Способ диагностики шпиндельного узла

Способ диагностики шпиндельного узла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение относится к машиностроению. Сущность: способ диагностики шпиндельного узла заключается в следующем: датчиками 2 и 3, установленными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях , измеряют виброперемещения аттестованной оправки 1, которая закреплена на торце шпинделя. Сигналы отдатчиков 2, 3 поступают в измерительные устройства 4 и 5, которые, в свою очередь, соединены с регистрирующим устройством 6. В результате вычислений получают размеры полу

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s 6 01 Н 17/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4902055/28 (22) 11.01.91 (46) 23.03.93. Бюл, М 11 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) О.О.Смиловенко, iO,В.Скорынин и

К.К.Кузьмич (56) Карасев В.А. и др. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей. — M.:

Машиностроение, 1978, с. 125-128.

Авторское свидетельство СССР

М 1223070, кл. G 01 М 1/00, 1986.

Методические указания по балансировке жестких роторов ГОСТ 22061-76. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА (57) Использование: изобретение относится к машиностроению, Сущность: способ диагностики шпиндельного узла заключается в следующем; датчиками 2 и 3, установленными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, измеряют виброперемещения аттестованной оправки 1, которая закрепле.. на на торце шпинделя. Сигналы от датчиков

2, 3 поступают в измерительные устройства

4 и 5, которые, в свою очередь, соединены с регистрирующим устройством 6. В результате вычислений получают размеры полу1803744 нического состояния шпиндельного узла изния данной системы

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе диагностики шпиндельного узла измеряют виброперемещеменения дисбаланса и жесткости опор, На фиг,1 изображена схема измерения виброперемещений и обработки данных измерений; на фиг.2 — алгоритм диагностирония оси шпинделя в двух взаимно вания шпиндельного узла; на фиг.3 — эллипс перпендикулярных направлениях перпендикулярно оси шпинделя. методом. регрессивного анализа определяют регрессивную точности вращения шпиндельного узла.

Способ диагностики шпиндельного узла осуществляется следующим образом.

На шпинделе закреплена аттестованпрямую и геометрическую фигуру в виде эллипса с большей осью, совпадающей по наная оправка 1 (фиг,1), Датчики перемещений правлению с регрессионной прямой для 20

2, 3 установлены в двух взаимно перпендисовокупности положений оси шпинделя в плоскости, перпендикулярной этой оси, после чего onределяют величину угла наклона регрессионной прямой к горизонтальной кулярных направлениях в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя. Сигналы от датчиков 2, 3 поступают в измерительные оси и величины полуосей полученного эл- 25 устройства 4 и 5, которые в свою очередь, соединены с регистрирующим устройством

6. Сигналы от преобразователей 4 и 5 однолипса, и по изменению этих величин судят, соответственно, об изменении дисбаланса и жесткости опор диагностируемого шпин- временно регистрируются, например, на дельного узла. - .. ленте осциллографа 7. Затем ординаты то30 чек осциллограммы 7 с заданной дискретноУстановлено, что изменение дисбаланстью при помощи преобразователя графиков 8 наносятся на перфоленту 9. При са влечет эа собой изменение угла наклона оси наибольшего рассеяния совокупности мгновенных положений центра вала-рото- . этом необходимо совмещение по фазе колера, а изменейие жесткости опор влияет, " бательных процессов по осям X и У, Данные в перфоленты 9 вводятся в ЭВМ, где обраглавным образом, на величину дисперсии батываются по специальной программе 10 по упомянутой оси и перпендикулярной к

Рассмотрим теперь алгоритм диагностики шпиндельного узла (фиг,2). После тоней.

Ниже приведены результаты экспериro, как выполнен предварительный этап, мента, подтверждающего теоретические осей и угол наклона к горизонтальной оси эллипса точности вращения — совокупности мгновенных положений центра торцевой поверхности шпинделя. По изменению размеров полуосей эллипса и угла его наклона к горизонтальной оси судят об изменении технического состояния шпиндельного узла, причем изменение размеров полуосей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при оценке технического состояния poTopHblx систем технологического оборудования, различных машин и агрегатов

Целью изобретения является повышение достоверности диагноза при оценке технического состояния роторной сиСтемы путей выявления причин изменения состояположения.

В табл.1 приведены результаты (угол наклона регрессионной прямой P), полученные при различных по фазе и велйчине дисбалансах шлифовального круга при постоянном радиусе установки грузов для трех частот вращения шпинделя шлифовальной бабки бесцентришлифовального станка с гидродинамическими опорами скольжения.

45 свидетельствует об изменении жесткости опор, а изменение угла наклона эллипса— об изменении дисбаланса шлифовального круга. Способ позволяет производить качественную диагностику состояния шпиндельного узла с установлением причин изменения состояния узла в процессе эксплуатации, 3 ил.

В табл.2 приведены результаты (размеры полуосей эллипса точности вращения), полученные при различных жесткостях опор шпинделя и постоянной величинедисбаланса шпиндельного узла для трех частот вращения шпинделя.

Результаты эксперимента подтверждают возможность использования в качестве диагностических признаков для оценки техвключающий установку и центрирование измерительной оправки, установку и жесткое закрепление датчиков перемещения, монтаж измерительной системы, прсводят измерение виброперемещений, как описано выше, а затем приступают непосредст.венно к оценке работоспособности шпиндельного узла. Для этого вычисляют размах колебаний вала-ротора по оси Х:

1803744

Л X=-Хеах-Xmln необходимо балансировать шпиндельный узел.

Вариант 2: вышли за пределы допустимых значений размеры полуосей эллипса

5 точности вращения Хз и Уз. Угол /3 изменился несущественно. Решение: необходимо осуществить регулировку жесткости опор за счет изменения радиального зазора.

Вариант 3: заметные изменения имеют угол наклона оси эллипса точности и размеры его полуосей. Решение: сначала произвести балансировку, проверить характеристики эллипса точности. Если характеристики эллипса снова выходят за допустимые пределы, необходимо осуществить регулировку опор вала-ротора. Если такая регулировка не дает желаемого эффекта, принимают решение о ремонте шпиндельного узла.

Диагностирование технического состояния описанным выше способом проводилось для шпиндельного узла шлифованной бабки бесцентрошлифовального станка, шпиндель которого вращается в двух гидродинамических многоклиновых опорах скольжения типа ЛОН-23. В качестве датчиков перемещений использовались бесконтактные индуктивные преобразователи, соединенные с измерительными устройствами типа БИ-1. Для регистрации колебательных процессов применялся осциллограф типа

Н-117, последующая расшифровка проводилась при помощи преобразователя графиков типа Ф 014. Дальнейшая обработка данных производилась на ЭВМ по специальной программе, В результате измерения виброперемещений центра торцевой поверхности шпинделя при работе на предельно настроенном станке были получены следующие данные; размах колебаний по оси Х: ЛХ=1,6 мкм, размах колебаний по оси Y: Л Y=1,33 мкм; размер большей полуоси эллипса точности — ЗХз=0,65 мкм; размер меньшей полуоси эллипса точности — Уз=1,08 мкм; угол наклона регрессивной прямой—

P=..3n 4О

В течение последующих часов для шпиндельного узла имитировался процесс резания с правкой шлифовального круга.

Затем снова проводились измерения виброперемещений центра шпинделя, В результате обработки полученных данных по специальной программе были определены размахи колебаний центра шпинделя по осям X и Y: ЛХ =1,89 мкм; Л Y =0,94 мкм.

Сравнение размахов колебаний по осям

Х и У на предварительно настроенном. стани IlO DCN Y

AYYmax Ymln

Сравнивая полученные значения с исходными, полученными на предварительно настроенном станке. судят о работоспособности шпиндельного узла. Если размах ко- 10 лебаний шпинделя хотя бы по одной оси превышает допустимое значение, шпиндельный узел считают неработоспособным.

Для его дальнейшей эксплуатации необходимо определить причину отказа. Рассчиты- 15 вают размеры полуосей эллипса точности вращения Хз и Уз и угол наклона Р оси эллипса по отнОшению к неподвижной системе координат. Эллипс точности вращения (фиг.3) -это совокупность мгновенных поло- 20 жений центра вала-ротора в плоскости измерений. Для характеристики эллипса точности вращения введены размеры его полуосей Хз и Уз и угол наклона Р большей оси к одной из осей неподвижной системы 25 координат Х101У1, связанной с корпусом шпиндельной бабки. Чтобы получить харак.теристики эллипса точности вращения для некоторой совокупности мгновенных положений центра вала-ротора. проводится ре- 30 грессивный анализ и определяется уравнение регрессии в виде Y=Kx+b, где

K=tg P, в j3 — есть угол наклона большей оси эллипса точности, которая совпадает по направлению с регрессионной прямой, Раз- 35 меры большей полуоси определяют по формуле:

Хзгпах Хзпип

Хз=

1" а размер оси; перпендикулярной к ней, то есть малой оси эллипса точности, — по формуле:

45 1 Злах тзв!и тз=

Полученные величины сравнивают с аналогичными показателями настроенного GTQH- 50 ка, Возможны три варианта состояния шпиндельного узла при выходе характеристик эллипса точности вращения шпинделя за допустимые пределы (фиг.2).

Вариант 1: существенно изменился угол

Р по сравнению с исходным значением.

Размеры полуосей эллипса точности вращения практически не йзменились. Решение;

1803744

Таблица 1

Таблица 2 ке и после эксплуатации показывает, что увеличился размах колебаний по оси Х. Делается заключение о неработоспособности шпиндельного узла, так как допустимый интервал для размаха колебаний по оси Х равен 1,6 мкм. Чтобы определить причину изменения состояния узла были вычислены полуоси эллипса точности вращения и угол наклона регрессионной прямой: Хз =0,66 мкм; Уэ =1,11 мкм; P ==25,9 .

Как видно, существенно изменился только угол наклона регрессионйой прямой, а размеры полуосей эллипса точности остались практически прежними. Вывод: изменился дисбаланс шпиндельного узла, жесткость опор шпинделя практически не изменилась (вариант 1).

Предлагаемый способ диагностики шпиндельного узла позволяет повысить достоверность диагноза при оценке состояния шпиндельного узла.

Формул а изобретения

Способ диагностики шпийдельного узла, Заключающийся в том, что йзмеряют виброперемещения оси шпинделя в двух взаимно перпендикулярных направлениях перпендикулярно к оси шпинделя, производят статистическую обработку, сравнивают

5 полученные данные с эталоном и определяют техническое состояние шпиндельного узла, отличающийся тем, что. с целью повышения достоверности диагноза путем выявления причин изменения технического

10 состояния узла, статистическую обоаботку производят методом регрессионного анализа, посредством которого определяют совокупность мгновенных положений центра вала-ротора шпиндельного узла в плоскости

15 измерений в виде эллипса точности его вращения, определя от величину угла наклона регрессионной прямой, совпадающей с большой осью эллипса точности вращения вала-ротора, и величины осей эллипса вра20 щения вала-ротора, по изменению этих величин судят об изменении дисбаланса вала-ротора и жесткости опор шпиндельного узла, по которому производят оценкутехнического состояния шпиндельного узла.

1803744

gggpgg рдЬюоглосоХюстдю r@wdp&+>>> урла

Я у ах waadarru ,ю оа УА®

ggparrvAa u3ePP4 ЯРЛЬНОУ СИСщ МЙ

Ралмт zuza&wu 44 ж.ж.

uu ucu А )ЗУ р ЗУ Фл

Hdtv@

4Фсэйм мраЖ о

1803744

Составитель О. Смиловенко

ТехРед М.МоРгентал . КоРРектоР М, Керецман

Редактор О, Стенина

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1049 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета bio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 ..