Способ диагностики механизма и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в производстве роторов и других механизмов. Целью .2 изобретения является повышение точности диагностики путем создания резонансных колебаний механизма на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта. При испытаниях механизм 2 выводят на эксплуатационный скоростной нагрузочный режим. Задают резонансные колебания механизма 2 с помощью плоских пружин 8 и 9 на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта. Измеряют уровень вибрации на этой частоте. О величине дефекта судят, сравнивая измеренный уровень вибрации с предельным. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807879/27 (22) 30.03.90 (46) 07.02.92.Бюл. 1Ф 5

{71) Московский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) М.M,Áîëäûðåâ (53) 658.562.012.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 903730, кл. 6 01 M 13/04, 1982. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЗМА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в производстве роторов и других механизмов. Целью

„„",Ж„„1711015 А1 изобретения является повышение точности диагностики путем создания резонансных колебаний механизма на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта. При испытаниях механизм 2 выводят на эксплуатационный скоростной нагрузочный режим. Задают резонансные колебания механизма 2 с помощью плоских пружин 8 и 9 на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта, Измеряют уровень вибрации на этой частоте. О величине дефекта судят, сравнивая измеренный уровень вибрации с предельным, 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1711015

l= 6Elm йР, 30

m — масса механизма;

55

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в производстве технических систем, имеющих вибрации в процессе эксплуатации, в частности роторных систем, Известны способы диагностики роторных систем, заключающиеся в том, что определяют расчетным путем частоты и амплитуды вибрации, соответствующей определенным дефектам изготовления, сборки и износа, измеряют сигнал вибрации и, сравнивая его с предельным на соответствующей частоте, судят о техническом состоянии системы.

Недостатком известных способов является то, что они не позволяют диагностировать дефекты изготовления и сборки на ранней стадии производства, а также зарождающиеся дефекты, когда генерируемая ими вибрация мала и не превышает уровня шумов.

Известен способ диагностики опор электродвигателя, заключающийся в том, что выводят электродвигатель на эксплуатационный сКоросТНоА нагрузочный режим, измеряют параметры вибрации электродвигателя и определяют дефект, сравнивая измеренный параметр вибрации с предельным, полученным экспериментальным путем.

Недостатком известного способа является то, что он позволяет диагностировать только такие дефекты, при появлении которых уровень вибрации изменяется на величину большую, чем величина погрешности измерительных трактов аппаратуры. Таким образом, нельзя диагностировать зарождающиеся дефекты, когда уровень вибрации невелик, что не позволяет повысить точность диагностики механизма.

Известно устройство для диагностики опор электродвигателя, содержащее последовательно соединенные виброиэмерительный преобразователь, усилитель, частотный анализатор и индикатор, Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет индентифици ровать зарождающиеся дефекты механизма с уровнем вибрации на соответствующей частоте, соизмеримым с уровнем шумов диагностической аппаратуры„и не позволяет повысить точность диагноза беэ уменьшения погрешности измерительного тракта аппаратуры.

Целью изобретения является повышения точности диагноза путем создания резонансных колебаний механизма на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта.

Изобретение позволяет диагностировать зарождающиеся дефекты, при появле-. нии которых уровень вибрации изменяется на величину меньшую, чем величина погрешности аппаратуры, а также позволяет повысить точность диагностики при той же точности диагностической аппаратуры.

Суть способа диагностики механизма заключается в следующем. Для большого класса механизмов определены частоты, по измерению уровня вибрации на которых можно определить вид и величину дефекта, Однако, если величина дефекта незначительна, уровень вибрации на соответствующей частоте мал, При этом, если измеренный уровень вибрации на соответствующей частоте меньше, чем величина погрешности аппаратуры, идентифицировать данный дефект нельзя. Можно увеличить в десятки раз уровень вибрации в этом случае на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта, путем обеспечения условий резонанса на укаэанной частоте. Условие резонанса обеспечивается выбором жесткости плоских пружин путем задания их длины I в соответствии с формулой где Š— модуль упругости материала плоских

np æèH;

I — момент инерции сечения плоских пружин; в- информативная частота дефекта.

