Устройство для диагностики механизмов

Устройство для диагностики механизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)887939 (6() Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.10.79 (21) 2832052 /18-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 07.12.81. Бюллетень Юе 45

Дата опубликования описания 10.12.81 (51)M. Кл.

С 01 Н 1/00

+ 01 М 15/00

Гасударственный комитет до делам изобретений н открытий (53) УДК 621 .432.628 (088.8) В. H. Костюков, С. А. Морозов, С. Г рушников и Т. Н. Дудина (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЗМОВ

Изобретение относится к испытательной технике1 а именно к.устройствам для диагностики механизмов/и может быть использовано в машинострсении.

Известно. устройство дпя диагностики механизмов, содержащее вибропреобразователь, согпасуюшее звено, блок обработки информации с подключенным к нему сигнапизатором и информационно-избирательный блок, включенный между согласующим звеном и блоком обработки информации (13 °

Недостатком устройства являются трудности выделения полезного сигнала на фоне шумов при значительном уровне nocI5 ледних.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство для диагностики механизмов, содержашее

20 последовательно соединенные вибропреобразователь, согласуюший усилитель, избирательный блок, включаюший широкополосный и узкополосный фильтры, и блок об2 работки информации с подключенным к не» му сигнапизатором j2).

Недостатком устройства является трудность выделения полезного сигнала на фоне шумов и связанная с этим. низкая точность диагностики, зависяшая от интенсивности шума

Цель изобретения - повышение точно сти диагностики.

Указанная цель достигается тем, что коэффициенты передачи широкополосного и узкополосного фильтра выбраны из усло вия ц Q

Кш5Щ=КУЯУ ) где Кши K> --коэффициенты передачи соответственно широкополосного и узкополосного фильтров на частоте наст ройки;

Sù и у -. плошади квадратов норми рова нных амплитудно-чаототных характеристик соот аетственно широкополосн 3 8879

ro и узкополосного фильтров; при этом сигнальный вход блока обрабоч ки информации подключен к выходу согласуюшего усилителя, а управляюший входк выходу избирательного блока.

Кроме того, избирательный блок снабжен комларатором, входы которого подключены к выходам параллельно соединенных широкополосного и узкополосного

10 фильтров, а выход - к управляюшему входу блока обработки информации; широкополосный и узкополосный фильтры могут быть включены последовательно, а коэффициент передачи широкополосного фильтра

15 равен единице.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вибропреобразователь 1, установленный на кор20 пусе диагностируемого механизма, подключенный к согласующему усилителю 2, выход которого подключен ко входам. блока

3 обработки информации, широкополосного, фильтра 4 и узкополосного фильтра 5; вы25 .ходы последних подключены к компаратору 6, подключенному к управляюшему входу блока 3 обработки информации и сигнализатору 7.

Широкополосный и узкополосные фильтры 4 и 5 и комларатор 6 образу1рт изЗо бирательный блок 8. .Устройсаво работает следующим образом.

Вибрации механизма с вибропреобраэователя 1 поступают через согласуюший усилитель 2 BB входы блока 3 обработки информации, а также на входы широкополосного и узкополосного фильтров 4 и 5) настроенных на одну из гармоник виброакустического сигнала. Если скоростной 40 режим соответствует заданному, то частота этой гармоники находится в полосе пропускания широкополосного и узкополосного фильтров 4 и 5, при этом сигнал на выходе узкополосного фильтра 5 больше 4> сигнала на выходе широкополосного фильтра 4, компаратор 6 срабатывает и разрешает обработку сигнала блоком. 3 обработки информации, а также включает сигналиэатор 7, который оповещает one- 50 ратора о том, что скоростной режим ме« ханиэма находится в заданных пределах.

При отклонении скоростного режима от заданного частота контролируемой гармон1ики выходит из полосы пропускания уско- )s полосного фильтра 5, но остается в полосе пропускания широкополосного фильтра 4, в- результате чего выходной сигнал узкомощность виброакустического сигнала, приходяшаяся на полосу частот CLUB спектральная плотность шума; спектральная плотность гармоники виброакустического сигнала, частота которой равна ш0 а амплитуда - A частотный диапазон виброакустического сигнала, влияюший на выходной сигнал широкополосного фильтра 4.

Я(а)A (@о)а„им

Разность напряжений на входах компаратора 6 имеет вид (Ajg М

О,-U =(Q-U j(U U1„)= H (W)8%(u)- Ч ()g хам);

39 4 полосного фильтра 5 становится меньше ! выходного сигнала широкополосного фильт ра 4, компаратор 6 перебрасывается и запрещает обработку сигнала блоком 3 обработки информации.

В реальном механизме кроме гармоник основного виброакустического процесса имеются другие частотные составляющие, принадлежашие различным кинематическим парам, а также имеюшие гидродинамическое происхождение (для гидроагрегатов, например HBcocDB, герметичных моторкомлрессоров и т,п.), в результате чего приходится фильтровать контролируемую гармонику из ее смеси с шумом, имеюшим приблизительно равномерную спектральную плотность. При этом выходные сигналы широкополосного и узкополосного фильтров 4 и 5 будут зависеть не только от амплитуды контролируемой частотной составляюшей, но и от интенсивности шума, находящегося в полосе пропускания этих фильтров. Поэтому необходимо так подобрать характеристики широкополосного и узкополосного фильтров 4 и 5, чтобы исключить влияние шума .на результаты контроля скоростного режима.

Мощность выходного сигнала фильтра может быть представлена в виде интеграла Лебега-Стилтьеса:

С1.)

$ )) ш)яни), я

Щ где U0- — мощность сигнала на выходе фильтра;

H (e) - квадрат передаточной характеристики фильтра;

gB ) = в Уж+6М)ИЖ

887939

Фр ц)

U,-u 5tí „(è)-« (и))н«(и)-5 «„(wl « (,))„

1«"(ш,) G(w))aw=5(HG(w)-«((w))«), (и),,„, «

«5 )«„(ш)-н (и))«(и)ни. на точность контроля частоты гармоники.

Знак выходного напряжения компаратора

u,„,„„= н(. о „-u .I=à «.(««Ц(и,) «". (.))3 зависит от разности ординат передаточных характеристик фильтров, Используя фильтрующее свойство дельта-функции для первого интеграла и теоре- 1О му о среднем для второго, получим

Ы I

Г ц „-« =Я(ш,)-н (ш)). (и)) Н „(и).«, ())аи,(()

15 где " )(ц))=К bg(>) — квадрат передаточной характеристики узко0 полосного фильтра 5; „,(ц))=К1„3< (L0) — квадрат передаточной харакгеристики широ- 2© кополосного фильтра 4;

Ку )К()) — модуль коэффициента передачи соответственно узкополосного и широкополосного филь- н5 тров 5 и 4,на частоте настройки u)p

Q (Iv);4<(m) — нормированные ампли( тудно-частотные характеристики фильтров.

39

Из выражения (2) следует, что разность сигналов фильтров на входе компаратора 6 зависит не только от амплитуды контролируемой гармоники и ее положения на оси частот (первое слагаемое), но также от интенсивности шума и соотношения передаточных характеристик широкополосного и узкополосного фильтров 4 и

5 (второе слагаемое). Выбрав Н > (ю ) и

Н (м) таким образом, чтобы интеграл во втором слагаемом равнялся нулю, можно обеспечить независимость входного напряжения компаратора 6 от интенсивности шума:

Ш 4)

53(. -" ")). - «5 ««« )"

Щ)

-((G5 sG()as=«GG„y G,=u, («)

Из выражения (3) следует, что выбирая характеристики фильФров из соотношения

-()) Ш, 0 1

К s к s где 1 ц(Ь ч — площади квадратов Норми) S3 рованных амплитудно-частотных характеристик соответственно широкополосного и узкополосного фильтров 4 и 5, можНо исключить влияние шумовой части спектра

05(,)х „>0 при H g (oo) На (p))O; р (н (< прн Н ) (())о) — Н ш ((()о) < О.

Решая уравнение Н (ц) ) — Нш (ц) )=0, можно определить граничные значения (.()()н и шо,, которые задают границы для частоты контролируемой гармоники: при (-«)Он < о-)о с ы о скоростной режим в заданных пределах, диагностика разрешаетСЯ; IIPH (- ) pg < ШО ИЛИ Ш g > Ж щ СКОРОСТ ной режим вышел на установленные пределы, диагностика запрещается.

В некоторых случаях бывает сложно обеспечить требуемую стабильность коэффициентов передачи обоих фильтров 4 и 5.

Например, при значительном изменении параметров окружающей среды оказывается необходимым один из фильтров поместить в термостат, при этом изменение коэффициента передачи другого фильтра не должно сказываться на работоспособности устройства.

Этого можно добиваться последовательным включением фильтров, отключив вход узкополосного фильтра 5 от согласующего усилителя 2 и подключив его к выходу широкополосного фильтра 4. При этом сигнал на выходе узкополосного фильтра 5 будет следующим:

\.(= 5 н ((о)н (())gabe, (4.)

Ш,(Подставив (4) и (2) и выполняя те же преобразования, получим

, к „ь,-к, ь=к к, -ь„-s )=o.(.)

Из. (5) следует, что, выбирая коэффициент передачи узкополосного фильтра 5 из соотношения К = - —, можно искЬ ( лючить влияние шум на точность контроля частоты гармоники.

Предлагаемое устройство позволяет контролировать несколько частотных составляющих при многоканальном исполне- нии, каждый канал которого включает широкополосный и узкополосный фильтры, настроенные на соответствующую частоту.

Устройство повышает точность диагностики механизмов. формула изобретения

1. Устройство ддя диагностики механизмов, содержащее последовательно сое7 8879 чиненные вибропреобраэователь, согласуюший усилитель, избирательный блок, включающий широкополосный и узкополосный фильтры, M блок обработки информации с подключенным к нему снгнализатором, 5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, коэффициенты передачи широкополосного и узкополосного фильтров выбраны из условия

10 н -ш 2 J

К 5 =К $, где К, и Ку — коэффициенты передачи соответственно широкополосного и узкополосного фильтров «а частоте наст- I5 ройки; ь, и S > — площадь квадратов н ормированных амплитудно частотных характеристик соответственно широкополосного и узкополосного фильтров; при этом сигнальный вход блока обработки информации подключен к выходу

39 согласующего усилителя, а управляющий вход — к выходу избирательного блока.

2. Устройство по и. 1, о т и и ч а юш е е с я тем,что избирательный блок снабжен компаратором, входы которого подключены к выходам параллельно соединенных широкополосного и узкополосного фильтров, а выход — к управляющему входу блока обработки информации.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что широкополосны i u узкополосный фильтры включены последовательно, а коэффициент передачи широкополосного фильтра равен единице.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 427263, кл. Cj 01 М 15/00, 1973.

2 . Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей. М., "Машиностроение

1978, с 106-120 (прототип).

Составитель A. Каратыш

Редактор Г. Бельская Техред E.Харитончик . Корректор М. Коста

Заказ 10712/9 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4