DE1673919B2

DE1673919B2 - Vorrichtung zum Bestimmen des mechanischen Zustandes von Maschinen

Info

Publication number: DE1673919B2
Application number: DE19681673919
Authority: DE
Inventors: Eivind Olav Tumba Soehoel (Schweden)
Original assignee: KONSULTBYRAN IKO TUMBA (SCHWEDEN) AB
Current assignee: KONSULTBYRAN IKO TUMBA (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1968-03-08
Filing date: 1968-03-08
Publication date: 1974-07-18
Also published as: DE1673919A1; DE1673919C3

Description

Die F.rfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des mechanischen Zustandes von Maschinen mit einem Meßfühler, der in der Maschine auftretende mechanische Schwingungen in elektrische Schwingungen umwandelt, mit dem Meßfühler nachgeschalteten Filterorganen, Impulsformern und einem Anzeigegerät.

Die Bestimmung des mechanischen Zustandes von Maschinen ist in der Praxis in erster Linie bei der Beurteilung des Zustandes von Maschinenlagern von Bedeutung.

Ein durch einen Fehler erzwungener Lageraustausch verursacht bei großen Maschinen zunächst durch den Produktionsausfall bedeutende Kosten. Es ist daher notwendig, daß man den Zustand der Lager fortlaufend überwachen und deren verbleibende Lebensdauer voraussagen bzw. abschätzen kann. Erst dann ist es möglich, bei bestimmten Gelegenheiten, z. B. bei aus anderen Gründen notwendigen Stillstandszeiten der Maschine. Lageraustausche durchzuführen.

Die bisherigen Methoden zur Beurteilung des Lagerzustandes sind folgende:

1. Genaue Ankunftkontrolle und Innehaltung der Lebensdauerempfehlungen der Lagerhersteller;

2. Abhorchen von Lagergeräuschen mittels Holzstift, Stethoskop od. dgl.;

3. Schwingungsmessungen.

Die erste Methode ist sicher, sie zeigt jedoch keine beginnenden Fehler an. Man legt lediglich eine statistische Erfahrung zugrunde, wobei aus Sicherheitsgründen vom Lagerhersteller die Lebensdauerempfehlungen sehr niedrig angesetzt werden. Diese Empfehlungen können vielmals überschritten werden, wobei dann jedoch ein erhöhtes Risiko hinsichtlich eines Katastrophenfchlers zu tragen ist. Die »Abhorchmethode« ist eine alte überprüfte Methode, die ein gutes Ergebnis geben kann, falls sie richtig angewandt wird. Die Bedienungsperson muß jedoch selbst Lagergeräusche von übrigen Maschinengcräuschen unterscheiden können, und das Gutachten wird selbstverständlich sehr subjek-Die Schwingungsmessungsmethode beruht darau daß man Schwingungen in den Lagergehäusen mit und analysiert. Aber auch hier handelt es sich darun daß Lagerschwingungen von übrigen Schwingunge abgetrennt werden. Es sind eine Vielzahl von Schwin gungsmeßvcrrichtungcn bekannt, die jedoch, wie di Praxis gezeigt hat, nur eine sehr begrenzte Anwend barkeit haben.

ίο So wird beispielsweise bei einem in »The Genera Radio Experimenter, Bd. :t5, No. II, November 196U beschriebenen Vibrationsmesser in üblicher Weise eh Geber verwendet, mit dem breitbandig innerhalb de: linearen Gebietes des Gebers, d. h. unterhalb der Rc sonanzfrequenz desselben gearbeitet wird. Alle Meß werte sind daher repräsentativ, d. h. sie spiegeln die Wirklichkeit wieder. Bei Auftreten eines Stoßes kanr man den gesamten Stoßverlauf messen, da es sich um einen relativ langsamen Ablauf desselben handelt. Die so Schwingungen werden in Form einer rein elastischen Ausschwingung gemessen jnd man arbeitet mit reinen harmonischen Schwingungen. Mit dem bekannten Gerät kann man keine Spitzenamplituden messen, da der Geber dem wirklichen Verlauf der zu Beginn eines Stoa5 ßes auftretenden Kompressionsfällc nicht folgen kann.

