения отношения частот, на первый вход которого подключен выход блока 8 автонормирования высокочастбтного

25 сигнала, а на второй вход — выход блока 5 автонормирования низкочастотного сигнала.

Пример. В качестве пары трения выбран подшипник качения 1000906.

ЗО Изменяют скорость вращения и, нагрузку F. Частота настройки фильтров

f =5 кГц. Результаты даны в таблице.

Из таблицы видно, что М ц„и N пц показания частотомера пропорциональны подвижностям. Изменение скорости вращения и нагрузки вызывает незначительные изменения отношения в то время как отдельно N è N ц меняются до 407.. Это показывает инва40 риантность отношения к неинформативным параметрам. В случае дефектного состояния (перекос оси внутреннего кольца) величина d изменяется примерно в два раза, т.е. увеличивается

45 интервал между уровнями разных состояний, что увеличивает вероятность обнаружения дефекта и повышает точность из-за уменьшения влияния дисперсии результатов на определение

5О состояния пар трения.

Предлагаемый способ за счет применения нового диагностического параметра позволяет уменьшить погрешности измерений, оценить дефекты геометрии и микродефекты пар трения, исключить неинформативные параметры и таким образом повысить точность и оперативность диагностики. При этом ве5087 числяют отношение между ними. В Ивч

НВЧ1 кгц

Инч кгц, Подйннннк

У об./мин 0

) 50

"1

100 J 0 50 ) 100 0 50 ) 100

82,5 80,3 40, 6 37,3

Качественный 1500 1, 93 2, 21 2, 10

78,3

38,2

750 1,48 1,75 1,67

61 7 69 5 64 7 41,7 39 7

38,8

750 1 25 1, 15 1 08 i 10 3 104 2 102 3 88 2 90 6

94,7

С дефектом

Составитель В.Пучинский

Редактор М.Петрова Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 4912/42 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

5 134 роятность необнаружения дефектного состояния уменьшается в 1,5-2 раза, а вероятность ложного дефектирования— в 2-2,5 раза.

Формула изобретения

Способ диагностики состояния пар трения, заключающийся в том, что измеряют вибрации пар трения, определяют диагностический параметр и по сравнению его с эталонной величиной судят о состоянии пар трения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, для

5 определения диагностического параметра производят выделение областей высоких и низких частот спектра сигнала вибраций пар трения, производят отдельно автонормирование сигнала в каждой области частот, после чего определяют подвижности сигналов в областях высоких и низких частот и вы