DE3314005C2 - - Google Patents
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- DE3314005C2 DE3314005C2 DE19833314005 DE3314005A DE3314005C2 DE 3314005 C2 DE3314005 C2 DE 3314005C2 DE 19833314005 DE19833314005 DE 19833314005 DE 3314005 A DE3314005 A DE 3314005A DE 3314005 C2 DE3314005 C2 DE 3314005C2
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- 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
- 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
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 2. Ein solches Verfahren und
eine solche Vorrichtung sind aus der GB-PS 13 67 773 bekannt.
Einsatzmöglichkeiten bestehen in der gesamten Maschinenbautechnik,
insbesondere an Rotor-Lager-Systemen, Kolben-
Zylinder-Baugruppen und an Zahnradpaarungen. Verfahren
und Vorrichtung gestatten bei Gewährleistung hoher Sicherheit
und Verfügbarkeit die volle Ausschöpfung von Abnutzungsreserven,
wobei die Forderungen der Technischen Diagnostik,
nämlich Beurteilung des Schädigungszustandes
ohne Demontage und während des Betriebes, erfüllt werden.
Es gibt weltweite Bestrebungen, für die Technische Diagnostik
an kinematischen Paarungen ein einfach handhabbares,
tragbares, mit Speichermöglichkeiten ausgestattetes,
objektiv bewertendes Gerät zu entwickeln.
Eine Lösung dazu stellt die GB-PS 13 67 773 dar. Wie üblich
formt ein Schwingungsaufnehmer die Maschinenschwingungen
in ein entsprechendes elektrisches Signal um. Aus
diesem werden zwei weitere Signale gewonnen, wobei das
erste Signal dem Spitzenwert des elektrischen Signals und
das zweite dem Effektivwert oder dem Mittelwert des gleichgerichteten,
elektrischen Signals entspricht. Anschließend
wird der Quotient aus dem ersten und dem zweiten Signal gebildet
und das Ergebnis angezeigt.
Die in der Lösung weiterhin beschriebenen Ausgestaltungen,
wie beispielsweise die Filterung des Signals des
Schwingungsaufnehmers durch ein Bandpaßglied oder die Einfügung
eines Netzwerkes mit einer im Vergleich zur Periodendauer
der Walzenumdrehungen großen Zeitkonstante, dienen
offensichtlich der wünschenswerten Steigerung der Austragsfähigkeit
der Diagnose.
Dagegen besteht die Aufgabe der eigenen Lösung darin,
durch eine für die vorliegende Anwendung neuartige Verknüpfung
von Effektiv- und Spitzenwert der Schwingung
sowie einer zeitbezogenen Auswertung der Verknüpfung
ohne zusätzliche Maßnahmen die Qualität der diagnostischen
Aussage gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen oder Verfahren
so zu steigern, daß eine bedeutende Erhöhung der
Verfügbarkeit technischer Anlagen erreicht wird.
Die Erfindung gibt ein Verfahren und eine Vorrichtung an,
die es ermöglichen, ohne Kenntnis von Betriebsparametern
und konstruktiven Daten eine Meßwertverarbeitung derart
vorzunehmen, daß eine Größe gebildet wird, die unter Wegfall
bisher notwendiger Weiterverarbeitung ein eindeutiges
Maß für den aktuellen Schädigungszustand gibt.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 dadurch gelöst,
- - daß die erste Signalkenngröße y₁ als Produkt aus Effektivwert und Spitzenwert der Schwingung gebildet und gespeichert wird, daß zu einem späteren Zeitpunkt das Produkt aus Effektivwert und Spitzenwert der Schwingung als aktuelle Signalkenngröße (y₂) gebildet wird und daß der Quotient (y₁/y₂) aus der gespeicherten ersten Signalkenngröße (y₁) und der aktuellen Signalkenngröße (y₂) den Diagnosekennwert K(t) für die Schadensdiagnose darstellt,
und sie wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 2 dadurch gelöst,
- - daß die Stufe zur Signalverknüpfung als ein Multiplizierer ausgebildet ist, daß der Ausgang des Multiplizierers zu einem Eingang eines Dividierers führt, daß ein zweiter Eingang des Dividierers mit dem Ausgang eines Speichers verbunden ist, daß im Ausgangszustand der Maschinenelemente der Ausgang des Multiplizierers mit dem Eingang des Speichers für die Dauer des ersten Meßvorganges verbunden ist, daß dem Dividierer die im Speicher abgelegte erste Signalkenngröße (y₁) sowie vom Multiplizierer die aktuelle Signalkenngröße (y₂) zugeführt werden und daß der Dividierer aus der gespeicherten ersten Signalkenngröße (y₁) und der aktuellen Signalkenngröße (y₂) den Quotienten (y₁/(y₂) bildet.