Wie im allgemeinen bekannt ist, führen Schaden im Inneren einer Maschine /u leichten, örtlich begrenzten Schlägen und Stoßen. Beispiele für derartige Schäden sind ein übermäßig großes Lagerspiel, beschädigte und fehlerhafte Lager, die Anwesenheit von Fremdstoffen in dem zur Verwendung kommenden Schmiermittel, eine unmittelbare Anlage der Welle an der Lageroberfläche von Gleitlagern, Spiel zwischen den Zähnen miteinander kämmender Zahnräder, übermäßiges Spiel zwischen den Stcuerorganen zyklisch arbeitender Maschinen usw.

Von der Bcrührungsstelle der mit Schlag laufenden Maschinenelemente geht eine starke Stoßwelle (Anfangsschwingung) mit sehr kurzer Einschwingzeit nach außen. Die Einschwingzeit und die Amplitude der Anfangsschwingungen werden entscheidend von der Schallgeschwindigkeit im Werkstoff und von der relativen Rotationsgeschwindigkeit der betreffenden Maschinenelemente bestimmt; von der Masse der Maschinenelemente sind sie somit unabhängig.

Die Anfangsschwingung verursacht im Material der Maschinenelemente eine Vielzahl verschiedener Stoßschwingungen mit verhältnismäßig hoher Frequenz. Die Amplitude, die Frequenz und der Dämpfungszyklus der Stoßschwingungen werden durch die Materialeigenschaften und die Form der Maschinenelemente bestimmt. Die Bestimmung des mechanischen Zustandes einer bestimmten Maschine, die auf der Messung der in der Maschine aultretenden Stoßschwingungen basiert, wird somit durch die Kennlinie der Maschine stark beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe man objektiv und zuverlässig den mechanischen Zustand einer sich im Betrieb befindlichen Maschine bestimmen kann, die normalerweise schwingt und Geräusche erzeugt, ohne daß diese Schwingungen und Geräuscherscheinungen irgendeine Einwirkung auf die Bestimmung beispielsweise des Lagerzustandes bzw. der Lagerkondition haben. Die Masse der verschiedenen in der Maschine enthaltenden Maschinenelemente soll ohne Einfluß auf die Zustnndsbcstinimung bzw. Zustandskontrolle sein, wobei lediglich leicht meßbare oder durch die Knn«nil·.

lion der Maschine bekannte Größen, beispielsweise die Schallgeschwindigkeit in dem verwendeten Material der Maschine und die relativen Drehgeschwindigkeiten der jeweiligen Maschinenteile, einen Einfluß auf das Meßergebnis haben dürfen, da derartige Werte von vorneherein festliegen und daner bei der endgültigen Auswertung !eicht eliminierbar sind.

Beim Umsetzen der mechanischen Schwingungen in analoge elektrische Schwingungen erzeugen die Anfangsschwingungen in dem zur Verwendung kommenden Meßfühler elektrische Stoßschwingungen. Die Frecjiienz und die Dämpfung dieser Stoßschwingungen richten sich nach der Kennlinie des Meßfühlers und stellen somit bekannte physikalische Größen dar.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I genannten Merkmale gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nur die der Resonanzfrequenz des Meßfühlers entsprechenden Impulse angezeigt, so daß sich durch die Maßnahmen:

1. Meßwertaufnehmer gibt praktisch nur die Resonanzfrequenz ab,

2. die nachgeschaiteten Füterorgane sind auf diese Resonanzfrequenz abgestimmt,

eine äußerst große Frequenzselektivität ergibt, was »5 praktisch dazu führt, daß nur hochfrequente Schwingungen, die Stoßen entsprechen, angeregt werden. Diese Stöße haben im Vergleich zu den Eigenschwingungen der zu untersuchenden Maschine, insbesondere bezogen auf deren niedere Ordnungen, einen hochfrequenten Charakter, so daß z. B. Biegeschwingungen keinen Einfluß auf das Meßergebnis ausüben.

Bekannte Dämpfungsanpassungen wirken nicht derart selektiv, da es bisher allgemein üblich war. die Aufnehmer gerade so auszubilden, daß deren Frequenzcharakterislik über einen großen Frequenzbereich konstant ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Die Erfindung nutzt demnach die an sich bekannte Tatsache aus, daß ein mit seiner Resonanzfrequenz schwingendes System, dem ein auf diese Resonanzfrequenz abgestimmtes Filter zugeordnet ist, ein äußerst schnialbandiges Übertragungsverhalten — hinsichtlich der Frequenz — aufweist, wodurch eine hohe Empfindlichkeit in diesem Frequenzbereich erzielt wird. Diese Erscheinung wird beispielsweise bei einer Vorrichtung gemäß der DT-AS I 250 138 dazu ausgenutzt, Gradienten statischer Kraftfelder, wie z. B. des Schwerefeldes der Erde, zu messen, denn bei der in dieser Druckschrift beschriebenen Vorrichtung wird ein Körper mit einer derartigen Drehzahl in Rotation versetzt, daß ein ausgewählter Schweregradient diesen zu Resonanzschwingungen veranlaßt, die, bevor eine entsprechende Anzeige erfolgt, als elektrische Signale einen schmalbandigen, d. h. frequenzselektiven Verstärker passieren.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Bestimmen des mechanisehen Zustandes von Maschinen,

