DE2152850A1

DE2152850A1 - Feststellung verteilter Defekte in Zahnradanordnungen

Info

Publication number: DE2152850A1
Application number: DE19712152850
Authority: DE
Inventors: Björn; Darrel Bernard; Schenectady N.Y. Weichbrodt (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-10-30
Filing date: 1971-10-23
Publication date: 1972-05-04
Also published as: GB1369050A; FR2110121A5; US3712130A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur frühzeitigen Feststellung von verteilten Defekten in den Zahnradelementen einer Zahnradanordnung oder
einem Getriebe.

Zahnradübertragungen, wie sie beispielsweise in Strahltriebwerken und Helikoptern verwendet werden, sind im allgemeinen sehr komplex und enthalten eine große Anzahl Zahnräder. Aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit und des leichten Gewichtes fallen derartige Übertragungen häufig schnell aus, wenn sich ein Defekt zu entwickeln begonnen hat. Defekte können örtlichen Charakter haben und beispielsweise in Form von Rissen in den Zahnradzähnen, Dauerbruch oder Einkerbung der Zähne vorliegen. Die Defekte können aber auch verteilter Natur sein.

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Zu Defekten dieser Art gehören die falsche Ausrichtung von Zahnradelementen, Exzentrizität der Zahnradelemente, übermäßige Abnutzung der Lagerstütze für die Zahnradelemente und ungleiche Abnutzung der Zahnräder. Es ist von primärer Wichtigkeit, derartige Fehler frühzeitig festzustellen, ohne den normalen Betrieb der Zahnradübertragung zu unterbrechen. Zu den herkömmlichen Verfahren zur Überwachung des Zustandes der Zahnradübertragung gehört die Überwachung des Öldruckes und der Verunreinigung, der Temperatur der Lagerelemente der Zahnräder, die Messung der Gesamtvibra— ρ tion und die Messung von Leistungsparametern der Übertragung, wie z.Bο das Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangsdrehmoment« Ein Problem bei diesen herkömmlichen Verfahren besteht darin, daß sie den Defekt gewöhnlich zu spät feststellen, d.h. nachdem ein Bruch oder eine Zerstörung aufgetreten ist.

In einer anderen Anmeldung der Anmelderin ist bereits ein System für eine Bestimmung eines beginnenden Fehlers durch die Peststellung von Defekten lokalen Charakters offenbart worden. Die vorliegende Erfindung ist auf ein System zur Bestimmung eines beginnenden Fehlers in Zahnradübertragungen

^ durch die Feststellung von Defekten verteilten Charakters

™ gerichtet«

Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Verarbeitung von Vibrationssignalen zu schaffen, die extern von der Zahnradanordnung abgeleitet werden, um eine Information über die Existenz, den Charakter und das Ausmaß verteilter zahnraddefekte zu liefern»

Weiterhin beinhaltet die Erfindung eine Vibrationsverarbeitungseinrichtung, die leicht automatisiert werden kann, um eine automatische Überwachung von Zahnradanordnungen für die Feststellung einer beginnenden Zerstörung von Zahnrädern zu bilden.

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Diese Aufgaben werden bei der Feststelltang eines verteilten Defektes in einem Zahnrad von einem in Eingriff stehenden Zahnradpaar erfindungsgemäß dadurch, gelöst, daß Vibrationen der Zahnradanordnung während des Betriebes der Zahnräder abgetastet und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Es sind Mittel vorgesehen, um von dem elektrischen Signal ein zweites signal mit einer Periode abzuleiten, die gleich der Periode ist, in der die Zahnräder miteinander in Eingriff stehen. Der Defekt erzeugt eine Modulation in der Amplitude des zweiten Signales· Die Modulationsperiode ist gleich oder ein Untervielfaches der Rotationsperiode des einen Zahnrades, und die Amplitude der Modulation entspricht dem Ausmaß des Defektes. Ferner sind Mittel zur Demodulation des zweiten Signales und zur Ableitung eines dritten Signales vorgesehen, das der Modulation des zweiten Signales entspricht. Demzufolge gibt das Auftreten des dritten Signales die Existenz eines verteilten Defektes an. Die Frequenz oder Periode des dritten Signales gibt den Charakter des Fehlers und die Amplitude sein Ausmaß an.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnungen eines Ausführungsbeispieles beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Schnittes durch eine typische Übertragung für ein Strahltriebwerk und zeigt zahlreiche ineinander eingreifende Zahnräder.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung und zeigt ein typisches Vibrationssignal eines Paares miteinander in Eingriff stehender Zahnräder gemäß Fig. 1, die keine verteilten Defekte aufweisen.

