Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов



Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов
Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов

 

G01R31/00 - Устройства для определения электрических свойств; устройства для определения местоположения электрических повреждений; устройства для электрических испытаний, характеризующихся объектом, подлежащим испытанию, не предусмотренным в других подклассах (измерительные провода, измерительные зонды G01R 1/06; индикация электрических режимов в распределительных устройствах или в защитной аппаратуре H01H 71/04,H01H 73/12, H02B 11/10,H02H 3/04; испытание или измерение полупроводниковых или твердотельных приборов в процессе их изготовления H01L 21/66; испытание линий передачи энергии H04B 3/46)

Владельцы патента RU 2578044:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" (RU)

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим измерение двух или более переменных величин, и может быть использовано в составе оборудования, содержащего мехатронные приводы. Как известно, мехатронные устройства сочетают в себе узлы точной механики с блоками электроники и компьютерными устройствами, поэтому предлагаемое техническое решение рационально использовать при диагностике мотор-редукторов, а также станков с числовым программным управлением. Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов содержит мехатронный модуль, включающий в себя узел точной механики с подключенными к нему электрическим двигателем и блоком управления. При этом устройство дополнительно содержит датчики сопротивления и силы тока, входы которых подключены к обмоткам электрического двигателя, а также датчики вибрации и температуры, установленные в корпусе мехатронного модуля. Выход датчика сопротивления подключен к блоку тестовой диагностики, а выходы датчиков силы тока, вибрации и температуры подключены к блоку расчета тренда и блоку функциональной диагностики. Выходы упомянутых блоков подключены к блоку расчета остаточного ресурса, выход которого подключен к блоку индикации. Блок расчета остаточного ресурса может быть выполнен на основе микропроцессорной системы, а блок индикации - на основе матричного LCD-индикатора. Техническим результатом является повышение точности диагностики мехатронных приводов за счет измерения и контроля не менее двух параметров, обеспечение возможности постоянного контроля состояния узлов точной механики мехатронного модуля и динамического расчета остаточного ресурса мехатронного привода, что в целом увеличивает его надежность. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим измерение двух или более переменных величин, и может быть использовано в составе оборудования, содержащее мехатронные приводы. Как известно, мехатронные устройства сочетают в себе узлы точной механики с блоками электроники и компьютерными устройствами, поэтому предлагаемое техническое решение рационально использовать при диагностике мотор-редукторов, а также станков с числовым программным управлением.

Из уровня техники известно устройство диагностики электрических двигателей переменного тока и связанного с ними механического оборудования (RU 90199, МПК G01M 7/02, G01M 15/00, опубл. 27.12.2009), состоящее из корпуса с внешними разъемами для датчиков измерения вибрации, излучаемой электродвигателем по трем осям, размещенными внутри корпуса измерительным блоком с аналого-цифровым преобразователем и персональным компьютером. Корпус устройства выполнен герметичным, а аналого-цифровой преобразователь соединен с выходами датчиков через мультиплексор. Устройство производит диагностику электрического двигателя и связанного с ним механического оборудования.

Недостатком известного устройства является низкая точность выявления износа электродвигателя и связанного с ним механического оборудования, вследствие выполнения диагностики лишь посредством измерения вибрационных характеристик.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения может считаться микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя (RU 2428707, МПК G01R 31/06, опубл. 10.09.2011), содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, ключ. При этом индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления ключом также подключен к микроконтроллеру, первый вывод ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения. Дополнительно к указанным конструктивным признакам устройство содержит управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения и индуктивность.

Недостатком устройства является низкая точность диагностики, обусловленная мониторингом только одного из важных параметров технического состояния асинхронного двигателя - дефектов изоляции обмотки, что делает невозможным использование описанного технического решения для выявления неисправностей по уровню вибраций.

Основной технической задачей, для решения которой применимо заявленное устройство, является повышение точности диагностики мехатронных приводов, за счет измерения и контроля не менее двух параметров, характеризующих их техническое состояние.

Указанная задача решена за счет того, что устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов содержит мехатронный модуль, включающий в себя узел точной механики с подключенными к нему электрическим двигателем и блоком управления. При этом устройство дополнительно содержит датчики сопротивления и силы тока, входы которых подключены к обмоткам электрического двигателя, а также датчики вибрации и температуры, установленные в корпусе мехатронного модуля. Выход датчика сопротивления подключен к блоку тестовой диагностики, а выходы датчиков силы тока, вибрации и температуры подключены к блоку расчета тренда и блоку функциональной диагностики. Выходы упомянутых блоков подключены к блоку расчета остаточного ресурса, выход которого подключен к блоку индикации. Блок расчета остаточного ресурса может быть выполнен на основе микропроцессорной системы, а блок индикации - на основе матричного LCD-индикатора.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью конструктивных признаков, является повышение точности диагностики мехатронных приводов, обеспечение возможности постоянного контроля состояния узлов точной механики мехатронного модуля и динамического расчета остаточного ресурса мехатронного привода, что в целом увеличивает его надежность.

