BR102018069016A2 - Sistema para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente - Google Patents

Sistema para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente Download PDF

Info

Publication number
BR102018069016A2
BR102018069016A2 BR102018069016-7A BR102018069016A BR102018069016A2 BR 102018069016 A2 BR102018069016 A2 BR 102018069016A2 BR 102018069016 A BR102018069016 A BR 102018069016A BR 102018069016 A2 BR102018069016 A2 BR 102018069016A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
accelerometer
rotary axis
base station
electronics module
information
Prior art date
Application number
BR102018069016-7A
Other languages
English (en)
Other versions
BR102018069016B1 (pt
Inventor
Fabien DUBOIS
Laura ALBIOL-TENDILLO
Daniel DIAZ-LOPEZ
Original Assignee
Goodrich Actuation Systems Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Goodrich Actuation Systems Limited filed Critical Goodrich Actuation Systems Limited
Publication of BR102018069016A2 publication Critical patent/BR102018069016A2/pt
Publication of BR102018069016B1 publication Critical patent/BR102018069016B1/pt

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/08—Detecting presence of flaws or irregularities
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/008—Registering or indicating the working of vehicles communicating information to a remotely located station
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0888—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values for indicating angular acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/01—Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

um novo sistema (500) é descrito que é capaz de detectar falhas mecânicas em um eixo rotativo (10) ou eixos (10), tal como aqueles que podem ser encontrados em uma aeronave ou outro dispositivo mecânico ou veículo. o sistema compreende um primeiro acelerômetro (20) fornecido no eixo rotativo a ser monitorado e um acelerômetro de referência (80) fornecido em outro lugar, e compreendendo ainda meios para comparar informações recebidas destes acelerômetros, de modo a determinar uma falha no eixo rotativo (10) que está sendo monitorado.

Description

“SISTEMA PARA DETECTAR UMA FALHA MECÂNICA DE UM EIXO ROTATIVO DE UM COMPONENTE”
CAMPO TÉCNICO [001] Os exemplos descritos aqui se referem a sistemas e métodos para detectar falhas mecânicas, particularmente em sistemas encontrados em aeronaves ou outros veículos. Os sistemas são usados para detectar uma falha mecânica em um eixo rotativo.
FUNDAMENTOS [002] Aeronaves geralmente contêm dispositivos de proteção mecânica (tal como limitadores de torque em conjuntos de flape/aerofólio auxiliar) que podem sofrer falha mecânica em algum ponto. No caso de um limitador de torque que pode ser usado para sistemas de alta elevação; o limitador de torque é projetado para ainda ser ativo numa condição de pior caso. Isto leva à necessidade de um sobreprojeto das asas para sustentar a sobrecarga. Um objetivo para muitas aeronaves, portanto, é reduzir o tamanho, peso e custo de tais dispositivos de proteção mecânica.
[003] Alguns métodos conhecidos detectam uma condição de obstrução e limitam a carga à estrutura da fuselagem sem limitadores de torque. Tais métodos são baseados na identificação de diferentes dinâmicas em atuadores (isto é, posição, velocidade e voltagem), com a mesma entrada com condições ambientais similares; no entanto, a largura de banda de detecção de falha é limitada pela detecção de velocidade.
[004] Outros métodos são motivados pela detecção de obstrução e mitigação de eventos de obstrução. Por exemplo, um método conhecido de localizar o evento de obstrução em um sistema de controle de voo primário (seja obstrução a ré ou a vante) pode ser comparando a leitura de diferentes sensores de força e as entradas comandadas.
[005] A detecção de obstrução também foi obtida monitorando o comando de controle atual (isto é, a saída do circuito de velocidade) para o
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 28/46
2/14 atuador de um sistema de flape, pois a saturação deste comando em certas condições indica um evento de obstrução.
[006] Um novo sistema é necessário, no entanto, que tenha um tamanho, peso e custo reduzidos em comparação com esses sistemas conhecidos que seja capaz de detectar qualquer mudança rápida de comportamento mecânico, como obstrução, e que melhore a facilidade e a precisão globais nas quais condições de falha são detectadas.
SUMÁRIO [007] Um sistema é aqui descrito para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente; o referido sistema compreendendo: um primeiro acelerômetro configurado para ser conectado ao referido eixo rotativo do referido componente para obter informações relativas ao movimento do referido eixo rotativo; e um segundo acelerômetro de referência configurado para ser conectado ao referido componente em um local que não está no referido eixo rotativo para obter informações relativas à referida localização que não está no eixo rotativo; e meios para comparar as referidas primeiras informações com as referidas segundas informações para detectar a referida falha no referido eixo rotativo.