Fig. 2a¹² die Baugruppen der Vorrichtung nacn Fig.! für die Abtrennung, Feststellung und analoge Umwandlung der Stoßschwingungen,

F i g. 2b die Formen der an bestimmten Stellen der genannten Vorrichtung (F i g. 2a^{1 2}) auftretenden Signale.

F i g. 3a ein Gerät zum Bestimmen der Erscheinungsfrequenz der Stoßschwingungen als Funktion ihrer Größe,

F i g. 3b die Form des an bestimmten Stellen des Gerätes nach F i g. 3a auftretenden Signals,

F i g. 4a ein Gerät zum Messen der maximalen Größe der Stoßschwingungen während einer bestimmten Zeitspanne,

F i g. 4b die Form des an bestimmten Stellen des Gerätes nach F i g. 4a auftretenden Signals,

F i g. 5a ein Gerät zum Bestimmen der Stoßschwingungen zu einem beliebigen Zeitpunkt im Arbeitszyklus der Maschine und

F i g. 5b die Form des an bestimmten Stellen des Gerätes nach F i g. 5a auftretenden Signals.

Die F i g. 1 zeigt das Schaltdiagramm einer Vorrichtung zum Bestimmen des mechanischen Zustandes von Maschinen und zur Auswertung der Stoßschwingungen, die bei der Umsetzung mechanischer Schwingungen in analoge elektrische Schwingungen im Meßfühler erzeugt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geht die Umsetzung mittels eines piezoelektrischen Beschleunigungsmessers mit einer Resonanzfrequenz zwischen 30 und 40 kHz vor sich. Die aus dem Beschleunigungsmesser abgehenden Signale werden über die Eingangsklemmc A dem Gerät 200 für die Frcqucnzabtrennung und Feststellung der individuellen Stoßschwingungen zugeleitet. Die individuellen Stoßschwingungen werden darauf zu Einheitsimpulsen integriert, deren Amplituden dem Energieanteil der Stoßschwingungen proportional sind. Vor dem Verlassen des Gerätes 200 werden die Einheitsimpulse in Impulse mit logarithmischen Amplitudenfunktionen umgesetzt.

Die logarithmischen Einheitsimpulse gehen von der Au>gangsklemnie ödes Gerätes 200 zu dem Meß- und Analysengerät 300 oder aber zum Meßgerät 400, und zwar entweder unmittelbar über den Schalter 101 oder aber über das Steuergerät 500. Das Gerät 300 dient zusammen mit dem Anzeigeinstrument 103 dem Messen der Erscheinungsfrequenz der Einheitsimpulse, wenn diese einen bestimmten Pegel überschreiten. Außerdem kann das Gerät 300, da es mechanisch mit dem Schreiber 113 verbunden ist, dazu verwendet werden, die aufgezeichnete Erscheinungsfrequenz der Einheitsimpulse als Funktion der Amplitude zu analysieren. Das Gerät 400 dient zusammen mit dem Anzeigeinstrument 105 oder dem Schreiber 115 zum Messen der maximalen Amplitude der Einheitsimpulse innerhalb einer bestimmten Zeitspanne. Das Steuergerät 500 hat die Aufgabe, mit Hilfe von Synchronisierungsimpulsen, die von dem zu messenden Objekt zur Eingangsklcmme L gehen, die Einheitsimpulse in bestimmten Zeitspannen während des Arbeitszyklus der Maschine abzutrennen. Außerdem kann das Gerät 500 dazu verwendet werden, unter Zuhilfenahme einer mechanischen Verbindung mit dem Schreiber 115 die maximale Amplitude der Impulse als Funktion des Arbeitszyklus der Maschine zu analysieren.