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Pig. 3 ist eine Schnittdarstellung eines Zahnradpaares der

Übertragung gemäß Fig. 1, die miteinander in Eingriff stellen und von denen ein Zahnrad mit einem verteilten Defekt in Form eines übermäßig abgenutzten Stützlagers dargestellt ist, das eine exzentrische Rotation des Zahnrades verursacht.

Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung eines Paares miteinander in Eingriff stehender Zähne, und zwar jeweils ein Zahn von jedem der in Fig. 3 gezeigten Zahnräder,

) und zeigt die Art und Weise, in der ein Eingriffs

zyklus Vibrationen erzeugt, die zu einer Modulation des Vibrationssignales der Zahnräder führen.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung des Vibrationssignales des in Fig. 3 dargestellten Zahnradpaares und zeigt die Modulation der Einhüllenden des Vibrationssignales infolge des verteilten Defektes.

Fig. 6 ist ein teilweise in schematischer Form dargestelltes Blockdiagramm und zeigt die Vorrichtung zur Abtastung und Verarbeitung der Vibrationen von der Zahnradübertragung gemäß Fig. 1, um eine Anzeige bezüglich der " Existenz eines verteilten Defektes in irgendeinem

Paar der in der Übertragung in Eingriff stehenden Zahnräder zu erhalten.

Fig. 1 zeigt eine Zahnradübertragung 10, wie sie z.B. in einem Strahltriebwerk verwendet wird. Jeder der innerhalb des Übertragungsgehäuses dargestellten kreisförmigen Umrisse stellt ein zahnrad dar. Konzentrische Kreise stellen Zahnräder dar, die eine gemeinsame Anordnung bilden und zusammen rotieren. Die Kontaktbereiche der Kreise zeigen die Bereiche an, an denen die zähne der Zahnräder miteinander in Eingriff stehen. Das Zahnrad 11 stellt das von dem Triebwerk angetriebene Antriebszahnrad dar. Die anderen Zahnräder

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sorgen für die Übertragung der Leistung auf verschiedene Komponenten des Strahltriebwerkes, wie z.B. die Hydraulikpumpe, Spülpumpe, Schmierungspumpe, Brennstoffpumpe usw. Die durch die Übertragung erzeugten Vibrationen sind komplex und enthalten viele Frequenzen, von denen einige recht nahe beieinander liegen. Das Zahnrad 12 für die Schmierungspumpe und das antreibende Zwischenzahnrad 13 sind speziell bezeichnet, da auf sie bei der Erläuterung der Erfindung speziell Bezug genommen wird. Ein Sensor 14, der ein Beschleunigungsmeter sein kann, ist mit dem Transmissionsgehäuse verbunden, um die darin erzeugten Vibrationen abzutasten und diese in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Ein Tachometer 15 ist ebenfalls mit dem Antriebszahnrad mechanisch gekoppelt, um ein Drehzahl-Bezugssignal zu liefern, das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in noch zu beschreibender weise verwendet wird·