[008] O sistema pode compreender ainda: uma estação base e/ou um módulo eletrônico; meios para transmitir as primeiras informações do referido primeiro acelerômetro para a referida estação base e/ou módulo de eletrônicos; as referidas primeiras informações relativas ao movimento do referido eixo rotativo; meios para transmitir as segundas informações de referência do referido segundo acelerômetro de referência para a referida estação base e/ou módulo eletrônico, as referidas segundas informações de referência relativas à referida localização que não está no referido eixo rotativo.
[009] Um sistema também é descrito aqui para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente. O sistema compreende: um
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 29/46
3/14 primeiro acelerômetro configurado para ser conectado ao referido eixo rotativo do referido componente; e um segundo acelerômetro de referência configurado para ser conectado ao referido componente em um local que não esteja no referido eixo rotativo; uma estação base; meios para transmitir as primeiras informações do dito primeiro acelerômetro para a referida estação base; as referidas primeiras informações relativas ao movimento do referido eixo rotativo; meios para transmitir as segundas informações de referência do referido segundo acelerômetro de referência para a referida estação base; as referidas segundas informações de referência relativas à referida localização que não está no referido eixo rotativo; e os referidos meios para comparar as referidas primeiras informações com as referidas segundas informações, para detectar a referida falha no referido eixo rotativo.
[0010] Em alguns exemplos, os meios para comparar as primeiras informações com as segundas informações para detectar a falha podem ser fornecidos na estação base. Os exemplos não estão limitados a isto, no entanto, e este meio para comparação pode ocorrer em outro lugar, por exemplo, no módulo de eletrônicos, ou em outro lugar.
[0011] Em alguns exemplos, a estação base é configurada para, altemativamente, ou adicionalmente, transmitir, receber e processar os sinais recebidos dos acelerômetros.
[0012] Em alguns exemplos, o sistema pode ainda compreender: um módulo de eletrônicos conectado à estação base.
[0013] Em alguns exemplos, o módulo de eletrônicos pode ser conectado à estação base através de um barramento de múltiplos nós de alta velocidade.
[0014] Em alguns exemplos, oo sistema pode ainda compreender uma unidade de acionamento de energia conectada ao módulo de eletrônicos para fornecer potência ao módulo de eletrônicos.
[0015] Em alguns exemplos, a unidade de acionamento de energia
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 30/46
4/14 pode ser conectada ao módulo de eletrônicos por meio de um cabo eletrônico. [0016] Em alguns exemplos, o sistema pode ainda compreender um sistema de aviônicos e o módulo de eletrônicos pode ser conectado ao sistema de aviônicos.
[0017] Em alguns exemplos, os meios para transmitir as primeiras informações do primeiro acelerômetro para a estação base podem compreender um transceptor sem fio. Este transceptor sem fio também pode ser configurado para ser conectado ao eixo rotativo.
[0018] Em alguns exemplos, a estação base pode compreender um transceptor sem fio. O transceptor sem fio pode ainda estar em comunicação bidirecional com os primeiros meios para transmitir as primeiras informações. Em alguns exemplos, o sensor também pode ser alimentado sem fio pela estação base.
[0019] Em alguns exemplos, os meios para transmitir as segundas informações de referência do segundo acelerômetro de referência para a estação base podem compreender um barramento de múltiplos nós de alta velocidade.
[0020] Em alguns exemplos, o primeiro sensor de acelerômetro e/ou o segundo sensor de acelerômetro de referência podem compreender um sensor acelerômetro de 3 eixos.
[0021] Em alguns exemplos, o sistema pode compreender ainda uma pluralidade dos primeiros sensores de acelerômetro. Cada um da pluralidade de primeiros sensores de acelerômetro pode ser configurado para ser conectado ao eixo rotativo.
[0022] Em alguns exemplos, a pluralidade de primeiros acelerômetros pode ser configurada para ser conectada ao mesmo eixo rotativo.
[0023] Adicionalmente, ou altemativamente, em alguns exemplos, a pluralidade de primeiros acelerômetros pode ser configurada para ser conectada a diferentes eixos rotativos.
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 31/46
5/14 [0024] Em alguns exemplos, os primeiros acelerômetros podem ser fornecidos em uma pluralidade de locais ao longo do comprimento do mesmo eixo rotativo.
[0025] Em alguns dos exemplos, o(s) primeiro(s) acelerômetro(s) pode(m) ser configurado(s) para detectar a aceleração angular do eixo rotativo, ou eixos no nível do eixo.
[0026] Em qualquer dos exemplos aqui descritos, o componente pode compreender uma asa de aeronave que compreende um sistema de flape/aerofólio auxiliar. A localização do segundo componente de referência pode estar na própria asa da aeronave e o eixo rotativo pode compreender um eixo de transmissão de potência do sistema de flape/aerofólio auxiliar.
