Способ спектрального анализа вибраций вращающихся машин

 

О Il И С А И Е ()706728

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Рестгублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.03.75 (21) 2110426/25-06 с пр нсоеди нением за яв ки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл

G01 М 15/00

G 0 i М 7/00

Гоаударственнык комктет

СССР по делам изобретенкй и открытий

Опубликовано 30.12.79. Бюллетень №48

Дата опубликования опи сания 31.12.79 (53) УДК 621.438..55 (088.8) (72) Автор изобретения

М. В. Колмаков

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

ВИБРАЦИИ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН

Изобретение относится к способу спектрального анализа периодических колебаний, в том числе вибраций, шума машины, для определения амплитуды и частоты каждой из составляющих колебаний, входящих в состав сложного сигнала, в функции частоты обортов машины и кратных ей целочисленно и дробно, рационально и иррационально частот.

Известен способ спектрального анализа вибраций вращающихся машин по частотам, кратным частоте оборотов, путем записи

1О сигналов механических колебаний и постоянной хронирующей частоты в отдельные кана- лы магнитофона со скоростью вращения лентопротяжного механизма, синхронизированной со скоростью вращения машины, 1Б воспроизведения магнитной записи при постоянной скорости вращения лентопротяжного механизма, фильтрации сигналов колебаний при помощи частотных фильтров с фиксированными полосами пропускания и средними частотами, амплитудного детектирования отфильтрованного сигнала и записи его по одной координате регистратора амплитудно-частотной характеристики (i J.

Однако при таком способе спектрального анализа нз-за нежесткой связи магнитной ленты с лентопротяжным механизмом, из-за эластичности ленты, из-за неточной синхронизации скорости вращения лентопротяжного механизма со скоростью исследуемой на вибрацию машины, особенно на переходных режимах, и из=за йестабильности скорости протяжки ленты при записи и при воспроизведении всегда наблюдается детонация, т. е. паразитная частотная"модулятт1тя сигналов и изменение средней частоты сигналов после их воспроизведения.

Поскольку в известном способу определение частоты оборотов машины производится путем записи сит йала" постоянной хронирующей частоты во вспомогательный канал магнитофона с синхронизируемой с машиной скоростью лентопротяжного механизма, а затем воспроизведения при постоянной скорости лентопротяжного механизма, частотного детектирования, обратно пропорционального преобразования и аналогичной записи сигнала уже пропорционального частоте оборотов машины, постольку указанная частотная погрешность войдет в конечный

706728 о

- результат анализа — амплитудно-частотную характеристику колебаний как по частоте оборотов, так и по частотам колебаний любой кратности. Погрешность приводит к смещенной относительно оси частот записи амплитуд колебаний.

Целью изобретения является повышение точности определения частоты оборотов машины и кратных ей частот колебаний.

Указанная цель достигается тем, что записывают во вспомогательный канал магнитофона сигнал, кратный оборотам машины, а при воспроизведении этот сигнал и сигнал хронирующей частоты подают на" измеритель отношения частот для получения сигнала, пропорционального частоте оборотов в долях хронирующей частоты, который записывают по другой координате регистратора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для записи колебаний; на фиг. 2структурная схема устройства для воспроизведения и анализа колебаний.

Устройство для записи колебаний содержит машину 1 с установленными на ней датчиком 2 колебаний, соединенным с первым каналом магнитофона 3, датчик 4 оборотов, соединенный с валом машины 1, выход которого связан с блоком 5 синхронизации скорости вращения лентопротяжного механизма магнитофона 3, генератор 6 хронирующей частоты, подключенный ко второму каналу магнитофона 3, куда через модулятор 7 также подключен датчик 4 оборотов.

Устройство воспроизведения и анализа колебаний содержит магнитофон 3, подсоединенный к сети 8 в позиции воспроизведения, набор частотных фильтров 9 с фиксированными полосами пропускания и средними частотами, вхрды которых соединены с первым каналом магнитофона 3, а выхо — ды V через амплитудный детектор 10 со входом двухкоординатного регистратора 11.

Второй ка пал ма гнитофо на 3 соединен через демодулятор 12 с первым входом измерителя 13 отношения частот, а со вторым входом — непосредственно.

Выход измерителя 13 отношения частот подключен ко входу Х двухкоординатн го регистратора 11.

Устройство работает следующим образом.

Для проведения спектрального анализа колебаний машины 1 по частотам, кратным частоте оборотов, производят запись колебаний от датчика 2; установленного на машине 1, Запись сигнала постоянной хронирующей частоты производят от генератора 6 во вспомогательный канал магнитофона 3, туда же записывают через модулятор 7 сигналы датчика 4 оборотов машины. Лентопротяжный механизм магнитофона 3 приводят во вращение со скоростью, синхронной со скоростью машины 1, через блок 5 син5 в

1S ъо

23

SO

35 хронизации от датчика 4 оборотов. При этом магнитная лента движется с переменной скоростью, пропорциональной частоте оборотов машины и соответственно колебаниям, кратным оборотным и связанным с вращением машины. Процесс записи роизводят, начиная с минимально возможных частот оборотов машины и постепенно увеличивая частоту оборотов до максимального значения.

После записи на магнитной ленте сигналы колебаний, кратные частоте оборотов машины, будут записаны постоянными длинами волн намагниченности, сигнал постоянной хронирующей частоты записывается с переменной длиной волны, обратно про,порциональной частоте оборотов машины 1, поскольку лентопротяжный механизм синхронизировался блоком 5 синхронизации, сигнал датчика 4 частоты оборотов записывается с постоянной длиной волны в модулированном виде. Воспроизведение магнитной записи осуществляют на том же магнитофоне 3 при постоянной скорости вращения лентопротяжного механизма. При этом сигналы колебаний машины воспроизводятся с постоянными частотами, сигнал хронирующей частоты воспроизводится с переменной частотой, обратно пропорциональной частоте оборотов машины 1, а сигнал датчика оборотов воспроизводится также с постоянной частотой.

Сигналы колебаний направляют для анализа по частотам, кратным оборотной, в один из частотных фильтров 9 с фиксированной средней частотой и полосой пропускания, откуда отфильтрованный сигнал по набранной кратной частоте детектируется в амплитудном детекторе 10, а далее регистрируется в регистраторе 11 амплитудночастотных характеристик величиной, пропропорциональной амплитудному значению сигнала колебаний машины, избранной кратности.

Одновременно сигнал датчика оборотов машины после демодуляции в демодуляторе 12 и сигнал хронирующей частоты из магнитофона 3 подаются на входы измерителя 13 отношения частот, в котором отрабатывается сигнал, пропорциональный отношению частоты сигнала датчика оборотов к хронирующей частоте. Это отношение не зависит от скорости магнитной ленты, так как переменная скорость ленты одинаково изменяет временный масштаб при возспроизведении как сигналов датчика оборотов, так и сигнал хронирующей частоты. По этой же причине полностью устраняются частотные погрешности, связанные с ошибками слежения магнитной лентой за скоростью вращения машины 1, неточностью и неста-. бильностью скорости протяжки при воспроизведении.

706728

Частоту колебаний машины 1,при изме- с рении отношения частот получают в кратных н долях от частоты оборотов, а частоту оборо- п тов получают в долях хронирующей частоты н и записывают по входу Х регистратора амп- ч литудно-частотной характеристики. о

Таким образом, применение описанного о способ позволяет значительно повысить точ- ч ность определения частоты оборотов маши- т ны и кратных ей частот колебаний. д

Формула изобретения

Способ спектрального анализа вибраций вращающихся машин по частотам, кратным частоте оборотов, путем записи сигналов механических колебаний и постоянной хронирующей частоты в отдельные каналы магнитофона со скоростью вращения лентопротяжного механизма, синхронизированной со скоростью вращения машины, воспроизведения магнитной записи при постоянной 2о

6 корости вращения лентопротяжного мехаизма, фильтрации сигналов колебаний при омощи частотных фильтров с фиксироваными полосами пропускания и средними астотами, амплитудного детектирования тфильтрованного сигнала и записи его по дной координате регистратора амплитудноастотной характеристики, отличающийся ем, что, с целью повышения точности опрееления частоты оборотов машины и кратных ей частот колебаний, записывают во вспомогательный канал магнитофона сигнал, кратный оборотам машины, а при воспроизведении этот сигнал и сигнал хронирующей частоты подают на измеритель отношения частот для получения сигнала, пропорционального частоте оборотов в долях хронирующей частоты, который записывают llo другой координате регистратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 480292, кл. G 01 М 15/00, 1973.

Составитель Ю. Редько

Редактор Е. Дайч Текред К. Шуфрнч Корректор Н. Стен

Заказ 8208/36 Тираж 3074 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I! 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., p,. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4