Vor einer Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Feststellung von verteilten Zahnraddefekten wird der Effekt eines verteilten Zahnraddefektes auf das durch das Zahnradpaar erzeugte Vibrationssignal erläutert, und erst daran anschließend wird das bestimmte Verfahren und die Vorrichtung zur Ableitung der Signale für die Feststellung des Zahnraddefektes beschrieben. Fig. 2 zeigt das charakteristische Vibrationssignal, das durch das Ineinandergreifen irgendeines Zahnradpaares erzeugt wird. Lediglich zu Darstellungszwecken sind das Zahnrad 12 der Schmierungspumpe und das Zwischenzahnrad 13 der Kraftübertragung des Strahltriebwerkes ausgewählt. Wenn diese Zahnräder richtig mit konstanter Drehzahl und Last betrieben werden, erzeugen sie ein Vibrationssignal, das periodisch ist mit der Frequenz des Ineinandergreifens ihrer Zähne, d.h. alle Kämmvorgänge sind ähnlich. Demzufolge hat das durch ein derartiges Paar guter Zahnräder erzeugte Vibrationssignal zwei HauptCharakteristiken. Das Signal ist periodisch mit der

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Eingriffs- oder Kämmfrequenz und hat für alle Eingriffsperioden oder Zyklen die gleiche charakteristische Weilenform. Die zwei Charakteristiken sind in der Kurve 16 gemäß Fig. 2 dargestellt, die eine graphische Darstellung zahlreicher aufeinanderfolgender Zyklen der charakteristischen Kämmzykluswelle ist und deren Amplitude als eine Funktion der Zeit zeigt. Die Wiederholungsgeschwindigkeit, die der Eingriffsperiode T reziprok ist, ist einfach zu berechnen, wenn einmal die Geometrie der Zahnräder und die Drehzahlen der Zahnräder bekannt sind. Die charakteristische Wellenform eines Eingriffszyklus ist abhängig von dem Zahnradprofil, der übertragenen Last, der Drehzahl des Zahnrades und des Übertragungspfades zwischen dem Zahnrad und dem Sensor, der die Vibration abtastet. Die Kurve in Fig. 2 stellt aufeinanderfolgende Zyklen der reinen charakteristischen Wellenform eines Eingriffszyklus dar, der von Hintergrundgeräuschen und anderen Signalen von anderen Zahnrädern frei ist· Die Art und Weise, in der das charakteristische Vibrationssignal von dem Gesaatvibrationssignal getrennt werden kann, wird später in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben.

Fig. 3 zeigt das Zahnrad 12 der Schmierungspumpe und das Zwischenzahnrad 13· Das Zahnrad 12 hat einen Defekt, der das Zahnrad 12 ein wenig aus seiner Mitte verschiebt, wie es z.B. der Fall ist, wenn das Lager 17 in der Zahnradmitte übermäßig abgenutzt ist. Da sich die zwei Zahnräder 12 und 13 drehen und miteinander in Eingriff stehen, führt die Exzentrizität des Zahnrades 12 zu einer oszillierenden Veränderung des Abstandes zwischen den zwei Zahnradmitten, d.h. die Zähne des Zahnrades 12 bewegen sich während der einen Umdrehungshälfte des Zahnrades 12 näher an die Zähne des Zahnrades 13 heran und bewegen sich dann während der anderen Hälfte der Umdrehung des Zahnrades 12 von den Zähnen des Zahnrades 13 weg. Dieser Effekt bewirkt eine Schwingung des