Устройство поясняется чертежом, где на фигуре показана его структурная схема.

Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов содержит мехатронный модуль 1, включающий в себя узел точной механики 2 с подключенными к нему электрическим двигателем 3 и блоком управления 4. При этом устройство дополнительно содержит датчики сопротивления 5 и силы тока 6, входы которых подключены к обмоткам электрического двигателя, а также датчики вибрации 7 и температуры 8, установленные в корпусе мехатронного модуля. Выход датчика сопротивления подключен к блоку тестовой диагностики 9, а выходы датчиков силы тока, вибрации и температуры подключены к блоку расчета тренда 10 и блоку функциональной диагностики 11. Выходы упомянутых блоков подключены к блоку расчета остаточного ресурса 12, выход которого подключен к блоку индикации 13.

Устройство работает следующим образом. Электрический двигатель 3, режимами работы которого управляет блок управления 4, преобразует электрическую энергию в механическую и воздействует на узел точной механики 2. Одновременно с этим датчик сопротивления 5 измеряет сопротивление обмоток электрического двигателя при отсутствии на них электрического напряжения, а датчик силы тока 6 измеряет, соответственно, силу электрического тока, протекающего через обмотки электрического двигателя при наличии на них электрического напряжения. Датчик вибрации 7, расположенный в непосредственной близости от подшипников качения, установленных на валу электрического двигателя, измеряет уровень вибраций, а датчик температуры 8 - температуры корпуса мехатронного модуля. Блок тестовой диагностики 9 определяет техническое состояние электрического двигателя на основе данных, полученных от датчика сопротивления, а блок расчета тренда 10 выполняет прогнозирование возможных изменений диагностируемых параметров на основе статистической информации, собранной за определенный временной интервал. На основе данных, полученных от датчиков 6, 7 и 8, блок функциональной диагностики 11 определяет техническое состояние мехатронного привода, а блок расчета остаточного ресурса 12 вычисляет прогнозное значение остаточного ресурса мехатронного привода на основе данных, полученных от блока тестовой диагностики и блока расчета тренда. Результаты диагностики, выполненные описанными выше блоками, выводятся на экран блока индикации. При этом в случае если полученные диагностические данные не имеют резких отклонений от установленных критических значений, то мехатронный привод продолжает работать в штатном режиме, в противном случае на экран блока индикации выводится сообщение о неисправности мехатронного привода и времени, оставшемся до предполагаемой аварии.

1. Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов, содержащее мехатронный модуль, включающий в себя узел точной механики с подключенными к нему электрическим двигателем и блоком управления, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит датчики сопротивления и силы тока, входы которых подключены к обмоткам электрического двигателя, а также датчики вибрации и температуры, установленные в корпусе мехатронного модуля; выход датчика сопротивления подключен к блоку тестовой диагностики, а выходы датчиков силы тока, вибрации и температуры подключены к блоку расчета тренда и блоку функциональной диагностики; выходы упомянутых блоков подключены к блоку расчета остаточного ресурса, выход которого подключен к блоку индикации.

2. Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов по п. 1, отличающееся тем, что блок расчета остаточного ресурса выполнен на основе микропроцессорной системы.

3. Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов по п. 1, отличающееся тем, что блок индикации выполнен на основе матричного LCD-индикатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения места несанкционированного подключения нагрузки к однородной линии электропередачи.

Изобретение относится к электронной технике. Предлагается способ определения параметров прибора СВЧ, включающий измерение Μ значений тока Ij, протекающего через прибор, и Μ значений напряжения Uj на электрических контактах прибора при значениях j, равных 1, 2, … М, моделирование работы прибора в виде нелинейной функции этого напряжения на электрических контактах прибора от этого тока и определяемых параметров, собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении космических аппаратов (КА). Способ электрических проверок космических аппаратов заключается в проведении включения и выключения КА, включая подключение или отключение бортовых источников электропитания или их наземных имитаторов.

Изобретение относится к области эксплуатации трубопроводов, в частности теплотрасс, и может быть использовано для обнаружения мест протечек теплотрасс. Технический результат - повышение точности контроля состояние изоляции трубопровода.

Изобретение относится к области контроля фотоэлектрических устройств и касается способа исследования пространственного распределения характеристик восприимчивости фотоэлектрических преобразователей в составе солнечных батарей к оптическому излучению.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при наземных тепловакуумных испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) негерметичных космических аппаратов (КА).