Die F i g. 2a¹² zeigt das Gerät 200 unter Verdeutlichung, von Einzelheiten seines Aufbaues. Angefangen mit der Eingangsklemme A enthält das Gerät einen Mtßverslärkcr, der als Ladungsverstärkerkreis ausgebildet ist und aus dem Arbeitsverstärker 201, dem Kondensator 202 und dem Widerstand 203 zum Stabilisieren des Pegels besteht. Das Signal geht von dem Meßverslärker zu Filicrorganen in Form einer Hochlrequenzsiebkette, die sich aus dem Arbeitsverstärker 204, ilen Kondensatoren 205, 206, 207 und den Widerständen 208 und 209 zusammensetzt. Danach wird das Si-

gnal über den Spannungsteiler 210 verzweigt und gelangt durch den Eingangswiderstand 211 in einen Vergleichsstromkreis, zu dem der Arbeitsverstärker 212. die Grenzdiode 213, der Widerstund 214 und der Kondensator 215 gehören. Von dem Vcrglcichsstromkreis geht das Signal zu dem Differenzverstärker 217 und dem Impulsdehnungskreis 218. Aus dem Impulsdehnungskreis wird das Signal über den Widerstand 219 zusammen mit dem über den Widerstand 220 herangeführten konstanten Strom in einen Integrierkreis eingeleitet, der aus dem Arbeitsverstärker 221 dem Kondensator 222 und der Diode 223 besteht. Der Integrierkreis ist seinerseits in Rückkopplung an den positiven Eingang des Diffcrenlialversiärkcrs 217 und über den Widersland 216 an den positiven Eingang des Vergleichsstromkreises angeschlossen.

Das Signal wird vom Spannungsteiler 210 aus. ferner über den Eingangswiderstand 224 in einen Pegclstcuerkrcis eingeleitet, der aus dem Arbeitsverstärker 225 und dem Widerstand 226 besteht. Aus dem Pegelsteuerkrcis geht das Signal durch den Eingangswiderstand 227 zu einem Präzisionsgleichrichter, der sich aus dem Arbciuvtrstärker 228. dem Widerstand 229 sowie den Dioden 230 und 231 zusammensetzt. Von dem Präzisionsgleichrichter läuft das Signal über den Eingangswiderstand 232 zu einem Signal-Iniegricrkreis mit dem Arbeitsverstärker 233 und dem Kondensator 234. Bevor das Signal an die Ausgangsklcnimc ß gelangt, durchläuft es einen logarithmisch ;n Stromkreis, zu dem der Eingangswiderstand 235. der Arbeitsverstärker 236 und die logarithniischc Rückkopplung 237 gehören. Vom Ausgang des dem Integrierkreis zugeordneten Verstärkers 233 wird das Signal über einen Dämpfungssimulator dem positiven Eingang des Verstärkers ??5 für die Pegclstcuerung zugeführt. Zu dem Dämp fungssimulator gehören der Eingangswiderstand 238. der Arbeitsverstärker 239. die Widerstände 240. 241. 242 und der Kondensator 243. Zwischen den Ausgängen des Verstärkers 225 für die Pegclstcuerung und dem Verstärker 233 des Integrierkreises befindet sich ein Vergleichsstromkrcis. in welchem die Eingangswidcrsiände 244 und 245. der Arbeitsverstärker 246. die Grenzdioden 247. der Widerstand 248 und der Kondensalor 249 liegen. Vom Ausgang des Vergleichpreises geht das Signal zum Differenzverstärker 250 und weiter zu dem Impulsdehnungskreis 251. Die von dem Impulsdehnungskreis abgehenden Impulse steuern wiederum den Transistor 252 mit Nulleinstellung und den Impedanzsteuertransistor 253.

In F i g. 2a^{1 2} erscheinen an einigen Stellen die Bezugsziffern 1. 2. 3, 4 und 5. Aus F i g. 2b geht die Form hervor, welche die Signale an diesen Stellen haben.

Die F i g. 3a zeigt schemalisch ein Gerät zum Messen der Erscheinungsfrequenz der Stoßschwingungen, wenn deren Größe eine bestimmte Grenze überschreitet. Angefangen mit der Eingangsklemme Fernhält das Cjerät 300 einen Vergleichsstromkreis mit dem Eingangswiderstand 301. dem Arbeitsverstärker 302 und den Grenzdioden 303. Das Signal geht vom Ausgang des Vcrgleichsstromkreises zum Differenzverstärker 304 und wird in den Auslöser am Eingang des monosiahilcn Flipflop 305 eingeleitet. Aus dem monostabilcn Flipflop gehen die Impulse in einen Integrierkreis, zu dem der Eingangswiderstand 306. der Arbeitsverstärker 307. der Kondensator 308 und der logarithniischc Riickkopplungskrcis 309 gehören. Der Integrierkreis ist tiber die Ausgangsklemme K mit dem An/cigeinstrumenl 103 oder auch ,mit dem Schreiber 113 verbunden.

Die positiven Eingänge des Verstärkers 302 des Ver gleichskreiscs und des Differcntialverstärkcrs 304 ha ben Verbindung mit dem Spannungsteiler 310. Dc Spannungsteiler wiederum kann durch den Schreibe 113 mechanisch gesteuert werden.

In F i g. 3a sind einige Stellen mit den Bczugs/iffcn 5. 6, 7, 8 versehen. Die F i g. 3b zeigt die Formen, wcl ehe die Signale an diesen Stellen haben.

Die I" i g. 4a zeigt ein Gerät zum Messen der ma\i malen Größe der Stoßschwingungen während einer be stimmten Zeitspanne. Ausgehend von der Eingangs klemme I enthält das Gerät 400 einen Vcrglcichskrei) mit dem Eingangswidcrstand 401, dem Arbeitsverstär ker 402 und den Grenzdioden 403. Das Signal geht vor dem Vergleichskrcis zu dem Differenzverstärker 404 und dem Impiilsgcstalter 405. Von dem Impulsgcsialtei wird das Signal über den Eingangswiderstand 406 ir einen liiii/grierkreis eingeleitet, der sich aus dem Ar bcitsvcrstärker 407. dem Kondensator 408. dem veränderbaren Widerstand 409 und dem Schaller 410 mit Nullcinstellung zusammensetzt. Vom Ausgang des Integrierkreises geht das Signal über die Ausgangsklcnimc M zum Anzeigcinslrument 105 oder zum Hebclschreibcr 115. Vom Ausgang des Integrierkreises wird da·· Signal zu den positiven Eingängen des dem Vergleichs kreis zugeordneten Verstärkers 402 und des Diffcrentialvcrstärkcrs 404 zurückgclcitet.

In F i g. 4a sind einige Stellen mit 5. 9, 10. 11 bezeichnet. Die Formen der Signale an diesen Stellen sind in F i g. 4b u iedcrgegcbcn.

Die I i g. 5a zeigt ein Gerät 500 zum Abtrennen der .Stoßschwingungen während einer bestimmten Zeitspanne des Arbeitszyklus der Maschine. Das Signal wird vom Haupigcrät 200 entweder iibcr den Schalter 101 zugeleitet, oder es geht unmittelbar oder über das Gerät 500 zum Gerät 400. Ausgehend von der Eingangsklemme G enthält das Gerät 500 einen Signalauswertckreis. der aus dem Widerstand 501, dem Felde! feklirnnsisior 502 und dem Arbeitsverstärker 503 mit direkter Rückkopplung besteht. Das ausgewertete Signal läuft vom Ausgang des Verstärkers 503 zur Ausgangsklemme //. Die .Synchronisierimpulse werden von der Eingangsklemme L dem Sägczahn-Impulsgcncralur 504 zugeleitet. Das Signal geht von dem Sägezahn-Impulsgenerator über den Eingangswiderstand 505 in einen Vergleichpreis, der sich aus dem Arbeitsverstärker 506 und den Grenzdioden 507 zusammensetzt. Danach durchläuft das Signal den Differenzverstärker 508 und das monostabile Flipflop 509. Das monostabile Flipllop steuert wiederum den Auswertetransistor 502. Die positiven Eingänge des Verstärkers 506 und des Diffcrcntialverstärkers 508 sind mit dem Spannungsteiler 510 verbunden. Der Spannungsteiler 510 kann durch den Hebelschreiber 115 mechanisch gesteuert werden.

In Fig. 5a sind einige Stellen mit den Bczugs/iffcrn 5. 12. 13. 14. 15. 16 und 17 bezeichnet. Die F i g. 5b gibt die Formen wieder, welche die Signale an diesen Stellen haben.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Bestimmen des mechanischen Zustandcs von Maschinen im einzelnen beschrieben.

I.in Meßfühler in Form eines piezoelektrischen Beschleunigungsmessers mit einer Resonanzfrequenz von 30 bis 40 kHz setzt die mechanischen Schwingungen in analoge elektrische Schwingungen um. Während des Umsct/cns gehen von den Stellen, an denen Schläge auftreten, anfängliche Stoßwellen aus. die in dem MeIis\stein des Beschleunigungsmessers in dessen Reson-

an/freq'.ienzbereich mechanische Sloßsehwingungen hervorrufen. Diese mechanischen Stoßschw ingungen bilden diinnch einen Teil des elektrischen Schwingungsbildcs. das von dem Beschleunigungsmesser ausgeht und über tie l'ingangsklcmme A (F i g. 2a') des Hauptgcrätcs 200 dem aus den Bauteilen 201. 202 und bestehenden l.adiingsvcrstärkcrkreis /ugeleilet wird. Danach geht das Signal durch die Hochfrequenzsiebkelie mit den Bauteilen 204. 205. 20b. 207, 208 und 209. Die Trennfrequen/ der Hochfrequen/siebkctte ist auf 3OkHz eingestellt; das gefilterte Signal enthalt daher im wesentlichen diejenigen elektrischen Stoßsehwingungen, die den im Beschleunigungsmesser auftretenden mechanischen Stoßschwingungen analog sind.

legrierkreis (Bauteile 232. 233 und 234) integriert. Da nach wird das Signal vom Ausgang des Integrierkreise über den Dämpfungssimulator (Bauteile 238. 239. 24( 241. 242 und 243) dem positiven Eingang des Verstat kcrs 225 für die Pegelsteuerung zugeleitet; ferner is Vorsorge getroffen, daß der Integrierkreis 232. 233 um 234 nur dann wirksam wird, wenn die Steuerimpuls! vom Impiilsdehnungskreis 251 den Feldcffekttransisto 252 geschlossen halten. Die vom Impulsdehnungskrei 251 ausgehenden Impulse steuern gleichzeitig dei Feldeffekttransistor 253, welcher wiederum die Rück kopplungsimpedanz 240. 24I₁ 242 und 243 im Dämp fungssimuiator steuert. Das Signal erhält am Ausganj des i'cgelsteucrkreises die Signalform 3 und am Aus

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Infolge der hochfrequenten mechanischen Schwin- 15 gang des Dämpfungssimulators die Signalform 4. Die:

---·■"■■ führt am Ausgang des Integrierkreises 232.233 und 23'

zu Impulsen, deren Amplituden proportional sind einei Teilintegration der beiden ersten oder drei ersten hai ben Zyklen in den individuellen Stoßschwingungen, de ren Amplituden gemäß der Signalform 5 den Pegel vor 95 bis 100 % überschreiten.

Mit Hilfe des beschriebenen Dämpfungssimulator! ist es ferner möglich, die individuellen Sloßschwingungen abzutrennen, obgleich diese, wie aus den Signalfor· men 1, 3, 4 und 5 hervorgeht, in gewissem Umfang ineinander übergehen. Bevor die Impulse aus dem Integrierkreis 232, 233 und 234 zur Ausgangsklemme ί weggcleitet werden, werden sie mittels des Arbeitsverstärkers 236. des Widerstandes 235 und der logarithmischen Rückkopplung 237 in logarithmisch^· Amplitudenfunktionen umgesetzt.

In dem in F-" i g. 3a dargestellten Gerat 300 für die Analyse der I^:.rscheinungsfrcqucnz der Stoßschwingun gen als I unktion ihrer Größe werden die lOgarithmi sehen, integrierten Impulse vom Hauptgerat 200 aus an die l'ingangsklcmmc Fherangeführt. Die Signale haben hier die form 5 (I' 1 g. 3b). Das Signal geht darauf von der Fingangsklcmme über den Widerstand 30t /um Vergleichskreis (Bauteile 302 und 303). Der positive Eingang des Vergleichpreises wird durch den Spannungsteiler 310 gesteuert. Am Ausgang des Vergleichs kreises erhält man dann einen negativen Impuls (Signalform 7) für jeden Lingangsimpuls. der den eingestellten Pegel. Signalform 6. des Spannungsteilers 310 überschreitet Die Impulse werden im Differentials er stärker 304 weiter verstärkt und in den Ausloser am Hingang des mouosiabilen llipflops 305 cingcicitei Die Impulse. Signalform 8. die man im monostabiien !lip flop bei konstanter Amplitude und Schwingungsdauer erhält, werden darauf über den Widersland 306 .in den Integrierkreis (Bauteile 307 und 308) weitergegeben, welcher wiederum über den loganihmischen Riickkopplungskrcis 309 in Rückkopplung geschaltet ist. Durch diese Anordnung erhält man an der Ausgangsklenime K ein Signal bei einem .Spannungspegel, welcher dem Logarithmus der mittleren Anzahl pro Zeiteinheit oberhalb des gewählten Stcuerpegcls /ugcfnhrter Impulse proportional ist. Die Erschcinungsfrcquen/ kann ihrerseits am Anzeigeinstrument 103 abgelesen oder mittels des Hcbclschrcibers 113 registriert werden. Zur Analyse der Amplitudenverteilung kann der Spannungsteiler }10 vom Hebclschrciber 113 mechanisch gesteuert weiden.

In dem in F^: i g. 4a dargestellten Gerät zum Messen tier Ma\i"ialgrößc der Stoßschwingungen während einer bestimmten Zeitspanne werden die vom Hauptgerat 200 zugeleiteten Impulse. .Sign.ilform 5. der l.ingaiiL'-klemnu· ! /uci ίίηί. D,ι·, .-,ignal läuft danach über

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guiigen in der Maschine einerseits und den kleinen .Stoßschwingungen mit großer Erscheinungsfrequenz im Beschleunigungsmesser andererseits bildet sieh bei der Resonanzfrequenz eine kontinuierliche Schwingung mit verhältnismäßig kleinen Amplituden. Da es »o Schwierigkeiten bereitet, die individuellen Sloßsehwingungen aus dem kontinuierlichen Schwingungsbild herauszutrennen, wird die Wirkung der kontinuierlichen Schwingungen mittels eines Diskriminatorsystcms ausgeschaltet. Die Funktion des Diskriminatorsyslcms ba- «5 siert auf de n Pegel 95 bis 100 %. den die Amplituden in dem gefilterten Signal erreichen. Der Pegel wird hierbei als Be/ugsgröße verwendet, wenn diejenigen Stoßschw ingungen abgetrennt werden, deren Amplituden den Pege' überschreiten. Der Pegel wird mittels eines Verglcichskreises gemessen (Bauteile 211. 212. 213. 214. 2l5und 2161.Die crhaltenenlmpulsewerden im Differentiaherstärkcr 217 verstärkt und in dem Impiilsdehnungskreis 218 in negative Impulse gedehnt, deren kleinste Länge 00 000 = 33.3 Mikrosekunden ausmacht.

Die gedehnten Impulse laufen über den Widerstand zusammen mit dem vom Widerstand 220 zugelühricn positiven Strom zum Integrierkieis (Bauteile 221, und 223). dessen Ausgang wiederum zum positiven Eingang des Differentialverstärkcrs 217 zurückgelcitet ist. Bei einem Signal mit cner I requcnz /wischen 30 und 40 kll/. Signalform I. erzieh man am Ausgang des Imegnerkieises einen Pegel, welcher dem Pegel von 95 bis (Ό "·. entspricht, den die positiven Amplituden. Si .L'n.iilnrm 2. erreichen. Dieses Pcgelsignal wird an einen /weiten Vergleichskreis (Bauteile 244. 245, 246. 247. 248 •Jini 249) weitergegeben und dort mit dem Signal verglichen, das von der Siebkettc über den Pegelsteuer kreis (Bauteile 225. 226 und 227) ankommt

Dor Verpleiehskrois erzeugt nunmehr jedes M:i! ■ iami negative Impulse, wenn die Amplituden vom Pei-'clsteuerkreis den zuvor erwähnten Pegel von 95 bis :00"ii überschreiten. Die Impulse von dem Vergleichskreis vverden in dem Differentialverstarker 250 weiter verstärkt und in dem Impiilsdehnungskreis auf eine Mindestlange von 33.3 Mikrosekunden gedehnt. Fur eine Stol.Uch'A ingting von 30 bis 40 kHz wird auf diese V\ eise von dem Impiilsdehnungskreis ein kontinuierlicher Impuls erzeugt, vorausgesetzt, daß die Amplitude der Stoßschwingungen am Ausgang des Pcgelstcucrkreises den Pegel von 95 bis 100 '"" übersteigt. Die Verwendung dieser Impulse zur Steuerung der übrigen Funktionen ist weiter unten beschrieben.