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in Fig. 4 gezeigten Abstandes a entlang der Mittellinie 18 der Zahnräder 12 und 13. Die Amplitude von Spitze zu Spitze der Schwingung des Abstandes a ist gleich der doppelten Exzentrizität des Zahnrades 12, und die Frequenz der Schwingung ist gleich der Rotationsfrequenz des Zahnrades 12. Die Exzentrizität des Zahnrades 12 ist als der Abstand zwischen der geometrischen Mitte des Umfangskreises des Getriebezahnrades und der Mitte des Umfangskreises des Stützlagers definiert. Diese Schwingung bewirkt Veränderungen in den dynamischen Kräften, die aus den folgenden Gründen auf die Zahnräder einwirken. Die zwei miteinander in Eingriff stehenden zähne 19 und 20 gleiten auf einer Linie b - c aneinander entlang, die einen Winkel d mit der Linie 18 bildet, die die Mittelpunkte der zwei Wellen der Zahnräder 12 und 13 verbindet. Immer wenn sich der Abstand a verändert, bewirkt der winkel d eine Veränderung in der relativen Drehstellung der zwei Zahnräder. W_enn sich somit das Zahnrad 13 mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht und der Abstand a infolge der Exzentrizität des Zahnrades 12 oszilliert, dann wird das Zahnrad 12 nicht nur mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit, sondern auch mit einer zusätzlichen oszillierenden Drehgeschwindigkeit angetrieben. Diese letztgenannte Schwingung bewirkt, daiJ sich auch die Kämmkräfte der Zahnräder in der Größe ändern, wenn sich die Zahnräder drehen. Eine derartige Änderung in der Größe der Kämmkräfte hat die gleiche Frequenz wie die Rotationsfrequenz des exzentrischen Zahnrades 12. Da die Kämmkräfte die Haupterzeuger eines Vibrations-Kennungssignales oder eines Signales mit seinen Zyklen charakteristischen Wellenformen sind, wird auch dieses Kennungssignal oder signal moduliert. Demzufolge hat das Vibrationssignal des Zahnrades 12, das normalerweise wie die Kurve 1ö in Fig. 2 aussehen sollte, stattdessen eine Modulation 21 ihrer Einhüllenden, wie sie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist. Für andere Arten verteilter Zahnraddefekte kann der Modulationsverlauf unterschiedlich

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sein und komplexer aussehen. Beispielsweise würde im Falle eines Zahnrades, in dem die zähne derart abgenutzt sind,

daß ein im allgemeinen elliptischer Umfangkreis des Getriebezahnrades erzeugt wird, die Modulatxonseinhüllende des charakteristischen Vibrationssignales eine Periode aufweisen, die gleich der halben Rotationsperiode des Zahnrades ist. In ähnlicher Weise würde bei abgenutzten Zahnrädern mit einem dreieckigen oder rechtwinkligen Umfangskreis die Modulationseinhüllende eine Periode besitzen, die gleich einem Drittel bzw. einem Viertel der Rotationsperiode des Zahn— P rades ist. In Zahnrädern, bei denen mehrere Abnutzungsarten auftreten, würde die Modulatxonseinhüllende selbstverständlich einen komplexen Charakter besitzen und Vibrationskomponenten enthalten, bei denen die verschiedenen Arten der vorhandenen Abnutzung mitwirken.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Abtastung der Vibrationen in der Zahnradübertragung gemäß Fig. 1 und zur Lieferung einer Anzeige eines verteilten Defektes in irgendeinem der Zahnräder. Die Vorrichtung umfaßt den Vibrationssensor gemäß Fig. 1, der ein Beschleunigungsmesser sein kann und ein elektrisches Signal entwickelt, das den mechanischen ^ Vibrationen der Zahnradübertragung 1O entspricht. Ferner enthält die Vorrichtung einen Vorverstärker JO, der das Signal aus dem Beschleunigungsmeter verstärkt, ein Bandpaßfilter 31, das störende Hintergrundvibrationen oder Geräuschsignale eliminiert, einen Verstärker 32 für das gefilterte Signal, einen Gleichrichter 33 und einen Summierungsanalysator 3^i dem das gleichgerichtete signal zugeführt wird. Die Gleichrichtung des verstärkten Signales dient dazu, eine Signalunterdrückung in dem Summierungsanalysator zu verhindern, die anderenfalls auftreten könnte, wenn aufeinanderfolgende und summierte Signalelemente nicht genau identisch in der Zeitfolge angeordnet sind. Die Gleichrichtung ist für die weitere Analyse nicht immer erforderlich.