Zur Schwingungsmessung dienen die emittierten Körperschallsignale.
Die Messung kann im gesamten Frequenzspektrum oder
in Teilbereichen erfolgen.
Die mathematische Formulierung des auf diesem Weg gefundenen
Diagnosekennwertes K(t), der den Zustand kinematischer
Paarungen zum interessierenden Zeitpunkt t wiedergibt,
lautet demnach
Dabei stellt den Effektivwert und den Spitzenwert des
bewertenden Körperschallsignales dar.
In Einzelversuchen konnte die Korrelation dieses Kennwertes
zum Zustand der Baugruppen unter verschiedensten Beanspruchungsbedingungen
nachgewiesen werden. Dabei zeigten
sich die überraschenden Effekte, daß gerade der Bezug auf
den Ausgangszustand die Beanspruchungsbedingungen und die
Multiplikation des Effektivwertes mit dem Spitzenwert den
Signalcharakter für bestimmte Schädigungskategorien
berücksichtigt.
Entsprechend der Beziehung für den Diagnosewert K(t)
ergibt sich für den Ausgangszustand (Nenner und Zähler
sind gleichgroß) der Wert 1. Veränderungen des Ausgangszustandes
führen zu einem Diagnosekennwert K(t)≠1. Dividiert
man den Ausgangszustand durch den Istzustand, erhält
man den möglichen Wertebereich für die Charakteristik des
Schädigungszustandes einer kinematischen Paarung zu
0<K(t)1.
Damit ergibt sich erfindungsgemäß die Möglichkeit, den ermittelten
Diagnosekennwert K(t) mit entsprechenden fest vorgegebenen
und maschinentypischen Werten zu vergleichen und
beispielsweise Grenzwerte entsprechend den Aussagen "Zustand
gut", "noch brauchbar", "Reparatur nötig" usw. vorzugeben.
Das beschriebene Verfahren kann durch die unterschiedlichsten
Anordnungen, z. B. analoge oder digitale Rechenschaltungen,
realisiert werden.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen
erläutert werden.
In der zugehörigen Zeichnung zeigt
Fig. 1: Die prinzipielle Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Lösung zur Zustandsbestimmung von Maschinenelementen
und
Fig. 2: Ein für die Praxis geeignetes Ausführungsbeispiel
zur Zustandsbestimmung von Maschinenelementen.
In Fig. 1 werden die von einem Körperschallaufnehmer 1, der
an geeigneter Stelle am Meßobjekt angekoppelt ist, aufgenommenen
mechanischen Schwingungen in elektrische Signale
umgeformt und über einen Impedanzwandler und Verstärker 2
an die Eingänge eines Effektivwertmessers 3 und einen Spitzenwertmessers
4 geführt. Dabei dient der Impedanzwandler und
Verstärker 2 sowohl zur Verstärkung als auch zur Anpassung
der den Bauteilschwingungen proportionalen elektrischen Signale
an die nachfolgende Meßanordnung. Die Ausgänge von Effektivwertmesser
3 und von Spitzenwertmesser 4 sind mit den
Eingängen Multiplizerers 5 verbunden, in dem beide
Ausgangsgrößen miteinander multipliziert werden.
Bei der ersten Inbetriebnahme der Anlage wird der Ausgang
des Multiplizierers 5 mit dem Speicher 8 verbunden. Somit
wird die bei Inbetriebnahme vom Multiplizierer gebildete
erste Signalkenngröße y₁ im Speicher 8 abgelegt. Danach
werden Multiplizierer 5 und Speicher 8 getrennt. Ihre Ausgänge
führen zu den Eingängen des Dividierers 6. Aus der
zu einem interessierenden späteren Zeitpunkt vom Multiplizierer
5 gebildeten aktuellen Signalkenngröße y₂ und der
ersten Signalkenngröße y₁ aus dem Speicher 8 ermittelt der
Dividierer 6 den Quotienten y₁/y₂, der den gesuchten Diagnosekennwert
zum Zeitpunkt tK(t) darstellt. Dieser kann
direkt angezeigt werden oder ggf. in einer dem Dividierer 6
nachgeordneten Bewertungslogik 7 mit vorgegebenen Werten
verglichen werden, wobei Bereiche festgelegt sind, die bestimmten
Schädigungszuständen der betreffenden kinematischen
Paarung entsprechen. Dabei kann die Bewertungslogik aus
einer entsprechenden Anzahl von Schwellwertschaltern bestehen.
