SU1226115A1 - Устройство дл вы влени дефектов машин и механизмов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  вы влени  дефектов машин -И механизмов. Цель изобретени  - повышение качества контрол  объектов циклического действи  при значительном изменении частоты вращени  приводного вала механизма. Это обеспечиваетс  путем анализа амплитудных характеристик и статических характеристик длительности превышени  и длительности отсутстви , нормированных относительно периода вращени  вала привода. Дл  этого в устроййтво введены преобразователь частоты вра- щени , детектор огибающей, измеритель максимума огибающей, два блока нормировани  длительностей превышени  и анализатор длительностей. Но вым  вл етс  также включение этих блоков и их конкретное выполнение, Данное техническое решение по сравнению с аналогами позвол ет вы вить D контролируемом объекте величину и характер дефекта, что в конечном итоге сокращает врем  и трудовые затраты по определению дефектной детали машины. 1 ил. I- Nd N9 Од

Description

1

Изобретение относитс  к диагностике машин и механизмов циклического действи  и может быть преимущественно использовано дл  вибрационной и другой диагностики, например, подтип НИКОВ качени , зубчатых передач, двигателей внутреннего сгорани  и т.п.

Цель изобретени  - повышение ка- честна контрол  (диагностировани ) объектов циклического действи  при значительном изменении амплитуды анализируемого сигнала и частоты вращени  приводного вала механизма путем анализа статистических амплитудных характеристик и статистических характеристик длительности превьшге- ни  и длительности отсутстви , нормированных относительно периода вращени  вала привода.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 динамического процесса в электрический сигнал, фильтр 2, усилитель 3, де- тектор 4 огибающей, а также преобразователь 5 среднего значени , блок 6 сравнени , измеритель 7 максимума огибалощей, преобразователь 8 частоты вращени , счетчик 9 периодов враще- НИН, блок 10 нормировани  длительностей превьшшни  заданных уровней (на возрастающем участке огибаюш,ей), блок 11 нормировани  длительностей превьш ени  заданных уровней на убыва щем участке огибающей, блок 12 измерени  длительностей отсутстви  сигнала на заданных уровн х, блок 13 управлени , последовательно соединенные анализатор 14 длительностей, бло

15 пам ти и блок 16 индикации. 1

Выход усилител  3 соединен с входом преобразовател  5 среднего значени , выход которого подключен к второму входу блока 6 сравнени  и к третьему входу анализатора 14 длительностей , выход детектора .4 огибающей соединен с первым входом блока б сравнени  и входом измерител  7 максимума огибающей, первые, вто- рые и третьи входы блоков 10 и 11 нормировани  длительностей превышени  заданных уровней и блока 13 упралени  подключены соответственно к первому выходу измерител  7 максиму- ма огибающей, к выходу блока 6 сравнени  и выходу преобразовател . 8 частоты вращени , который подключен

15J . .

также к второму входу блока 12 измерени  длительности отсутстви  сигнала на заданных уровн х и через счетчик 9 периодов - к четвертому входу блока 13 управлени , п тьгй вхо которого соединен с объединенными выходами двух блоков 10 и 11 нормировани  длительностей превышени  заданных уровней и выходом блока 12 измерени  длительностей отсутстви  сигнала на заданных уровн х, первый выход блока 13 управлени  соединен с первым входом анализатора 14 длительностей , второй, четвертый входы которого подключены соответственно к второму выходу измерител  7 максимума огибающей и второму выходу блока 13 управлени , который соединен с вторыми входами блока 15 пам ти и блока J6 индикации.

Устройство работает следующим образом .

На корпус контролируемой мащины или механизма устанавливают преобразователь 1 динамического процесса в пропорциональный электрический сигнал , а преобразователь 8 частоты вращени  - в последовательность импульсов угловых меток р дом с приводным валом машины. В процессе работы контролируемого механизма или машины электрический сигнал, пропорциональный динамическому процессу , с выхода преобразовател  1 поступает на вход фильтра 2, где происходит выделение той частоты сигнала , котора  соответствует ударным импульсам динамического процесса. При этом составл ющие сигнала, обусловленные собственными резонансными частотами корпуса машины или узла- механизма, подавл ютс  данным фильтром . Дл  обеспечени  надежной работы детектора 4 огибающей.и преобразовател  5 среднего значени  сигнал на выходе фильтра 2 усиливаетс  до необходимого уровн  с помощью усилител  3. Одновременно с этим сигнал с выхода преобразовател  8 в виде последовательности угловых меток поступает на третьи входы блоков 10 и 1 1 нормировани  длительностей на воз растающем и убывающем участках огибающей , блока 13 управлени , на второй вход блока 12 измерени  длительности отсутстви  и на вход счетчика 9 числа периодов- вращени .

G выхода усилител  3 электрический сигнал, пропорциональный динамическому процессу в механизме, поступает на входы детектора 4 огибающей и преобразователь 5 среднего значени , а на выходе преобразовател  8 частоты вращени  генерируетс.  последовательность импульсов угловых меток, частота которых пропорциональна частоте вращени  приводного вала механизма. Детектор4 огибающей .формирует на своем выходе электрический сигнал , который повтор ет форму огибающей: положительной пол рности сигнала на

щей сигнала на данном уровне. Сформированные таким образом импульсы с длительностью превышени  Г и отсутстви  Т. поступают на вторые входы 5 блоков IО и 11 дл  нормировани  их длительностей превьшени  соответствен но на возрастающем (+L ), убывающем (-L. ) участках, на второй вход 13 управлени , а также на первый вход блока 12 измерени  длительности отсутстви  Т/. На вторые входы блоков 10 и 11 нормировани  длительностей и первый вход блока I3 управлени  по10

даетс  импульс, который соответству- его входе, который дл  измерени  зна- ,5 ет моменту по влени  максимального чений максимумов огибающей подаетс  на вход измерител  7 максимумов огибающей , а дл  получени  длительное- . тей превышени  и длительностей отсутстви  поступает на первый вход блока- 2о 6 сравнени , на второй вход которого сравнени  поступает среднее значение сигнала с выхода преобразовател  5. Блок сравнени  осуществл ет сравнение Дл  неск ольких уровней 25 мгновенного значени  амплитуды огибающей со средним значением сигнала

значени  огибающей на первом выходе измерител  7 максимумов, работа которого происходит следующим образом . До тех пор, пока огибающа  сигнала имеет возрастающий характер, на выходе компаратора в измерителе генерируетс  потенциал нулевого уроь. н , но как только огибающа  сигнала начнет убывать, то на выходе компаратора в измерителе 7 генерируетс  потенциал высокого (положительного) уровн . Таким образом, те моменты времени, в которые потенциал на первом выходе измерител  7 максимума измен етс  с нулевого на высокий уровень, точно соответствуют моментам максимумов огибающей. В такт этим переходам выходного потенциала компаратора с нулевого на высокий уровень на первом выходе измерител  7 формируютс  короткие импульсы, ко торые подаютс  на первые входы блоков 10 и 11 дл  определени  кака  часть длительности импульсов пре- выщени  L: соответствует возрастающему участку огибающей +L. и убывающему участку огибающей - L. , а также на первый вход блока 13 управлени  дл  организации работы аналитак , чтобы определить

) А К., Ф

30

35

где a(t) - мгновенное значение амплитуды огибающей сигнала; - среднее значение сигнала; i - номер уровн  по амплитуде

(i I ,2,3,. . .,m); К - коэффициент.ослаблени  амплитуд огибающей на уровне.

В зависимости от соотнощени  амплитуды огибающей на данном уровне 40 и среднего значени  сигнала это условие или выполн етс , или не выполн етс , В первого рлучае, когда условие, выполн етс , дл  i-ro (одного или

значени  огибающей на первом выходе измерител  7 максимумов, работа которого происходит следующим образом . До тех пор, пока огибающа  сигнала имеет возрастающий характер, на выходе компаратора в измерителе генерируетс  потенциал нулевого уроь н , но как только огибающа  сигнала начнет убывать, то на выходе компаратора в измерителе 7 генерируетс  потенциал высокого (положительного) уровн . Таким образом, те моменты времени, в которые потенциал на первом выходе измерител  7 максимума измен етс  с нулевого на высокий уровень, точно соответствуют моментам максимумов огибающей. В такт этим переходам выходного потенциала компаратора с нулевого на высокий уровень на первом выходе измерител  7 формируютс  короткие импульсы, ко торые подаютс  на первые входы блоков 10 и 11 дл  определени  кака  часть длительности импульсов пре- выщени  L: соответствует возрастающему участку огибающей +L. и убывающему участку огибающей - L. , а также на первый вход блока 13 управлени  дл  организации работы аналинескольких ) уровн  амплитуды огибаю-45 атора 14, блока 15 пам ти и блока .щей, на выходе блока 6 сравнени  дл  индикации. На втором выходе из- i-ro уровн  (одного или нескольких), мерител  7 амплитуд генерируетс  на- формируетс  положительный импульс пр жение, равное максимуму огибающей

L , длительность которого сооветству- ет продолжительности превышени  оги- 50 бающей сигнала данного i-ro уровн . Во втором случае, когла условие не выполн етс , дл  i-ro уровн , на вы- ходе блока 6 сравнени  дл  i-ro уровн  (одного или нескольких), форми- 55 руетс  отрицательный импульс Т. , длительность которого соответствует продолжительности отсутстви  огибаю-; ;

которое сохран етс  до следующего максимума оги.бающей.

Дл  того, чтобы за врем  анализа число ударных импульсов (а следовательно , и число длительностей превышени  и длительностей отсутстви ) при неизменном состо нии контролируемого механизма не зависело от частоты вращени , в устройстве предусмотрен счетчик 9 периодов, с по

261154

щей сигнала на данном уровне. Сформированные таким образом импульсы с длительностью превышени  Г и отсутстви  Т. поступают на вторые входы 5 блоков IО и 11 дл  нормировани  их длительностей превьшени  соответственно на возрастающем (+L ), убывающем (-L. ) участках, на второй вход 13 управлени , а также на первый вход блока 12 измерени  длительности отсутстви  Т/. На вторые входы блоков 10 и 11 нормировани  длительностей и первый вход блока I3 управлени  по10

даетс  импульс, который соответству , 5 ет моменту по влени  максимального 2о 25

0

значени  огибающей на первом выходе измерител  7 максимумов, работа которого происходит следующим образом . До тех пор, пока огибающа  сигнала имеет возрастающий характер, на выходе компаратора в измерителе генерируетс  потенциал нулевого уроь. н , но как только огибающа  сигнала начнет убывать, то на выходе компаратора в измерителе 7 генерируетс  потенциал высокого (положительного) уровн . Таким образом, те моменты времени, в которые потенциал на первом выходе измерител  7 максимума измен етс  с нулевого на высокий уровень, точно соответствуют моментам максимумов огибающей. В такт этим переходам выходного потенциала компаратора с нулевого на высокий уровень на первом выходе измерител  7 формируютс  короткие импульсы, ко торые подаютс  на первые входы блоков 10 и 11 дл  определени  кака  часть длительности импульсов пре- выщени  L: соответствует возрастающему участку огибающей +L. и убывающему участку огибающей - L. , а также на первый вход блока 13 управлени  дл  организации работы анали атора 14, блока 15 пам ти и блока индикации. На втором выходе из- мерител  7 амплитуд генерируетс  на- пр жение, равное максимуму огибающей

атора 14, блока 15 пам ти и блока индикации. На втором выходе из- мерител  7 амплитуд генерируетс  на- пр жение, равное максимуму огибающей

которое сохран етс  до следующего максимума оги.бающей.

Дл  того, чтобы за врем  анализа число ударных импульсов (а следовательно , и число длительностей превышени  и длительностей отсутстви ) при неизменном состо нии контролируемого механизма не зависело от частоты вращени , в устройстве предусмотрен счетчик 9 периодов, с помощью которого формируетс  такой, измерительный интервал, который равен целому числу периодов вращени  при- водногв вала. Это достигаетс  путем счета такого числа импульсов угловых меток, поступающих на вход счетчика 9 периодов с выхода преобразовател  8 частоты вращени , которое соответствует целому чиспу периодов враще- ни  приводного вала механизма. Таким образом,, на выходе счетчика 9 формируетс  пр моугольный, периодически повтор ющийс  импульс, длительность которого равна целому чис- лу периодов вращени  вала. Этот импульс  вл етс  измерительным интервалом , который подаетс  на четвертый вход блока 13 управлени  дл  организации работы анализатора 14 периодов блока 15 пам ти и блока 16 индикации Нормирование длительностей Т отсутстви  в блоке 12 происходит путем счета числа импульсов угловых меток на втором входе блока 12 измерени  , длительностей за врем  импульса Т i длительности отсутстви  на каждом i-M уровне. При этом по окончанию каждого импульса длительности отсутстви  на выходе блока 1 2 генерируетс  числовой код нормированной длительноти , а также признак готовности значен нормированной длительности в виде положительного потенциала на одной из шин его выхода.

Работа Олоков 10 и 11 нормировани  длительности превьпиени  происходит аналогично работе блока 12 измерени  длительности отсутстви  с той лишь разницей, что нормируетс  не вс  длительность импульса превышени  I. , а по част м: вначале длительность +L; на возрастающей участке в блоке 10, а затем длительность -tj на убывающем участке в блоке 11. Это обеспечиваетс  благодар  тому, что в б оке 10 нормировани  длительностей превьпиени  нормирование производитс  путем счета числа импульсов угловых меток от начала импульса превьшени  t | на втором входе блока 10 до момента по влени  на первом входе импульса, соответствующего максимуму огибающей, а в блоке П нормирование производитс  путем счета .числа импульсов угловых меток от мо- мента по влени  на первом входе им- пульса, соответствующего максимуму

Q 5 0 5 О 5

0

0

, огибающей, до момента окончани  импульса превьшени ь. на втором входе блока 10,

Таким образом, в момент прихода начала импульса, соответствующего огибающей на выходе блока 10, генерируетс  числдв зй код нормированной длительности +1- f а в момент окончани  импульса превышени  Т; формируетс  числовой код нормированной длительности -TI на выходе блока 11, а также признаки готовности значений нормированной длительности в виде положительного потенциала на одной из щин выходов блока 10 и П. Эти признаки готовности перерабатьшаютс  блоком 13 управлени  в управл ющие сигналы дл  обеспечени  работы анализатора 14, блока 15 пам ти и блока 16 индикатора.

Блок 13 управлени  работает следующим образом.

С поступлением на его четвертом входе фронта пр моугольного импульса , длительность которого равна целому числу периодов вращени  приводного вала механизма, на втором выходе (управл ющем) блока 13 управлени  генерируютс  управл ющие импульсы , которые адресованы на четвертый вход анализатора 14, вторые входы блока 15 пам ти и блока 16 индикатора привод т их в исходное состо ние. Как только на втором входе блока 13 управлени  по вл етс  положительный импульс длительности превышени  , то на втором выходе по вл ютс  импульсы, которые адресованы на четвертый вход анализатора 14 дл  подготовки к приему по первому (информационному) коду кода длительности превьшени  на во зрастаю- щем и убывающем участках огибающей i-ro уровн . При по влении признака готовности и значени  длительности на п том входе блока 13 управлени  с выходов блоков 10-12 эти значени  кода передаютс  в анализатор 14, который анализирует следующие признаки: какой вид импульсов (длительность превьшзени  на возрастающем участке, длительность превьщгени  на, убывающем участке или длительность отсутстви ); какой номер i-уровн  по амплитуде (i l,2,3,,..,m) импульса длительности ,

i

После анализа данных признаков с приходом управл ющего импульса на четвертый вход анализатора 14 с второго выхода блока 13 управлени  в такт импульсам угловых меток на третьем входе блока 13 анализатор 14 запрашивает из блока 15  чейку пам ти , соответствующую i-му уровню, значению нормированной длительности данного вида импульса (- i; ,-t-, Т и суммирует 1 к значению, наход щемус  в этой  чейке пам ти.

Если за врем  измерительного интервала по вл етс  несколько импульсов с одинаковой длительностью, то в  чейке блока 15 пам ти с адресом: i-й уровень, длительностью +i; (или ., ) получают число, равное количеству этих длительностей т.е. закон (функци ) распределени  длительностей.

Кроме того, анализатор 14 производит нормирование амплитудного уровн  анализируемых длительностей и значений максимумов относительно среднего значени  сигнала, пропорционального динамическому процессу в механизме . Это осуществл етс  путем делени  значений амплитуды, соответствующим i-му уровню, и значений амплитуд максимумов огибающей на втором входе анализатора на среднее значение сигнала, подаваемого на третий вход анализатора 14.

Таким образом, в блоке 15 пам ти за врем  анализа, равное целому числу периодов вращени  приводного вала механизма, накапливаетс  результат анализа, который по сигналу с второго выхода блока 13 управлени  передаетс  из блока 15 пам ти на вход блока 16 индикации дл  считывани  и прин ти  решени  о состо нии механизма.

Формула

обретени 

Устройство дл  вы влени  дефектов машин и механизмов, содержащее последовательно соединенные преобразователь динамического процесса в электрический сигнал, фильтр, усилитель, преобразователь среднего значени .

ВНИИПИ

Заказ 2113/31

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

блок сравнени , выход которого подключен к первому входу блока измерени  длительностей отсутстви  сигнала на заданных уровн х, счетчик, последовательно соединенные блок пам ти и блок индикации, вторые входы которых подключены к второму выходу блока управлени , о тлич ающее- с   тем, что, с целью повышени 

качества контрол  обьектов цикличес-. кого действи , оно снабжено преобразователем частоты вращени , детектором огибающей, измерителем максимума огибающей, двум  блоками нормировани  длительностей превышени  заданных уровней и анализатором длительностей, выход усилител  соединен с входами преобразовател  среднего значени  и детектора огибающей, выход которого подключен к входу измерител  макси-. : мума огибающей и к первому входу блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом преобразовател  среднего значени , первые, вторые и третьи входы обоих блоков нормировани  длительностей превышени  заданных уровней и блока управлени  подключены соответственно к первому выходу измерител  максимума огибающей , к выходу блока сравнени  и выходу преобразовател  частоты вращени , который подключен также к второму входу блока измерени  длитель- ности отсутстви  сигнала на заданных уровн х и через счетчик - к четвертому входу блока управлени , п тый вход которого соединен с объединенными выходами двух блоков нор- мировани  длительностей превышени  заданных уровней и выходом блока измерени  длитель ностей отсутстви  сигнала на заданных уровн х, первый выход блока управлени  соединен с первым входом анализатора длительностей , второй, третий, четвертый входы которого подключены соответственно к второму выходу измерител  максимума огибающей, к выходу пре- образовател  среднего значени  и второму выходу блока управлени , выход анализатора длительностей соединен с первым входом блока пам ти.

Тираж 778

Подписное

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для выявления дефектов машин и механизмов, содержащее последовательно соединенные преобразосигнала на заданных уровнях, первый выход блока управления соединен с первым входом анализатора длительностей, второй, третий, четвертый входы которого подключены соответственно к второму выходу измерителя максимума огибающей, к выходу пре50 образователя среднего значения и втователь динамического процесса в электрический сигнал, фильтр, усилитель, преобразователь среднего значения, рому выходу блока управления, выход анализатора длительностей соединен с первым входом блока памяти.

   ВНИИПИ Заказ 2113/31 Произв.-полигр. пр-тие, г

   Тираж 778

   Подписное

   Ужгород, ул. Проектная, 4