D;is Signal wird vom Ausgang de· Pegclstetierkrei-■es über den Widerstand 227 dem Pra/isionsgleichrichv (Bauteile 228 229. 230 und 2iI "!geleitet. Da- jus .li'tn (ilen hrch:··¹ .i;r :'"etenil·.- ^v ■■ '■·. u π; ιίιη·::ι Ii:-

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d

den Eingangswidersland 402 zum Vergleiehskrcis (Hauteile 402 und 403). Die aus dem Vergleichskreis austretenden Impulse, Signalform 10, werden im Differcmialverstärker 404 verstärkt und im Impulsgestaller 405 in negative Impulse, .Signalform II, umgesetzt. Vom Impulsgestalter werden die Impulse über den Widersland 406 zum Integrierkreis (Bauteile 407 und 408) weitergeleitet, dessen Ausgang, Signalform 9, wiederum zum positiven Eingang des Vergleichskreises zunickgeleitet ist. Der Spannungsteiler 409 dient dem Ausgleich der Wirkung des Integrierkreises, der Schalter 410 der Steuerung der ausgewählten Zeitspanne und der Nullstellung des Integrierkreises. Dies führt dazu, daß man an der Ausgangsklemme M eine Spannung erhält, deren Größe gleich ist der maximalen Amplitude der während der gewählten Zeitspanne zugefüh.'ten Impulse. Die Größe der Amplitude kann wiederum auf dem Anzeigeinstrument 105 abgelesen oder vom Hebelschreiber 115 registriert werden.

In dem in Fig. 5a dargestellten Gerät 500 zum Abtrennen der Stoßschwingungen in bestimmten Zeitspannen im Arbeitszyklus der Maschine werden die vom Hauptgerät 200 zugeführten Impulse, Signalform 5, über den Schalter 101 dem einzelnen Eingang C des Gerätes 500 zugeleitet. Das Signal durchläuft darauf einen Signalauswerlekreis, zu dem der Widerstand 501, der Feldeffekttransistor 502 und der Arbeitsverstärkcr 503 mit direkter Rückkopplung gehören, und geht zur Ausgangsklemme H. Das Signal kann nur dann hindurchgehen, wenn der Feldeffekttransistor 502 geschlossen ist.

Von der Maschine werden Synchronisierimpulsc (/. B. mittels einer Fotozelle) über die F.ingangsklemmc /. an den synchronisierbaren Sägezahn-Generator 504, Signalarm 13, gegeben, um den Signalaiiswerickreis zu steuern. Die synchronisierte Sägezahnspannung, Signalform 14. wird danach über den Widerstand 505 einem Verglcichskreis (Baineile 506 und 507) zugeleitei. Der positive Eingang des Vergleichskreises wird durch

ίο den Spannungsteiler 510, Signalform 15, gesteuert. Am Ausgang des Vergleichskreises erhält man danach Signale, die sich immer dann andern, wenn die Sägezahnspannung durch den auf dem Spannungsteiler, Signalform 16, eingestellten Pegel hindurchgeht. Diese Impulse werden im Differentialverslärker 508 weiter verstärkt und dem Auslöser am Eingang des monostabilen Flipflops 509 zugeleitet. Die aus dem monostabilen Flipflop austretenden Impulse, Signalform 17, steuern dann den Feldeffekttransistor 502 und somit den Si-

ao gnalauswertekreis, so daß nur diejenigen Abschnitte des aus dem Gerät 200 abgehenden Signals, die mit dem gewühlten Zeitpunkt im Arbeitszyklus übereinstimmen, hindurchgehen können (Signalform 12). Die Impulse, welche in dieser Weise das Gerät 500 passie-

ren, können danach mittels des weiter oben beschriebe nen Gerätes 400 gemessen und vom Hebclschreiber 115 registriert werden. Der Spannungsteiler 510 kanu vom Hebelschreiber 115 mechanisch gesteuert werden·. dies dient dem Zweck, eine Analyse eines vollständigen

Arbeitszyklus der Maschine durchzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen des mechanischen Zustandes von Maschinen mit einem Meßfühler, der in der Maschine auftretende mechanische Schwingungen in elektrische Schwingungen umwandelt, mit dem Meßfühler nachgeschalteten Filterorganen, Impulsformer!! und einem Anzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler die Filterorgane (204 bis 209) mit den in seinem Resonanzbereich liegenden elektrischen Schwingungen speist, und daß die Filterorgane einen der Resonanzfrequenz des Meßfühlers entsprechenden Durchlaßbereich aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Filterorganen (204 bis 209) über einen durch Steuerungsimpulse wirksam werdenden Integrierkreis (232, 233, 234) ein sich teilweise überlappende Stoßschwingungen (1, 3, 4, 5 in Fig.2b) abtrennbar machender Dämpfungssimulator (238 bis 243) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Verstärkers (225) zur Pegelsteuerung in Verbindung steht.

tiv.