In Fig. 2 findet man - analog zu Fig. 1 - die Baugruppen
Körperschallaufnehmer 1 sowie Impendanzwandler und Verstärker
2, dessen Ausgang zu einem steuerbaren Spannungsteiler
9 führt.
Über eine Regelschleife wird die Ausgangsspannung dieses
Spannungsteilers normiert. An den Ausgängen des Effektivwertmessers
3 bzw. des Spitzenwertmessers 4 liegen die der
Eingangswechselspannung proportionalen Effektiv- bzw. Spitzenwerte
an.
Mit dem elektronischen Umschalter 10 können diese Werte
wahlweise an den Analog-Digital-Umsetzer 12 angeschaltet
werden. Der jeweilige, in eine BCD-Information umgewandelte
Wert wird in einem Zwischenspeicher 13 abgespeichert. Bei
Überlauf des Analog-Digital-Umsetzers 12 wird der steuerbare
Spannungsteiler 9 über den Zähler 11 eine Stelle weitergeschaltet.
Damit ist gewährleistet, daß die Ausgangsinformation
des Analog-Digital-Umsetzers 12 immer die größtmögliche
Genauigkeit aufweist. Gemeinsam mit der Position
des Zählers 11 kann der Ausgangswert des Analog-Digital-
Umsetzers 12 über den Dekoder 16 und die numerische Anzeige
18 ausgegeben werden. Bei der Ermittlung des Ausgangswertes
besteht die Möglichkeit, die Ausgangsgröße des Analog-Digital-
Umsetzers 12 im Zwischenspeicher 13 abzuspeichern und
später auf einen externen Speicher zu übertragen.
Die in den Zwischenspeichern 13 und 14 enthaltene aktuelle
Signalkenngröße y₂ sowie die erste Signalkenngröße y₁ werden
in dem für diesen Zweck modifizierten Mikrorechner 15
so verarbeitet, daß im Ergebnis der obengenannte Diagnosekennwert
K(t) erscheint.
Dieser Diagnosekennwert kann im Zwischenspeicher 14 abgelegt
werden. Die numerische Ausgabe erfolgt über den Dekoder
16 und die numerische Anzeige 18. Eine automatische
Bewertung der Ausgangsgröße des Mikrorechners 15 wird nach
einer Umsetzung im Digital-Analog-Umsetzer 17 mit dem Mehrfachkomperator
19 vorgenommen.
Über die Eingabetastatur 20 lassen sich beispielsweise maschinentypische
Daten eingeben. Mit geeigneten Anzeigeorganen
erfolgt die Darstellung der entsprechenden Schädigungsbereiche.
Durch die Arbeit der Eingabe des Ausgangswertes wird das
Betriebsregime der Meßanordnung festgelegt. Prinzipiell
sind drei Betriebsarten möglich:
1. Betriebsart:
Messung des Ausgangszustandes nach Neueinbau der Paarung,
automatische Korrektur des Diagnosekennwertes während der
Einlaufphase.
2. Betriebsart:
Eingabe des Effektivwertes über die Tastatur, automatische
Berechnung des Spitzenwertes.
3. Betriebsart:
Eingabe eines maximal zulässigen Effektivwertes in den
Festwertspeicher des Mikrorechners 15 und ebenfalls automatische
Berechnung des Spitzenwertes.
Mit den Betriebsarten 2 und 3 ist mit der Vorrichtung die
Feststellung unzulässiger Zustände durch die Fehler in der
Fertigung, Montage bzw. Betriebsweise möglich.
Durch die Erfindung wird folgende technische Fortschrittlichkeit
erreicht:
- 1. Die Auswertung des Effektiv- und Spitzenwertes mit Hilfe des Diagnosekennwertes K(t) ermöglicht eine objektive Aussage über den Schädigungszustand einer kinematischen Paarung.
- 2. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht mit relativ geringem meßtechnischen Aufwand eine exakte Schadensdiagnose.
- 3. Die Vorrichtung ist universell an kinematischen Paarungen im gesamten Maschinenbau einsetzbar.
- 4. Die Vorrichtung kann in ihrer gerätetechnischen Realisierung unterschiedlichen Ansprüchen (Handhabbarkeit, Automatisierungsgrad, Qualifikation des Anwenderpersonals) gerecht werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Zustandsbestimmung von Maschinenelementen,
bei dem Effektivwert und Spitzenwert einer Schwingung
erfaßt und zu einer ersten Signalkenngröße miteinander
verknüpft werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Signalkenngröße (y₁) als Produkt aus Effektivwert und
Spitzenkennwert der Schwingung gebildet und gespeichert wird,
daß zu einem späteren Zeitpunkt das Produkt aus Effektivwert
und Spitzenwert der Schwingung als aktuelle
Signalkenngröße (y₂) gebildet wird und daß der Quotient
(y₁/y₂) aus der gespeicherten ersten Signalkenngröße
(y₁) und der aktuellen Signalkenngröße (y₂) den Diagnosekennwert
K(t) für die Schadensdiagnose darstellt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 zur Zustandsbestimmung von Maschinenelementen,
wobei ein an einem zugänglichen Teil der Maschinenelemente
angeordneter Schwingungsaufnehmer mit dem Eingang
eines Verstärkers verbunden ist, dessen Ausgangssignal
sowohl einem Effektivwertmesser als auch einem Spitzenwertmesser
zugeführt wird, deren Ausgänge mit dem Eingang
einer Stufe zur Signalverknüpfung verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe zur Signalverknüpfung
als ein Multiplizierer (5) ausgebildet ist,
daß der Ausgang des Multiplizierers (5) zu einem Eingang
eines Dividierers (6) führt, daß ein zweiter Eingang
des Dividierers (6) mit dem Ausgang eines Speichers
(8) verbunden ist, daß im Ausgangszustand der Maschinenelemente
der Ausgang des Multiplizierers (5) mit
dem Eingang des Speichers (8) für die Dauer des ersten
Meßvorganges verbunden ist, daß dem Dividierer (6) die
im Speicher (8) abgelegte erste Signalkenngröße (y₁)
sowie vom Multiplizierer (5) die aktuelle Signalkenngröße
(y₂) zugeführt werden und daß der Dividierer (6)
aus der gespeicherten ersten Signalkenngröße (y₁) und
der aktuellen Signalkenngröße (y₂) den Quotienten
(y₁/y₂) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Zustandsbestimmung von
Maschinenelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgang des Dividierers (6) mit einer Bewertungslogik
(7) verbunden ist, die den Quotienten (y₁/y₂) diskreten,
zustandsbezogenen Bereichen zuordnet.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD24230382A DD208497A3 (de) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | Anordnung zur zustandsbestimmung von maschinenteilen und deren anwendung |
DD24777983A DD217883A1 (de) | 1983-02-08 | 1983-02-08 | Verfahren zur zustandsbestimmung von maschinenelementen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3314005A1 DE3314005A1 (de) | 1984-02-09 |
DE3314005C2 true DE3314005C2 (de) | 1988-08-18 |
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ID=25747773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19833314005 Granted DE3314005A1 (de) | 1982-08-06 | 1983-04-18 | Verfahren und anordnung zur zustandsbestimmung von maschinenelementen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3314005A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE510771C2 (sv) | 1996-07-05 | 1999-06-21 | Spm Instr Ab | Förfarande för utvärdering av konditionen för en maskin jämte analysapparat samt anordning för samverkan med analysapparaten |
DE10139759A1 (de) * | 2001-08-13 | 2003-03-27 | Siemens Ag | Diagnose von Robotergetrieben |
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Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3677072A (en) * | 1970-10-30 | 1972-07-18 | Gen Electric | Damage detection method and apparatus for machine elements utilizing vibrations therefrom |
-
1983
- 1983-04-18 DE DE19833314005 patent/DE3314005A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3314005A1 (de) | 1984-02-09 |
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