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Weiterhin enthält die Vorrichtung den Tachometer 15 gemäß Fig. 1, der mechanisch mit der Antriebswelle des Zahnrades gekoppelt ist, einen Frequenzwandler und ein Synchronisierungsgerät 35 für den Summierungsanalysator, das das Signal von dem Tachometer 15 in ein Triggersignal mit einer Frequenz umwandelt, die die gleiche Periodizität wie die des überwachten Zahnrades 12 aufweist. Das getriggerte Signal wird dem Summierungsanalysator 3^ zugeführt, um dessen Betrieb zu synchronisieren.

Der Summierungsanalysator ist eine Vorrichtung, wie z.B. der signalanalysator Type 5^80 B, hergestellt durch die Hewlett Packard Company of Santa Clara, California, der zahlreiche Zyklen von Signalamplituden bzw. -samples summiert, wobei jeder Zyklus zahlreiche Amplitudenwerte bzw. Samples enthält, und der eine gemittelte Ausgangsgröße von einem Zyklus der summierten Samples liefert. Der Summierungsanalysator ist mit einer Eingangsklemme, der das zu analysierende Signal zugeführt wird, und einer Synchronisierungsklemme versehen, der die Synchroni si erungs- oder Triggerimpulse von dem Synchronisierungsgerät 35 zugeführt werden, um die Samplezyklen zu starten. Wenn der Summierungsanalysator einmal in Lauf gesetzt ist, nimmt er eine vorbestimmte Anzahl von Samples in einer Folge auf und speichert den Signalwert von jedem Sample in seinem Gedächtnis. Wenn er durch einen nachfolgenden Triggerimpuls wieder getriggert wird, wird der Samplezyklus wiederholt, und jedes Sample des Zyklus wird einem entsprechenden Sample des vorgehenden Zyklus oder der Zyklen hinzuaddiert. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen durchlaufen und gemittelt worden sind, wird der Summierungsanalysator automatisch in den Ausgabe- oder Readout mode gebracht, in dem die gemittelte Summe der Zyklen der Signalsamples der Ausgangsklemme der Vorrichtung zugeführt wird, um ausgegeben oder weiterverarbeitet zu werden. Die Anzahl der pro Zyklus aufgenommenen Samples oder Ampiitudenwerte kann nach Wunsch eingestellt werden, und desgleichen

kann die Zyklusdauer der Samples nach. Wunsch eingestellt werden, um sie den untersuchten zyklischen Erscheinungen anzupassen« Die Ausgangsgröße aus dem Summierungsanalysator 34 wird dem Eingang des automatischen Verstärkungsregelverstärker 40 zugeführt.

Die Vorrichtung enthält weiterhin einen Spitzenwertdetektor 41 mit einem Zeitkonstantenglied 42 zur Feststellung von Spitzenwerten des angelegten Signales, einen Demodulator 413 zur Demodulierung der Einhüllenden des charakteristischen

ψ Vibrationssignales eines Zahnrades und einen Aussteuerungsanzeiger 44, der auf ein Spitzenwertsignal anspricht. Das einhüllende Modulationssignal von dem Demodulator k'J liefert eine Ausgangsgröße, die die Aussteuerung der Einhüllenden des charakteristischen Vibrationssignales darstellt. Der Aussteuerungsanzeiger 44 enthält einen Differenzverstärker und einen Teiler 46. Die Ausgangsgröße des Aussteuerungsanzeigers 44 wird einem Langzeitkonstantenglied 47 zur Minimierung des Einflusses eines transienten Geräusches auf den Betrieb der Vorrichtung zugeführt. Darüber hinaus ist ein Meßrelais 48 vorgesehen, das auf einen vorbestimmten Signalwert aus dem Langzeitkonstantenglied 47 anspricht, um eine

k geeignete Anzeige, wie z.B. eine Alarmvorrichtung 49* zu betätigen.