[0027] Em alguns dos exemplos, o componente pode compreender uma caixa de engrenagens e o eixo rotativo pode fazer parte da caixa de engrenagens.
[0028] Em alguns dos exemplos, o eixo ou eixos rotativos podem ser um eixo ou eixos de transmissão de potência.
[0029] Uma asa de aeronave também é descrita que pode compreender um conjunto de flape/aerofólio auxiliar e o sistema descrito acima pode ser usado para detectar falhas no eixo ou eixos rotativos do conjunto de flape/aerofólio auxiliar. Neste caso, o sistema pode compreender: um primeiro acelerômetro que é conectado a um eixo rotativo do conjunto de flape/aerofólio auxiliar; e um segundo acelerômetro de referência conectado a uma parte diferente do componente, tal como a própria asa da aeronave. Isto é, em um local que não esteja no eixo rotativo que está sendo monitorado. Em alguns exemplos, mais de um primeiro acelerômetro podem ser usados e estes podem ser posicionados no mesmo eixo rotativo, ou em diferentes eixos rotativos. Como descrito acima, o sistema compreende ainda uma estação base e meios para transmitir as primeiras informações do primeiro acelerômetro para a estação base; as primeiras informações relativas ao
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 32/46
6/14 movimento do eixo rotativo; meios para transmitir segundas informações de referência do segundo acelerômetro de referência para a estação base; as segundas informações de referência relativas à localização que não está no eixo rotativo; e a estação base sendo configurada para comparar as primeiras informações com as segundas informações, para detectar a falha no eixo rotativo.
[0030] Um método para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente também é descrito aqui, o método compreendendo conectar um primeiro acelerômetro ao eixo rotativo e conectar um segundo acelerômetro de referência ao componente em um local que não esteja no eixo rotativo ; fornecer uma estação base e transmitir primeiras informações do primeiro acelerômetro para a estação base; as primeiras informações relativas ao movimento do eixo rotativo; e transmitir segundas informações de referência do segundo acelerômetro de referência para a estação base; as segundas informações de referência relativas à localização que não está no eixo rotativo; e comparar as primeiras informações com as segundas informações que foram enviadas para a estação base, para detectar a falha no eixo rotativo.
[0031] O método pode ainda compreender conectar um módulo de eletrônicos à estação base. Em alguns exemplos, o módulo de eletrônicos pode ser configurado para realizar a detecção de falha com base nos sinais recebidos dos sensores.
[0032] O método pode ainda compreender conectar o módulo de eletrônicos à estação base através de um barramento de múltiplos nós de alta velocidade ou outros meios.
[0033] O método pode ainda compreender conectar uma unidade de acionamento de energia ao módulo de eletrônicos para fornecer potência ao módulo de eletrônicos.
[0034] O método pode ainda compreender conectar a unidade de
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 33/46
7/14 acionamento de energia ao módulo de eletrônicos através de um cabo eletrônico.
[0035] O método pode ainda compreender conectar o módulo de eletrônicos ao sistema de aviônicos.
[0036] O método pode ainda compreender transmitir as primeiras informações do primeiro acelerômetro para a estação base através de um transceptor sem fio.
[0037] O método pode ainda compreender conectar o transceptor sem fio ao eixo rotativo que está sendo monitorado.
[0038] O método pode ainda compreender fornecer um transceptor sem fio na estação base.
[0039] O método pode ainda compreender transmitir as segundas informações de referência do segundo acelerômetro de referência para a estação base através de um barramento de múltiplos nós de alta velocidade.
[0040] O método pode ainda compreender fornecer uma pluralidade dos primeiros sensores de acelerômetro.
[0041] O método pode ainda compreender fornecer os primeiros acelerômetros em uma pluralidade de locais ao longo do comprimento do eixo rotativo que está sendo monitorado.
[0042] O método pode ainda compreender conectar a pluralidade de acelerômetros ao mesmo eixo rotativo. Em alguns exemplos, o método pode adicionalmente, ou altemativamente, compreender conectar a pluralidade de acelerômetros a diferentes eixos rotativos.
[0043] Em alguns exemplos, o componente pode compreender uma asa de aeronave compreendendo um conjunto de flape/aerofólio auxiliar e o método pode compreender conectar o primeiro acelerômetro em um eixo rotativo do conjunto e fornecer e/ou conectar o segundo acelerômetro de referência na ou à asa da aeronave.
[0044] O novo tipo de sistema e método para detectar uma falha em
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 34/46
8/14 um eixo rotativo será agora descrito em mais detalhes com referência à figura
1.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0045] A Figura 1 representa um exemplo de um novo tipo de sistema para detectar falha mecânica de um eixo rotativo dentro de um componente de aeronave.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0046] O sistema aqui descrito tem o objetivo de reduzir o tamanho, o peso e o custo de dispositivos de proteção mecânica que são encontrados em aeronaves (tal como limitadores de torque que são geralmente usados em conjuntos de flapes/aerofólios auxiliares). A fim de fazer isto, os novos exemplos aqui descritos propõem uma solução alternativa para aqueles que são conhecidos na técnica. Estes novos exemplos são capazes de detectar qualquer mudança rápida de comportamento mecânico como condição de obstrução.
[0047] Embora uma maneira na qual o peso e o tamanho dos dispositivos de proteção mecânica possam ser reduzidos possa ser remover os limitadores de torque padrão e, em vez disso, usar sensores de torque, infelizmente, sensores de torque podem não ter a largura de banda necessária para detectar falhas transientes rápidas, tal como uma condição de obstrução repentina ou quebra de ligação mecânica.
[0048] Os métodos e dispositivos aperfeiçoados aqui descritos melhoram, portanto, isto melhorando a maneira na qual o torque é detectado (para detectar essas condições de falha rápidas).
[0049] Os exemplos descritos aqui envolvem detectar uma condição de obstrução ou quaisquer condições anormais de um eixo rotativo detectando aceleração angular através de um sensor ou sensores de acelerômetro. Exemplos de tais acelerômetros incluem acelerômetros de 3 eixos ou 2 eixos MEMS (MicroElectronics Mechanical Systems), no entanto, os exemplos não
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 35/46
9/14 estão limitados a estes tipos e podem ser utilizados quaisquer outros tipos de acelerômetros que alcancem os efeitos desejados.
[0050] Embora a resposta das informações de torque seja limitada pela largura de banda do transceptor sem fio, o novo tipo de sistema descrito aqui é capaz de fornecer uma resposta transiente mais rápida que os dispositivos e métodos conhecidos. Isto, portanto, coloca menos tensão na estrutura mecânica durante uma condição de obstrução ou outras condições de falha. Além disso, devido ao pequeno tamanho e ao custo dos sensores de acelerômetro usados nos exemplos descritos aqui, eles também podem ser fixados a diferentes peças mecânicas rotativas dos sistemas e, assim, permitir a detecção da posição (isto é, localização) de quaisquer falhas mecânicas que ocorram.
[0051] Em alguns exemplos, as falhas mecânicas detectadas podem ser reportadas a um controlador eletrônico que alimenta a unidade de acionamento de energia de uma maneira simples, leve e barata.
[0052] Nos exemplos aqui descritos, as informações podem ser transferidas do acelerômetro para os eletrônicos como segue.
[0053] Um exemplo de um sistema melhorado 500 para detectar uma falha mecânica ou uma falha num eixo rotativo 10 é mostrado na figura 1. A figura 1 mostra o eixo rotativo 10 que pode ser utilizado para muitos fins. Por exemplo, ele pode ser um eixo de transmissão de potência ou uma caixa de engrenagens. Outros usos são também considerados e os meios para detectar aqui descritos não estão limitados apenas a estes exemplos. Pelo menos um acelerômetro 20 está conectado ao eixo rotativo 10. Em alguns exemplos, o acelerômetro 20 pode ser ligado diretamente à superfície externa do eixo. O sensor de acelerômetro 20 é, portanto, usado para medir o torque dinâmico do eixo rotativo e, como descrito aqui, também é capaz de detectar uma condição de obstrução.
[0054] Um meio de comunicação sem fio eletrônico 30 também é
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 36/46
10/14 fornecido. Este meio de comunicação sem fio 30 também é ligado à superfície externa do eixo rotativo. Este está conectado eletronicamente ao sensor de acelerômetro 20 e está configurado para receber um sinal do acelerômetro 20 que representa uma medição do eixo rotativo 10 que foi feita pelo acelerômetro.
[0055] Os meios de comunicação sem fio 30 estão ainda em comunicação bidirecional sem fio com uma estação base 40. A estação base 40 compreende uma estação base de transceptor sem fio de dados ou potência 40 que é configurada para enviar e receber sinais de comunicação eletrônicos de e para os meios de comunicação sem fio 30. As informações fornecidas do acelerômetro 20 para o meio de comunicação sem fio 30 no eixo rotativo 10 são, portanto, transmitidas dos meios de comunicação sem fio para a estação base 40. A resposta das informações de torque é limitada pela largura de banda do transceptor sem fio.
[0056] Em alguns exemplos, a estação base também é capaz de fornecer sem fio energia para o sensor 20, bem como informações.
[0057] A estação base 40 é conectada através de um barramento de múltiplos nós de alta velocidade 50 para um módulo de eletrônicos 60. O módulo de eletrônicos 60 é capaz de se comunicar bidirecionalmente com a estação base a qual pode enviar informações sem fio de volta ao transceptor 30. Isto, portanto, permite que a detecção de falha seja executada no nível do sensor.
[0058] O módulo de eletrônicos 60 é, por sua vez, conectado (através de qualquer meio, no entanto, na figura 1, através de cabo(s) eletrônico(s) 65) e alimentado por um meio de potência. Quaisquer meios de potência podem ser usados, no entanto, no exemplo mostrado na figura 1, os meios de potência compreendem uma unidade de acionamento de energia 70. O módulo de eletrônicos 60 é, por sua vez, conectado à unidade de acionamento de energia 70 através do cabo de energia 65, para receber o nível de potência
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 37/46
11/14 adequado. O módulo de eletrônicos 60 é também conectado a um sistema de aviônicos 90 através de um barramento robusto dedicado 95, tal como CAN ou ARINC 429.
[0059] Como também pode ser visto na figura 1, a estação base 40 também é conectada eletronicamente a pelo menos um sensor de referência 80. No exemplo mostrado na figura 1, este sensor de referência 80 compreende um sensor de acelerômetro de 3 eixos. A aceleração de referência permite que o sistema 500 leve em conta qualquer rolamento, guinada ou arfagem aos quais o primeiro acelerômetro seja submetido. Em alguns exemplos em que o sistema 500 é usado numa aeronave, o acelerômetro de referência pode ser montado numa ou sobre uma parte fixa de um componente 100, tal como a asa da aeronave. As informações do sensor de referência (por exemplo, relativas à localização e a qual(is) sensor(es) ele está usando para referência) são enviadas para o módulo de eletrônicos 60 ou diretamente para o sensor 20 para correção de compensação. Sensores de torque adicionais 20, 80, tanto nos eixos que estão sendo monitorados quanto nos sensores de referência adicionais 80 (não mostrados) também podem ser conectados à estação base através do barramento de múltiplos nós de alta velocidade, de modo que múltiplos eixos rotativos possam ser medidos e monitorados simultaneamente pelo sistema 500 da figura 1.
[0060] O sistema compreende ainda meios (tal como meios eletrônicos, por exemplo) configurados para comparar as primeiras informações que são enviadas para a estação base com as segundas informações que foram enviadas para a estação base, de modo a detectar e determinar uma falha no eixo rotativo.
[0061] Em alguns exemplos, este meio para comparar e detectar/determinar uma falha no eixo rotativo é fornecido na estação base. Em outros exemplos, no entanto, este meio para detectar e determinar uma falha por comparação destas informações pode ser fornecido no módulo de
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 38/46
12/14 eletrônicos. Prevê-se que os meios também possam ser fornecidos em qualquer parte do sistema que seja capaz de receber e comparar estas informações. A medição de torque do eixo rotativo 10 pode ser obtida da seguinte maneira:
[0062] Por exemplo, como é bem conhecido, torque é a variação de velocidade angular ao longo do tempo causada por uma mudança no torque resistivo. O torque de um eixo rotativo 10, tal como mostrado na figura 1, depende, portanto, da força, do ângulo e do comprimento da parte rotativa definida pelo momento de inércia J. A equação mecânica abaixo relaciona estes termos:
[J x aceleração_angular = (Torque - Torque_resistivo)}.
[0063] Como pode ser visto com esta equação, o torque resistivo pode, portanto, ser estimado a partir da medição da aceleração angular. Se o momento de inércia for conhecido e o torque também for conhecido devido à condição de operação conhecida (seja da extensão, retração do flape e outros perfis dos dados do motor, tal como correntes de fase e velocidade do motor), é possível quantificar a aceleração angular do eixo.
[0064] No sistema 500 mostrado na figura 1, um primeiro acelerômetro 20 é usado para detectar a aceleração angular no nível do eixo. A fim de transmitir a energia/sinal do/para o sensor de acelerômetro, é usada uma técnica de transferência de energia de indução com transferência de dados, por exemplo, através de FSK (Frequency Shift Keying) para receber dados do acelerômetro 20. Em alguns exemplos, vários acelerômetros podem até ser ligados no eixo 10 para obter uma percepção maior da aceleração angular instantânea. Isto reduz o número de eixos requeridos pelo(s) acelerômetro(s).
[0065] Em alguns exemplos, vários sensores de acelerômetro 20 poderíam altemativamente ou adicionalmente ser colocados em locais diferentes, por exemplo, ao longo do trem de acionamento e transmissões de
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 39/46
13/14 ramificação de um sistema. Desta forma, é possível obter uma melhor localização de uma falha. Por exemplo, em aeronaves, os flapes e os aerofólios auxiliares são constituídos por diferentes seções ou painéis rotativos, cada painel sendo acionado por pelo menos um atuador. Ter um sensor 20 conectado a cada seção ou painel/atuador ajudaria o sistema 500 a localizar qual painel está com defeito e, portanto, acelerar o reparo.
[0066] Os sistemas 500 aqui descritos são capazes, portanto, de detectar a alta variação de torque dinâmico usando MEMS barato, robusto e leve. Os acelerômetros de múltiplos eixos também permitem a redução de tamanho, custo e manutenção de sistemas de alta elevação, já que o limitador de torque será capaz de ser removido.
[0067] Além disso, quando múltiplos acelerômetros são usados, os exemplos descritos aqui permitem a localização da falha de modo que a localização da falha possa ser detectada e a falha mecânica tratada mais rapidamente.
[0068] Com os sistemas 500 aqui descritos, é também possível detectar um eixo destacado (isto é, aceleração linear alta) através de um algoritmo específico. Por exemplo, uma maneira seria analisar a derivada da aceleração linear (tranco) e, se ela ultrapassar os limites de operação nominal, isso indicaria um destacamento. Outros métodos poderíam altemativamente ser usados para comparar a aceleração real com perfis operacionais padrão, entre outros.
[0069] Como o eixo não é usado para detectar qualquer parâmetro físico, tal como torque, seu desempenho de ligação não é um fator chave de projeto, ao contrário de outros sensores, tal como medidores de deformação.
[0070] Qualquer degradação da ligação também não mudará a precisão típica que é necessária. Isto é porque o eixo 10 é usado como um suporte para o sensor 20 e, portanto, qualquer ligeira variação na ligação não induzirá nenhum erro crítico, uma vez que é apenas o movimento do eixo que
Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 40/46
14/14 está sendo medido. No entanto, se o sensor estiver próximo do destacamento, ocorrerá oscilação durante a medição e isto poderá ser detectado e sinalizado como um sensor defeituoso.
[0071] Os métodos e os sistemas 500 aqui descritos podem ser aplicáveis a múltiplos sistemas mecânicos (por exemplo, trens de pouso, sistemas de frenagem, superfícies de controle de voo, etc.).
[0072] Nos exemplos descritos aqui, a falha mecânica é detectada é encontrada usando um algoritmo que é baseado em dados externos, tal como dados da cabine, velocidade do ar, altitude, etc.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema (500) para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo (10) de um componente (100);
    o referido sistema (500) caracterizado pelo fato de que compreende:
    um primeiro acelerômetro (20) configurado para ser conectado ao referido eixo rotativo (10) do referido componente (100) para obter primeiras informações relativas ao movimento do eixo rotativo (10); e um segundo acelerômetro de referência (80) configurado para ser conectado ao referido componente (100) numa localização que não está no referido eixo rotativo (10), para obter segundas informações de referência relativas à referida localização que não está no referido eixo rotativo (10);
    e meios para comparar as referidas primeiras informações com as referidas segundas informações para detectar a referida falha no referido eixo rotativo (10).
  2. 2. Sistema (500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    uma estação base (40) e/ou um módulo de eletrônicos (60);
    meios (30) para transmitir as referidas primeiras informações do referido primeiro acelerômetro (20) para a referida estação base (40) e/ou módulo de eletrônicos (60); e meios (50) para transmitir as referidas segundas informações de referência do referido segundo acelerômetro de referência (80) para a referida estação base (40) e/ou módulo de eletrônicos (60).
  3. 3. Sistema (500) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o referido módulo de eletrônicos (60) está conectado à referida estação base (40) através de um barramento de múltiplos nós de alta velocidade (50).
  4. 4. Sistema (500) de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 42/46
    2/3 uma unidade de acionamento de energia (70) conectada ao referido módulo de eletrônicos (60) para fornecer energia ao referido módulo de eletrônicos (60).
  5. 5. Sistema (500) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida unidade de acionamento de energia (70) está conectada ao referido módulo de eletrônicos (60) através de um cabo eletrônico (65).
  6. 6. Sistema (500) de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    um sistema de aviônicos (90) e em que o referido módulo de eletrônicos (60) está conectado ao referido sistema de aviônicos (90).
  7. 7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os referidos meios (30) para transmitir as referidas primeiras informações do referido primeiro acelerômetro (20) para a referida estação base (40) compreende um transceptor sem fio (30).
  8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido transreceptor sem fios (30) está configurado para ser conectado ao referido eixo rotativo (10).
  9. 9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a referida estação base (40) compreende um transceptor sem fio.
  10. 10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os referidos meios (50) para transmitir as referidas segundas informações de referência do referido segundo acelerômetro de referência (80) para a referida estação base (40) e/ou o módulo de eletrônicos (60); compreende um barramento de múltiplos nós de alta velocidade (50).
    Petição 870180131889, de 19/09/2018, pág. 43/46
    3/3
  11. 11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o referido primeiro sensor de acelerômetro (20) e/ou o referido segundo sensor de acelerômetro de referência (80) compreendem um sensor de acelerômetro de 3 eixos.
  12. 12. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de referidos primeiros sensores de acelerômetro (20).
  13. 13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a referida pluralidade de acelerômetros (20) é proporcionada numa pluralidade de locais ao longo do comprimento do eixo rotativo (10).
  14. 14. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a referida pluralidade de acelerômetros (20) está configurada para ser conectada ao mesmo eixo rotativo (10) ou em que a referida pluralidade de acelerômetros (20) está configurada para ser conectada a diferentes eixos rotativos (10).
  15. 15. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o referido componente (100) compreende uma asa de aeronave que compreende um conjunto de flape/aerofólio auxiliar; o referido primeiro acelerômetro (20) sendo provido em um eixo rotativo do referido conjunto e em que o referido segundo acelerômetro de referência (80) é provido na referida asa de aeronave.
BR102018069016-7A 2017-11-27 2018-09-19 Sistema para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente BR102018069016B1 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17275188.5A EP3489641B1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Improved system for detecting a mechanical fault in a rotating shaft
EP17275188.5 2017-11-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR102018069016A2 true BR102018069016A2 (pt) 2019-06-11
BR102018069016B1 BR102018069016B1 (pt) 2023-05-02

Family

ID=60515296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102018069016-7A BR102018069016B1 (pt) 2017-11-27 2018-09-19 Sistema para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11067496B2 (pt)
EP (1) EP3489641B1 (pt)
BR (1) BR102018069016B1 (pt)
CA (1) CA3017202A1 (pt)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3538861T3 (pl) * 2017-01-17 2022-04-11 Siemens Mobility GmbH Sposób określania parametru koła obserwowanego pojazdu kolejowego i jednostka oceniająca
CN109269628B (zh) * 2018-08-01 2021-12-24 瑞声科技(新加坡)有限公司 监测马达振动的方法、终端设备以及计算机可读存储介质
CN110589021A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 东方航空技术有限公司 一种飞机防抖故障预判系统
CN111143987B (zh) * 2019-12-24 2023-08-04 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种飞机高升力系统动力学建模方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2327015C2 (de) * 1973-05-26 1975-01-02 W. Ferd. Klingelnberg Soehne, 5630 Remscheid Elektronische Meßeinrichtung zur Beurteilung des Geräuschverhaltens von Zahnradgetrieben und zur Lokalisierung von Beschädigungen einzelner Zähne
US4751657A (en) * 1985-07-08 1988-06-14 General Electric Company Method and apparatus for detecting axial cracks in rotors for rotating machinery
US6116089A (en) * 1997-08-07 2000-09-12 Reliance Electric Technologies, Llc Method and apparatus for identifying defects in a rotating machine system
US6289735B1 (en) * 1998-09-29 2001-09-18 Reliance Electric Technologies, Llc Machine diagnostic system and method for vibration analysis
US6560552B2 (en) * 2001-03-20 2003-05-06 Johnson Controls Technology Company Dynamically configurable process for diagnosing faults in rotating machines
US6622972B2 (en) 2001-10-31 2003-09-23 The Boeing Company Method and system for in-flight fault monitoring of flight control actuators
US6950763B1 (en) * 2002-11-27 2005-09-27 Simmonds Precision Products, Inc. Optimal shaft balance using integer programming to handle discrete adjustment
US7322794B2 (en) * 2003-02-03 2008-01-29 General Electric Company Method and apparatus for condition-based monitoring of wind turbine components
US6827311B2 (en) 2003-04-07 2004-12-07 Honeywell International, Inc. Flight control actuation system
US8457836B2 (en) 2006-03-23 2013-06-04 Mitchell Gabriel Mircea Balasu Systems for announcing the health of aircraft control elements
WO2009056136A2 (en) 2007-10-29 2009-05-07 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade and method for controlling the load on a blade
DE102009002435A1 (de) 2009-04-16 2010-10-21 Airbus Deutschland Gmbh Hochauftriebssystem für ein Flugzeug und Verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem Hochauftriebssystem für ein Flugzeug
US8499653B1 (en) 2009-06-18 2013-08-06 The Boeing Company Fault tolerant electro-mechanical actuator
US8810173B2 (en) * 2010-11-18 2014-08-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Rotating machinery condition monitoring using position sensor
US8665104B2 (en) * 2011-04-29 2014-03-04 General Electric Company Systems and methods for protecting rotating machines
US20130042682A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Prüftechnik Dieter Busch AG Device and method for detecting machine vibrations
JP5884415B2 (ja) * 2011-11-08 2016-03-15 シンフォニアテクノロジー株式会社 トルク測定装置
EP2597437A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-29 ABB Technology AG A method of assessing the technical condition of a rotating shaft
ES2639768T3 (es) * 2012-01-30 2017-10-30 S.P.M. Instrument Ab Aparato y procedimiento para analizar la condición de una máquina con una parte rotativa
JP5541314B2 (ja) * 2012-05-29 2014-07-09 株式会社明電舎 ダイナモメータシステムの制御装置
SE537833C2 (sv) * 2012-11-13 2015-10-27 Acoem Ab System och metod för uppmätning av de relativa positionernahos en första och en andra roterande komponent i förhållandetill varandra
JP6308591B2 (ja) * 2012-12-14 2018-04-11 日本電気株式会社 監視装置、監視方法、及びプログラム
US9205560B1 (en) 2013-06-24 2015-12-08 Redwood Robotics, Inc. System and method for failure detection of a robot actuator
US9452532B2 (en) 2014-01-27 2016-09-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Robot, device and method for controlling robot, and computer-readable non-transitory recording medium
US9673685B2 (en) * 2014-04-02 2017-06-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for detection of motor vibration
ES2549652B1 (es) * 2014-04-24 2016-10-07 Alstom Transporte, S.A. Método y sistema para detectar automáticamente fallos en un eje rotatorio
US9437056B2 (en) 2014-10-09 2016-09-06 The Boeing Company Methods and apparatus for operating flight control systems of aircrafts
US9687854B2 (en) 2015-03-19 2017-06-27 Aurora Office Equipment Co., Ltd. Shanghai Shredder jam clear apparatus
US10063124B2 (en) * 2015-12-10 2018-08-28 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Shaft mounted monitor for rotating machinery
US10317275B2 (en) * 2016-01-20 2019-06-11 Simmonds Precision Products, Inc. Vibration monitoring systems
JP2017173076A (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備える風力発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3489641B1 (en) 2024-04-17
US11067496B2 (en) 2021-07-20
CA3017202A1 (en) 2019-05-27
BR102018069016B1 (pt) 2023-05-02
US20190162651A1 (en) 2019-05-30
EP3489641A1 (en) 2019-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR102018069016A2 (pt) Sistema para detectar uma falha mecânica de um eixo rotativo de um componente
EP2625103B1 (en) Actuation system for an adjustable aircraft flap and method for reconfiguring the actuation system
CN107226206B (zh) 多旋翼无人机安全降落系统及方法
US9771144B2 (en) High lift system for an aircraft, aircraft having a wing and a high lift system and method for moving a high lift surface relative to the wing of an aircraft
US8868261B2 (en) Monitoring device for an actuation system of an aircraft, actuation system and method for reconfiguring the actuation system
US20140343784A1 (en) Actuation system for flight control surface
EP3591218B1 (en) Multi-rotor wind turbine vibration damage protection
CN102278962B (zh) 用于测量风力涡轮机的转子叶片的旋转位置的方法及装置
BR102018011736A2 (pt) métodos e aparelho para um sistema de atuação de aeronave distribuído
US20100288886A1 (en) Aircraft High Lift System and Method for Determining an Operating Condition of an Aircraft High Lift System
US8925377B2 (en) Brake test arrangement
BR102018009085B1 (pt) Método para teste de um componente, e, sistema de alta elevação de uma aeronave
BRPI0620943A2 (pt) aerofólio para uma aeronave e aeronave
US11085416B2 (en) Electrical pitch control system and a method for operating at least one rotor blade and use of the system for performing the method
JP2013525191A (ja) 飛行制御アクチュエータにおける主荷重経路の破損を検出するための装置
CN110733628A (zh) 飞机的高升力系统
EP3591363A1 (en) Piezo torque tube strain gauge with piezo generator
KR20200054292A (ko) 풍력 발전 설비를 비상 모드로 작동하기 위한 방법, 및 제어기 및 풍력 발전 설비
EP3055207B1 (en) Helicopter flap angle measurement system and method
Panitsrisit et al. Sensor system for fault detection identification and accommodation of elevator of UAV
BR102019026017A2 (pt) método e sistema para monitorar uma unidade de acionamento de energia instalada em uma aeronave
BR102023007983A2 (pt) Aparelho de detecção de inclinação
WO2023274913A1 (en) Method and apparatus for conducting health monitoring during ground operation

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 19/09/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS