RU2766620C1 - Apparatus for monitoring the residual mechanical deformation in a section or a link of a mechanical power unit - Google Patents
Apparatus for monitoring the residual mechanical deformation in a section or a link of a mechanical power unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766620C1 RU2766620C1 RU2021106463A RU2021106463A RU2766620C1 RU 2766620 C1 RU2766620 C1 RU 2766620C1 RU 2021106463 A RU2021106463 A RU 2021106463A RU 2021106463 A RU2021106463 A RU 2021106463A RU 2766620 C1 RU2766620 C1 RU 2766620C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power unit
- deformation
- link
- mechanical
- marks
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/06—Measuring force or stress, in general by measuring the permanent deformation of gauges, e.g. of compressed bodies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности диагностики деформации деталей механизмов, несущих большие механические нагрузки.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular the diagnosis of deformation of parts of mechanisms that carry large mechanical loads.
Известен способ определения величины остаточной деформации деталей механизмов, несущих большие механические нагрузки и устройство [1], которым осуществляют мониторинг, накопительной, остаточной механической деформации, и сравнивают между собой величины жесткости. Сравнивают как отношение приращения усилия к приращению деформации для соседних точек кривой нагруженное и максимальное, из полученных отношений используют для определения приращения упругих составляющей деформации во всех точках кривой, для которых нагрузка превышает величину нагрузки в точке максимума сравниваемых отношений. В устройстве, реализующим способом это достигается тем, что снабжено анализатором максимумов, вход которого соединен с выходом делителя.There is a method for determining the magnitude of residual deformation of parts of mechanisms that carry large mechanical loads and the device [1], which monitors, cumulative, residual mechanical deformation, and compares the stiffness values. It is compared as the ratio of the increment of force to the increment of deformation for neighboring points of the curve, loaded and maximum, from the obtained ratios they are used to determine the increment of the elastic components of the deformation at all points of the curve, for which the load exceeds the load at the maximum point of the compared ratios. In a device that implements this, this is achieved by being equipped with a maximum analyzer, the input of which is connected to the output of the divider.
Известный способ [1] обладает следующим недостатком, заключающимся в том, что не предусматривает мониторинг накопительной остаточной механической деформации, вращающихся валов тяжело нагруженных механизмов и отсутствует адресность элементов возможных отказов при предельных нагрузках.The known method [1] has the following disadvantage, which consists in the fact that it does not provide for monitoring of cumulative residual mechanical deformation, rotating shafts of heavily loaded mechanisms, and there is no targeting of elements of possible failures under extreme loads.
Известно «Устройство для определения внутренних остаточных напряжении изделий» [2]. Устройство для мониторинга внутренних остаточных напряжений, прогнозирующих аварию механического агрегата.Known "Device for determining the internal residual stress products" [2]. A device for monitoring internal residual stresses that predict the failure of a mechanical unit.
Устройство для определения внутренних остаточных напряжений объектов (изделий) прогнозирующих аварию механического агрегата, содержащее блок для создания напряженно-деформированного состояния измеритель деформации поверхности, снабжено объективом, измеритель деформации выполнен в виде топографического интерферометра, а блок для создания напряженно-деформированного состояния и объектив закреплены на корпусе интерферометра так, чтобы рабочая зона первого фокус объектива совпали с геометрическим центром контролируемой зоны.A device for determining the internal residual stresses of objects (products) predicting an accident of a mechanical unit, containing a block for creating a stress-strain state, a surface deformation meter, equipped with a lens, the deformation meter is made in the form of a topographic interferometer, and the block for creating a stress-strain state and the lens are fixed on body of the interferometer so that the working area of the first focus lens coincides with the geometric center of the controlled area.
Известное устройство для мониторинга внутренних остаточных напряжений [2] обладает недостатком, заключающимся в том, что в производственных цехах, где значительные вибрации и перепады температур невозможно соблюдать чистоту измерений. А также отсутствует местонахождение элемента в многоэлементном объекте с максимальным внутренним остаточным напряжением.The known device for monitoring internal residual stresses [2] has the disadvantage that in production shops, where significant vibrations and temperature changes, it is impossible to maintain the purity of the measurements. And also there is no location of the element in a multi-element object with a maximum internal residual stress.