Der automatische Verstärkungsregelverstärker 40 ist ein üblicher hierfür geeigneter Verstärker. Die Verstärkung des Verstärkers 40 wird vorzugsweise durch die Spitzenwerte des darin auftretenden elektrischen Signales gesteuert, um einen vorbestimmten Wert der Ausgangsgröße aufrechtzuerhalten und zu vermeiden, daß große Amplitudenspitzen in dem elektrischen signal abgeschnitten werden. Auf Wunsch könnte die Verstärkung des Verstärkers 40 auch in Abhängigkeit von einem Mittelwert der Amplitude des elektrischen Signales geregelt werden. Der Spitzenwertdetektor 41 weist eine

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Eingangsklemme 50» eine Ausgangsklemme 51 und eine gemeinsame Eingangs-Ausgangsklemme 52 auf, die mit Masse verbunden ist. Ferner enthält der Spitzenwertdetektor eine in eine Richtung leitende Vorrichtung oder einen Gleichrichter 53 mit einer Anode 54 und einer Kathode 55· Die Anode 5^ ist mit der Eingangsklemme 50, und die Kathode 35 ist mit der Ausgangsklemme 51 verbunden. Ein Kondensator 56 und ein Widerstand 57» die ein Zeitkonstantenglied 42 bilden, sind den Ausgangsklemmen 51 und 52 parallel geschaltet. Eine an die Eingangsklemmen des Spitzenwertdetektors 41 angelegte Wechselspannung von dem Verstärker 40 wird gleichgerichtet und über seinen Ausgangsklemmen tritt eine Spitzenspannung auf. Die Amplitude dieser an den Ausgangsklemmen 51 und 52 auftretenden Spitzenspannung klingt gemäß der Zeitkonstante des Gliedes 42 ab. Die Zeitkonstante des Gliedes 42 ist so gewählt, daß sie die darüber abfallende Spannung während des Intervalle3 zwischen den Spitzenwerten in den Zyklen des charakteristischen Vibrationssignales der Einkämmperiodizität des überwachten Zahnrades im wesentlichen aufrechterhält.

Die Ausgangsgröße des Verstärkers 40 wird ferner über einen Koppelkondensator 60 der Detektorschaltung 62 zur Demodulierung der Einhüllenden des charakteristischen Vibrationssignals des überwachten Zahnrades zugeführt. Die Detektorschaltung 6Z für die Einhüllende weist eine Eingangsklemme 63, eine Ausgangsklemme 64 und eine gemeinsame Eingangs-Ausgangsklemme 65 auf, die mit Masse verbunden ist. Ferner enthält die Detektorschaltung 62 eine in eine Richtung leitende Vorrichtung 66 mit einer Anode 67 und einer Kathode 68« Die Anode 67 ist mit der Eingangsklemme 63 und die Kathode 68 ist mit der Ausgangsklemme 64 verbunden. Ein Kondensator und ein Stellwiderstand 70 sind den Ausgangsklemmen des Detektors 62 parallel geschaltet. Die Amplitude der über den Ausgangsklemmen der Detektorschaltung 62 auftretenden

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Spitzenspannung klingt gemäß der Zeitkonstante des aus dem Kondensator 69 und dem Widerstand 70 bestehenden Gliedes ab. Die Zeitkonstante wird durch den Stellwiderstand 70 so eingestellt, daß sie die darüber abfallende Spannung der Einhüllenden während des Intervalles zwischen den Spitzenwerten in dem elektrischen Signal im wesentlichen aufrechterhält, das durch das Einkämmen des untersuchten Zahnrades erzeugt wird. Demzufolge hat die Ausgangsgröße im wesentlichen die Form der Modulationseinhüllenden des charakteristischen Vibrationssignals des untersuchten Zahnrades. Um die Hochfrequenzkomponenten des Signales zu unterdrücken, die in dem Signal am Ausgang des Detektors 62 verbleiben, ist ein Tiefpaßfilter 75 vorgesehen. Der Ausgang des Detektors 62 ist über einen Koppelkondensator 71 mit einem Trennverstärker 72 verbunden, zwischen dem Eingang des Trennverstärkers und Masse ist ein Eingangswiderstand 73 geschaltet. Die Ausgangsgröße des Trennverstärkers 72 wird dem Eingang des Tiefpaßfilters 75 zugeführt. Die Ausgangsgröße des Tiefpaßfilters 75 wird ihrerseits über einen weiteren Trennverstärker 76 einem Potentiometer 77 zugeleitet.

Die Ausgangsgröße des Potentiometers 77 wird der einen Eingangskiemme des Differenzverstärkers 45 zugeführt. Die Ausgangsgröße aus dem spitzenwertdetektor 41 wird über einen Trennverstärker 78 einer weiteren Eingangsklemme des Differenzverstärkers 45 zugeführt. Der Differenzverstärker liefert eine Ausgangsgröße, die eine Differenz der an seine Eingänge gelegten signale ist. Demzufolge tritt am Ausgang des Differenzverstärkers 45 ein Signal auf, das die Durchschnitt Samplitude des charakteristischen Vibrationssignales darstellt. Die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers wird der Nenner-Klemme 80 des Teilers 46 zugeführt. Der zähler des Teilers erhält das demodulierte Signal von dem Demodulator 43. Demzufolge wird an der Quotientenklemme 82 des Teilers ein Signal erhalten, das die Aussteuerung des

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charakteristischen Vibrationssignales des überwachten Zahnrades darstellt oder dieser entspricht. Für die richtige Arbeitsweise des Teilers 46 ist es wichtig, daß die Verstärkung vom Ausgang des Verstärkers 40 über den Spitzenwertdetektorzweig zur zählerklemme und die Verstärkung vom Ausgang des Verstärkers 40 über den Demodulatorzweig zur Nenner-Klemme die gleiche ist. Zu diesem Zweck ist das Potentiometer 77 vorgesehen. Bei der Eichung des Systems für den Betrieb wird das Potentiometer 77 so eingestellt, daß sichergestellt ist, daß die Verstärkung über die Zweige die gleiche ist. Der Teiler 46 kann irgendeiner von zahlreichen Teilern sein, wie z.B· die Analogteilerserie 450, die von der Transmagnetics of Flushing, New York, hergestellt wird.

Das Langzeitkonstantenglied 47 enthält eine Eingangsklemme 85, eine Ausgangsklemme 86 und eine gemeinsame Eingangsund Ausgangsklemme 87, die mit Masse verbunden ist. Ferner umfaßt das Langzeitkonstantenglied einen i;. Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand 88, eine in eine= Richtung leitende Vorrichtung 89 mit einer Anode 90 und einer Kathode 92, ein Zeitkonstantenglied mit Kondensatoren 93 und 94 unterschiedlicher Kapazitäten sowie einem Widerstand 95 und einen Schalter 96, der einen Arm 97 und drei Kontakte 98, 99 und 100 aufweist. Die Anode 90 des Gleichrichters ist über den Widerstand 88 mit der Eingangsklemme 85 und die Kathode 92 ist mit der Ausgangsklemme 86 verbunden. Der Schalterarm 97 steht mit der Kathode 92 in Verbindung. Der Kondensator 93 ist zwischen den Kontakt 99 und die Klemme und der Kondensator 94 ist zwischen den Kontakt 100 und die Klemme 87 geschaltet. Die Zeitkonstante des Ausgangskreises des Langzeitkonstantengliedes 47 kann durch Einstellung des Schalterarmes 97 gesteuert werden, um den geeigneten Kondensator 93 oder 94 dem Widerstand 95 parallel zu schalten. Die Zeitkonstante des Kreises wird so gewählt, daß sie relativ groß in bezug auf die Einkämmperiode des