Зная величину жесткости и относитель. ный коэффициент демпфирования созданной упругой системы, можно путем пересчета определить исходный уровень вибрации на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта, Устройство содержит виброизмерительный преобразователь I, который закреплен на корпусе механизма 2. Виброизмерительный преобразователь 1 последовательно соединен с усилителем 3, частотным анализатором 4 и индикатором 5, К концам механизма 2 с помощью шарниров 6 и 7 прикреплены плоские пружины 8 и 9. Сечение плоских пружин 8 и 9 может быть прямоугольным, круглым и т,д. Плоские пружины 8 и 9 установлены в пазах подвижных стоек 10 и 11 соответственно. Длина! плоских пружин 8 и 9 от подвижных стоек 10 и 11 до шарниров 6 и 7 определяет величину жесткости подвески механизма 2. Подвижные стойки 10 и 11 установлены в пазах неподвижного основания 12 с возможностью перемещения. К подвижным стойкам

10 и 11 с помощью шарниров 13 и 14 закреплены стержни 15 и 16 соответственно. В шарнире 17 закреплены вторые концы стержней 15 и 16 и стержень 18. Поло>кение 5 последнего относительно неподвижного основания 12 фиксируется винтовым стопором 19.

Используя резонансную подвеску, увеличивают малый уровень колебаний меха- 10 низма на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта, На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — сечение А-А 15 на фиг. 1.

Изобретение иллюстрируется примером диагностирования дефекта сепаратора подшипника роторной системы, Известно, что дефект сепаратора подшипника возбуж- 20 дает вибрацию роторной системы на частоте й>с, определяемой из выражения

c0c=0,5 М (1 — ош со$ - -), а с где й> — частота вращения внутреннего кольца подшипника; бш — диаметр тел качения; а — угол контакта; 30

dñ — диаметр сепаратора.

Перед началом испытаний перемеще нием стержня 18 вызывают смещение подвижных стоек 10 и 11 и изменяют длину i плоских пружин 8 и 9 (расстояние от по- 35 дви>кных стоек до шарниров 6, и 7), Выбором расстояния i обеспечивают суммарную жесткость плоских пружин 8 и 9, равную се — я Ис 40 где m — масса диагностируемой роторной систем ьь

Данная жесткость обеспечивает условие резонансных колебаний на частоте ас.

Фиксируют положение стержня 18 относи- 45 тельно неподвижного основания 12 стопором 19, Задают роторной системе рабочую частоту вращения вала, равную в, Измеряют на частоте вс с помощью измерительного тракта (виброизмерительный 50 преобразователь 1, усилитель 3, анализатор 4 и индикатор 5) уровень вибрации механизма хр(г>с) в условиях резонанса, С учетом передаточной функции данной системы истинное значение уровня вибра- 55 ции х(м,) на частоте шс можно определить по формуле

x(COñ)=xð(eñ) где у — отношение частоты вынужденных колебаний к собственной частоте системы (в данном случае для условия резонанса =-1): (— относительный коэффициент демпфирования системы, Коэффициент g определяется расчетным путем или экспериментально по методу импульсного возмущения колебаний предварительно. Сравнивая полученное значение x() с предельным значением уровня вибоации хр(мс) на данной частоте, можно судить о величине дефекта сепаратора. Предельное значение уровня вибрации определяют предварительно расчетным путем или экспериментально. Это значение соответствует величине вибрации на частоте сос в момент предшествующий разрушению сепаратора, Далее проводят аналогичные измерения и вычисления для всех других частот, соответствующих определенным дефактам изготовления, сборки и износа роторной системы.

Формула изобретения

1. Способ диагностики механизма, заключаю цийся в том, что выводят механизм на эксплуатационный скоростной нагрузочный режим, измеряют параметры вибрации механизма и определяют дефекты, сравнивая измеренный параметр вибрации с предельным, полученным экспериментальным путем, отличающийся тем. что, с целью повышения точности диагностлки, перед измерением параметров вибрации создают резонансные колебания механизма на частоте, параметры вибрации которой функционально связаны с видом дефекта.

2. Устройство для диагностики меха низма, содер>кащее последовательно соединенные виброизмерительный преобразователь, усилитель, частотный анализатор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено смонтированным на основании двумя подви>кными относительно основания стойками, механизмом перемещения подвижных стоек и двумя плоскими пружинами, установленными в подви>кных стойках с возможностью перемещения, с шарнирными элементами крепления диагностируемого механизма на одном из концов, при этом второй конец одной из пружин шарнирно соединен с основанием.

3. Устройство по п.2, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что механизм перемещения подви>кнь|х стоек выполнен в виде трех шарнирно соединенных между собой стержней и стопора, смонтированного на основании, 1711015

Риг,2

Составитель M. Болдырев

Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор Т. Палий

Редактор Н. Гунько

Заказ 333 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 при этом вторые концы первого и второго стержней шарнирно соединены с подвижными стойками, а второй конец третьего стержня соединен со стопором.