Известен также «Способ определения остаточных напряжений в объекте и устройство его осуществления» [3]. Способ для определения внутренних остаточных напряжений в объекте, и устройство для его осуществления предназначен с целью мониторинга остаточной механической деформации в участке или звене механического силового агрегата для прогнозирования аварии.Also known is the "Method for determining residual stresses in an object and a device for its implementation" [3]. The method for determining internal residual stresses in an object, and the device for its implementation is designed to monitor residual mechanical deformation in a section or link of a mechanical power unit to predict an accident.
Способ [3] определения внутренних остаточных напряжений в объекте, и устройство для его осуществления с целью прогнозирования аварии механического агрегата (объекта), заключающийся в том, что с целью повышения точности, производительности расширения класса исследуемых объектов, зону релаксации напряжений выполняют динамическим ударом, с помощью сферического элемента диаметром в диапозоне7-11 мм из твердосплавного материала, по направлению нормали к поверхности, с силой, обеспечивающей образование на поверхности отпечатка диаметром 0,1-0,15 диаметра элемента.The method [3] for determining internal residual stresses in an object, and a device for its implementation in order to predict the accident of a mechanical unit (object), which consists in the fact that in order to improve the accuracy, productivity of expanding the class of objects under study, the stress relaxation zone is performed by dynamic impact, with using a spherical element with a diameter in the range of 7-11 mm made of hard-alloy material, in the direction of the normal to the surface, with a force that ensures the formation of an imprint on the surface with a diameter of 0.1-0.15 of the element diameter.
Недостаток способа [3], заключается в том, что использование в крупных цехах металлопроката с тяжело нагруженными агрегатами определение внутренних остаточных напряжений в объекте не корректны, в следствии резко переменных температур и вибраций, а также не представляется возможным определения место внутренних остаточных напряжений с наибольшей величиной из всех возможных.The disadvantage of the method [3] is that the use in large metal rolling shops with heavily loaded units, the determination of internal residual stresses in the object is not correct, due to sharply variable temperatures and vibrations, and it is also not possible to determine the location of internal residual stresses with the highest value of all possible.
Известны также изобретения:Also known inventions:
RU 133925 U1, G01L 1/22, 27.10.2013/Д1/;RU 133925 U1, G01L 1/22, 10/27/2013/Д1/;
RU 2050531 C1, G01L 3/10, 20.12.1995/Д2/;RU 2050531 C1,
RU 2673869 C1, G01L 3/04, 30.11.2018/Д3/;RU 2673869 C1,
RU 2702305 С2, E02D 13/06, 07.10.2019/Д4/;RU 2702305 C2, E02D 13/06, 07.10.2019/D4/;
SU 1619853 A1, G01L 3/24, 20.08.1996/Д5/;SU 1619853 A1,
WO 2009141261 A1, G01L 3/10, 26.11.2009/Д6/;WO 2009141261 A1,
на предмет поиска аналогов, прототипов технических решений относительно заявляемому, в результате исследования выявлено отсутствие в них технических решений относительно заявленного, в частности отсутствует адресность (датчики регистрации, средств обработки информации) регистрации по участкам остаточной деформации (напряжений) в дистанции (участки валов, шестерен) от двигателя до движителей.in order to search for analogues, prototypes of technical solutions regarding the claimed, as a result of the study, the absence of technical solutions in them with respect to the declared one was revealed, in particular, there is no targeting (registration sensors, information processing tools) of registration in areas of residual deformation (stresses) in the distance (sections of shafts, gears ) from the engine to the propellers.
Целью заявляемого изобретения является адресное определение детали, с большей по величине остаточной накопительной механической деформации в следствии больших по величине механических нагрузок для адресного прогноза места аварии в участке (звене) механизма.The purpose of the claimed invention is the targeted determination of a part with a larger residual cumulative mechanical deformation as a result of large mechanical loads for a targeted prediction of the accident site in the section (link) of the mechanism.
Цель достигается тем, что устройство мониторинга остаточной механической деформации в участке (звене) механического силового агрегата, содержащего двигатель (синхронный электродвигатель), движители на участках или звеньях силового механизма, дополнены на (у) торцах (ов) валов двигателя и на всех движителях предусмотренными особыми метками, точками или рисками, например, намагничиванием, а напротив них предусмотрены датчики отбора сигнала от метки, точки, или риски при чем датчики закреплены на неподвижных местах, на корпусе силового агрегата, при этом полученные сигналы индукционные или оптические от датчиков трансформируются в предусмотренном блоке, имеющий в свою очередь: адаптер, регистратор и согласующий узел, для возможности приведения частот вращения вала, каждого движителя, к базовой частоте вращения вала двигателя, а также дополнительно предусмотрен аналого-цифровой преобразователь, цифровой вычислитель автоматического счета небаланса угла фазового смещения между меткой, точки или риски на валу каждого движителя (или разницы времени запаздывания появления сигнала) относительно метки, точки или риски на валу двигателя, небаланс угла фазового смещения (или разницы времени запаздывания), которые образуются при наличии остаточной механической деформации в какой-либо детали в следствии возникновения больших по величине механических нагрузок, а также предусмотрен анализатор - компьютер, с функциями исполнительного органа, на который поступают информации от цифровых вычислителей автоматического счета, и сигнализатор предельной величины накопительной остаточной деформации.The goal is achieved by the fact that the device for monitoring residual mechanical deformation in the section (link) of a mechanical power unit containing a motor (synchronous electric motor), propulsors in sections or links of the power mechanism, are supplemented on (at) the ends (s) of the motor shafts and on all propulsors provided special marks, points or risks, for example, magnetization, and opposite them, sensors are provided for selecting a signal from a mark, point, or risks, while the sensors are fixed in fixed places, on the body of the power unit, while the received induction or optical signals from the sensors are transformed in the prescribed block, which in turn has: an adapter, a registrar and a matching unit, for the possibility of bringing the shaft speed of each propulsion unit to the base speed of the engine shaft, and an additional analog-to-digital converter, a digital calculator for automatically counting the imbalance of the phase shift angle between the mark , points or risks on the shaft of each mover (or the difference in the delay time of the appearance of the signal) relative to the mark, points or risks on the motor shaft, the imbalance of the phase shift angle (or the difference in the delay time), which are formed in the presence of residual mechanical deformation in any part as a result of the occurrence large mechanical loads, as well as an analyzer - a computer with the functions of an executive body, which receives information from digital automatic counting computers, and a signaling device for the limiting value of cumulative residual deformation.
При критической величине измеренного угла фазового смещения или разницы времени запаздывания, передается сигнализатором, предельной накопительной остаточной деформации, сигнал предупреждения диспетчеру пульта на какой детали критическая величина большая. Этим достигается поставленная цель.At the critical value of the measured phase shift angle or the difference in the delay time, transmitted by the signaling device, the limiting cumulative residual deformation, a warning signal to the dispatcher of the control panel on which part the critical value is large. This achieves the goal.
На фиг. 1 изображено:In FIG. 1 shown:
1 - двигатель механического силового агрегата;1 - engine of a mechanical power unit;
2 - движитель звена механического силового агрегата;2 - mover of a link of a mechanical power unit;
3 - датчик отбора сигнала от метки точки на торце вала двигателя 1 и каждого движителя 2;3 - signal selection sensor from the point mark on the end of the motor shaft 1 and each
При этом условно не показана метка (намагниченная точка или риска) на торце вала двигателя 1 и движителей 2;At the same time, the label (magnetized point or risk) on the end of the shaft of the engine 1 and
4 - блок содержит: адаптер, регистратор и согласующий узел отбора сигнала с метки (намагниченная точка или риска) на торце вала двигателя 1 и с метки, точка на валу каждого движителя 2;4 - the block contains: an adapter, a recorder and a matching node for selecting a signal from a mark (magnetized point or risk) on the end of the motor shaft 1 and from a mark, a point on the shaft of each
Сигналы от датчиков в блоке 4, в которой (трансформируется) привидится частота вращения вала каждого движителя 2 к базовой частоте вращения вала двигателя 1;Signals from sensors in
5 - АЦП, цифровой вычислитель небаланса угла смещения между меткой точки на валу движителя 2 (или разница времени появления сигнала) относительно метки точки на валу двигателя 1. Небаланс угла или разница времени образуется при наличии остаточной деформации в каком-либо элементе силового агрегата;5 - ADC, digital calculator of the offset angle imbalance between the point mark on the propulsor shaft 2 (or the difference in the time of the appearance of the signal) relative to the point mark on the motor shaft 1. The angle unbalance or the time difference is formed in the presence of residual deformation in any element of the power unit;
6 - анализатор - компьютер, с функциями исполнительного органа и сигнализатора предельной остаточной деформации.6 - analyzer - computer, with the functions of an executive body and a signaling device for limiting residual deformation.
Устройство работает следующим образом:The device works as follows:
Устройство постоянно, периодически, производит мониторинг остаточной деформации опросом угла расхождения меток (риска) на торцах, вращающихся валов каждого звена движителей 2, механического силового агрегата при больших крутящих моментах, относительно метки (риска), нанесенной на торце вала двигателя 1, принятого за начало отсчета. Это производится путем приведения частоты вращения валов движителей 2 сигналов к базовой частоте вращения вала двигателя 1. И далее путем опроса и сбора информация с каждого датчика 3 поступает информация через блок 4 (адаптер с регистратором) от движителей 2 о расположении меток (риск) на торцах валов движителей 2 силового агрегата относительно расположения меток (риска) на торце вала двигателя 1. Информация преобразуется в АЦП 5, вычисляются углы расхождения между метками (риска), далее информация, анализируя с помощью программного обеспечения анализатор - компьютера 6. Анализ позволяет определить место с остаточной деформацией предельной величины, то есть предельного угла расхождения между меткой (риска) на торцах валов движителей 2 и двигателя 1.The device constantly, periodically, monitors the residual deformation by polling the angle of divergence of the marks (risk) at the ends of the rotating shafts of each link of the
Использованные источникиUsed sources
1. Изобретение А.С. №787888 МПК G01B 7/18 опубликовано Бюл. №46 от 20.12.80 г. «Способ определения величины остаточной деформации и устройство его осуществления» П.И. Лешерн, В.И. Мацюк, П.А. Пылайкин и А.В. Петухов.1. The invention of A.S. No. 787888 IPC G01B 7/18 published Bull. No. 46 dated 12/20/80 "Method for determining the magnitude of residual deformation and the device for its implementation" P.I. Leshern, V.I. Matsyuk, P.A. Pylaykin and A.V. Petukhov.
2. Изобретение А.С.№953438 МКИ G01B 5/30 опубликовано Бюл. №31 от 1981 г. «Устройство для определения внутренних остаточных напряжений изделий» А.А. Антонов, Г.Н. Чернышев, В.К. Морозов.2. Invention A.S. No. 953438 MKI G01B 5/30 published by Bull. No. 31 of 1981 "Device for determining the internal residual stresses of products" A.A. Antonov, G.N. Chernyshev, V.K. Morozov.
3. Изобретение А.С.№1717941 МКИ G01B 5/30 опубликовано Бюл.№9 от 1992 г. «Способ определения остаточных напряжений в объекте и устройство его осуществления»/А.Г. Игнатьев, М.В. Шахматов, В.П. Костюченко и др.3. Invention A.S. No. 1717941 MKI G01B 5/30 published Bull. No. 9 of 1992 “Method for determining residual stresses in an object and a device for its implementation” / A.G. Ignatiev, M.V. Shakhmatov, V.P. Kostyuchenko and others.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106463A RU2766620C1 (en) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | Apparatus for monitoring the residual mechanical deformation in a section or a link of a mechanical power unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106463A RU2766620C1 (en) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | Apparatus for monitoring the residual mechanical deformation in a section or a link of a mechanical power unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766620C1 true RU2766620C1 (en) | 2022-03-15 |
Family
ID=80736615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021106463A RU2766620C1 (en) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | Apparatus for monitoring the residual mechanical deformation in a section or a link of a mechanical power unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766620C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1134890A2 (en) * | 1983-07-29 | 1985-01-15 | Казанский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Device for measuring torque of rotating shaft |
RU2050531C1 (en) * | 1991-08-16 | 1995-12-20 | Казанское приборостроительное конструкторское бюро | Device for measuring torque of rotating shaft |
SU1619853A1 (en) * | 1989-06-06 | 1996-08-20 | Г.Г. Деркач | Digital meter of rotating shaft power |
RU2183013C2 (en) * | 1999-10-14 | 2002-05-27 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Method of determination of torque transmitted by revolving shaft |
WO2009141261A1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-26 | Turbomeca | Device for measuring the torque transmitted by a power shaft |
RU133925U1 (en) * | 2013-03-22 | 2013-10-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | COMPLEX FOR TORQUE MONITORING, AXIAL STOP FORCES AND ANGULAR SPEED ON ROTATING SHAINS |
RU2673869C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-11-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Stand for measuring energy indicators of power plant |
RU2702305C2 (en) * | 2018-03-19 | 2019-10-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ФМ-Проект" | Control system of drilling process while installation of ground screws |
-
2021
- 2021-03-11 RU RU2021106463A patent/RU2766620C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1134890A2 (en) * | 1983-07-29 | 1985-01-15 | Казанский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Device for measuring torque of rotating shaft |
SU1619853A1 (en) * | 1989-06-06 | 1996-08-20 | Г.Г. Деркач | Digital meter of rotating shaft power |
RU2050531C1 (en) * | 1991-08-16 | 1995-12-20 | Казанское приборостроительное конструкторское бюро | Device for measuring torque of rotating shaft |
RU2183013C2 (en) * | 1999-10-14 | 2002-05-27 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Method of determination of torque transmitted by revolving shaft |
WO2009141261A1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-26 | Turbomeca | Device for measuring the torque transmitted by a power shaft |
RU133925U1 (en) * | 2013-03-22 | 2013-10-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | COMPLEX FOR TORQUE MONITORING, AXIAL STOP FORCES AND ANGULAR SPEED ON ROTATING SHAINS |
RU2673869C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-11-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Stand for measuring energy indicators of power plant |
RU2702305C2 (en) * | 2018-03-19 | 2019-10-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ФМ-Проект" | Control system of drilling process while installation of ground screws |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10337958B2 (en) | Bearing device vibration analysis method, bearing device vibration analyzer, and rolling bearing condition monitoring system | |
RU2527673C2 (en) | Method to detect structural defect in mechanical unit comprising rotary element | |
US9146175B2 (en) | Method and a device for detecting abnormal changes in play in a transmission unit of a movable mechanical unit | |
Xiang et al. | Torsional vibration measurements on rotating shaft system using laser doppler vibrometer | |
US20120126738A1 (en) | Rotating Machinery Condition Monitoring Using Position Sensor | |
US20090229367A1 (en) | Method and device for monitoring the dynamic behavior of a rotating shaft, in particular of a gas or steam turbine | |
WO2017018112A1 (en) | Abnormality diagnosing device and sensor detachment detecting method | |
JP2000074788A (en) | Bearing rigidity evaluating apparatus | |
Kerst et al. | A model-based approach for the estimation of bearing forces and moments using outer ring deformation | |
CN102901596B (en) | Method for testing photoelectric reflection type dynamic torque of equal-diameter rotary shaft | |
RU2766620C1 (en) | Apparatus for monitoring the residual mechanical deformation in a section or a link of a mechanical power unit | |
Nabhan et al. | Monitoring of belt-drive defects using the vibration signals and simulation models | |
Morichika et al. | Estimation of displacement response in steel plate girder bridge using a single MEMS accelerometer | |
Nagayama et al. | A numerical study on bridge deflection estimation using multi-channel acceleration measurement | |
Sofi et al. | Assessment of a pedestrian bridge dynamics using interferometric radar system IBIS-FS | |
CN108827973A (en) | Crack detecting method and system | |
CN103123303B (en) | Quantifying and online monitoring method of bridge girder safe reliability | |
CN102323057A (en) | A kind of multiaxis synchronous error pick-up unit and detection method | |
JPS6260011B2 (en) | ||
JPH02134533A (en) | Evaluating of abrasion wear of joint part in rotation transfer system | |
JP2008151700A (en) | Torque measuring method and device | |
Koch et al. | Angular measurement with a gear wheel as a material measure-Extension as absolute sensor | |
Wei et al. | Vibration Measurement and Analysis of Rotary Tools Using Millimeter-wave Sensor | |
RU206481U1 (en) | A device for measuring vibration accelerations and vibration displacements of moving elements of machines and mechanisms | |
Krot et al. | Angular Backlashes Monitoring in Heavy Industrial Machines |