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überwachten Zahnrades ist. Demzufolge hat das Zeitkonstantenglied 47 einen minimalen Einfluß auf die Ausgangsgröße des Teilers 46, wenn das Ausgangssignal vom Sensor periodische Signale der Einkämmperiode enthält und nachdem die Ausgangsgröße des Teilers 46 den Kreis 47 geladen hat. Das Zeitkonstantenglied 47 hat jedoch einen mittelnden Effekt auf die Ausgangsgröße des Teilers bei Signalen, die in den Kanälen zur Signalverarbeitung auftreten, die durch Streuung oder zufällig auftreten und eine Periodizität aufweisen, die viel größer als die Perlode einer Umdrehung des überwachten Zahnrades ist. Die Ausgangsgröße von dem Zeitkonstantenglied 47 wird einem Meßrelais 48 zugeführt» Das Meßrelais kann irgendeines von vielen verschiedenen erhältlichen Vorrichtungen sein, die auf einen gegebenen Eingangswert zur Betätigung eines Kontaktpaares ansprechen. Beispielsweise könnte es ein kontaktloses Meßrelais sein, das durch das Instrument Department der General Electric Company in Lynn, Massachusetts, hergestellt wird. Ein Schließen dieser Kontakte wird dazu benutzt, eine daran angeschlossene Alarmvorrichtung 49 zu betätigen, um für eine Anzeige zu sorgen, daß dem Meßrelais eine bestimmte Eingangsgröße zugeführt ist. Der Knopf 101 des Meßrelais stellt einen Zeiger 102 auf der Frontfläche des Meßrelais

" auf einen gewünschten Wert ein. Wenn das Eingangssignal dazu führt, daß der zeiger 102 des Relais diesen Wert erreicht oder überschreitet, werden die Kontakte des Relais ohne eine Belastung des Eingangskreises des Meßrelais geschlossen, um eine externe Vorrichtung wie z.B. die Alarmvorrichtung in Betrieb zu setzen.

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Claims

Ansprüche

1.J System zur Feststellung eines verteilten Defektes in einem Zahnrad von einem in Eingriff stehenden Zahnradpaar, wobei der Defekt eine Modulation in der Komponente der Vibration erzeugt, die durch die in Eingriff stehenden Zahnräder erzeugt ist und die gleiche periodizität aufweist wie die Einkämmperiodizität der Zahnräder, und die Modulation eine periodizität, die gleich oder ein Untervielfaches der Periodizität der Zahnradrotation ist, und eine Amplitude aufweist, die der Größe des Defektes entspricht, gekennzeichne t durch einen mit den zahnrädern gekoppelten Vibrationssensor (1^) zur Abtastung deren Vibrationen und zur Umwandlung der vibrationen in ein elektrisches Signal, eine Einrichtung (30 - Ifi) zur Ableitung eines zweiten Signales mit einer der Einkämmperiode der Zahnräder gleichen Periode aus dem ersten elektrischen Signal, wobei ein Zahnraddefekt eine Modulation der Amplitude des zweiten Signales erzeugt, deren Periode gleich oder ein Untervielfaches der Rotationsperiode des einen Zahnrades ist und deren Amplitude der Größe des Defektes entspricht, und eine Einrichtung (^3) zur Demodulierung der Modulation und zur Ableitung eines der Demodulation entsprechenden dritten Signales, so daß das Auftreten des dritten Signales die Existenz eines verteilten Defektes anzeigt und die Frequenz des dritten Signales den Defektcharakter und dessen Amplitude das Ausmaß des Defektes anzeigt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Verstärkereinrichtung (32) vorgesehen ist, durch die die Vibrationskomponente in Relation zur Amplitude anderer Schwingungen in dem ersten elektrischen Signal verstärkbar ist.

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3. System nach Anspruch. 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Ableitung des zweiten Signales Mittel zur selektiven Ableitung von Komponenten aus dem elektrischen Signal aufweist, deren Folgefrequenz gleich der Einkämmfrequenz der Zahnräder ist.

k. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Anzeigemittel (48, 49) vorgesehen sind, die auf vorbestimmte Aussteuerung des zweiten ψ Signales ansprechen und eine Anzeige einer vorbestimmten

Größe des Defektes in dem Zahnrad liefern.

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