Изобретение относится к наземным электрическим испытаниям космических аппаратов (КА) в процессе производства КА на заводе-изготовителе, а также при их предстартовых испытаниях.
Изобретение относится к области технического обслуживания и ремонта подвижного состава железнодорожного транспорта. Способ заключается в том, что с помощью мегомметра измеряют сопротивления электрической изоляции элементов в каждой из групп цепей вагона-термоцистерны.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к однородной линии электрической передачи трехпроводного исполнения протяженностью менее трехсот километров.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса изоляции сухих силовых трансформаторов. Технический результат состоит в повышении точности контроля ресурса.

Изобретение может быть использовано при диагностике систем рециркуляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Способ контроля за системой рециркуляции отработавших газов (EGR), содержащей охладитель EGR, перепускной контур и клапан, выполненный с возможностью в активном состоянии направлять газы EGR в обход охладителя EGR, а в неактивном состоянии направлять газы EGR к охладителю системы EGR, заключается в следующем.

Изобретение относится к способам оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений на инжекторах двигателей внутреннего сгорания. Согласно предложенному способу осуществляют прокачку испытываемого бензина через нагретый до температуры 180±3°С инжектор в течение не более четырех суток, в каждые сутки из которых в течение 18 часов осуществляют впрыск топлива через нагретый инжектор в течение 0,2 с, с интервалом между впрысками 300 с, а в течение последующих 6 часов этих суток, при выключенном нагреве, инжектор выдерживают в нерабочем состоянии.

Изобретение относится к способу формирования последовательности импульсных сигналов, используя процессор, в частности, для системы калибровки системы измерения синхронизации венцов в турбомашине или другом вращающемся оборудовании.

Изобретение относится к области двигателестроения, а точнее к диагностике, испытаниям и техническому обслуживанию двигателей внутреннего сгорания. Способ заключается в подключении к двигателю внутреннего сгорания автомобиля счетчика оборотов вала двигателя, с которого во время эксплуатации двигателя или его испытаний на лабораторном стенде снимается значение количества оборотов вала двигателя, сделанных к настоящему моменту.

Изобретение может быть использовано для поузловой доводки авиационных двигателей при стендовых испытаниях, а именно доводки рабочих колес турбин и колес компрессоров.
Изобретение относится к способу для контроля установленной в транспортном средстве подсистемы по нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, при котором блок диагностики проверяет подсистему во время циклов движения транспортного средства на предмет выявления системной ошибки, причем проверку осуществляют в отношении как возникновения, так и устранения системной ошибки, характеризующемуся тем, что посредством блока диагностики на основании частоты распознавания возникновения и устранения системной ошибки осуществляют оценку неправомерного вмешательства для определения того, имеет ли место неправомерное вмешательство в подсистему, причем при распознавании возникновения системной ошибки и нераспознавании ее устранения активируют ограничительный режим эксплуатации или оставляют в силе активированный ограничительный режим эксплуатации, при котором ограничивают эксплуатацию транспортного средства после истечения заранее задаваемого количества циклов движения или после достижения заранее задаваемого пробега.

Способ определения выброса несгоревшего топлива из цилиндра двигателя внутреннего сгорания позволяет осуществлять контроль дымности отработавших газов (ОГ) двигателя и дополняет его возможностью выявления цилиндров с неисправностями, вызывающими повышенную дымность.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению технического состояния путем измерения параметров, отражающих давление в цилиндрах поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в эксплуатационных условиях.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для бортовой диагностики катушек зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением от искрового разряда, формируемого микропроцессорной системой зажигания в условиях сложной электромагнитной обстановки.
Способ диагностирования образования и развития трещины в диске работающего авиационного газотурбинного двигателя, который реализуется регистрацией сигнала с датчика линейного перемещения, установленного на корпусе двигателя и фиксирующего кратковременное колебание корпуса из-за импульсного высвобождения энергии при образовании и ступенчатом развитии трещины при выходе двигателя на максимальные обороты в рабочем цикле.

Изобретение может быть использовано в процессе доводки деталей и узлов турбомашин, в частности авиационных двигателей, а также для изучения явлений ротор-статорного взаимодействия и усиления амплитуд колебаний, вызванного расстройкой рабочих колес. Способ характеризуется тем, что нагружают лопатки рабочего колеса пульсирующими струями в осевом направлении, при этом количество струй соответствует количеству лопаток статорного колеса. Измеряют амплитуду колебаний лопаток рабочего колеса, по меньшей мере один раз изменяют количество струй, используемых для нагружения лопаток рабочего колеса, и повторно измеряют амплитуду колебаний лопаток рабочего колеса. Сравнивают измеренные амплитуды колебаний лопаток рабочего колеса и по результату сравнения судят о требуемом количестве лопаток колеса, причем частоту пульсаций струй выбирают равной частоте колебаний лопаток рабочего колеса на выбранном режиме рабочего диапазона турбомашины. Технический результат заключается в снижении уровня вибронапряжений в лопатках рабочего колеса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх