G01M13 / 02 - випробування передавальних механізмів (визначення ККД G01L)
Власники патенту RU 2427815:
Державна освітня установа вищої професійної освіти "Санкт-Петербурзький державний гірський інститут імені Г. В. Плеханова (технічний університет)" (RU)
Винахід відноситься до області випробувальної техніки і може бути використане для діагностики механічних трансмісій гірських і технологічних машин. Вимірюють сигнали акустичної емісії на корпусі діагностується редуктора в інформативної точки, віддаленої від підшипникових вузлів. У заданій смузі частот від 30 кГц до 300 кГц в рівні послідовні проміжки часу з частотою вибірки від 50 мікросекунд до 0,1 мікросекунди оцінюють значення викиду максимальних амплітуд сигналів акустичної емісії. На підставі встановленого рівня і тривалості максимальних нерозривні за часом сигналів акустичної емісії визначають відхилення стану діагностується трансмісії від еталону. За еталон приймається однотипна механічна трансмісія, у якій не має дефектів монтажу, механічний знос і масляне голодування в зубчастих передачах і підшипникових вузлах. Технічний результат полягає в скороченні часу визначення технічного стану елементів трансмісій гірських і технологічних машин. 2 мул.
Винахід відноситься до випробувальної техніці, а саме до способу ультразвукової акустико-емісійної діагностики механічних трансмісій гірських і технологічних машин.
Винахід може бути використано для діагностики і моніторингу механічних трансмісій гусеничних і крокуючих екскаваторів, приводів кульових, стрижневих млинів і трубчастих печей і інших механічних трансмісій технологічних машин.
Недоліком даного способу діагностики є низька достовірність контролю. Це обумовлено тим, що вібрація, виміряна на корпусі підшипника, може бути наслідком нормальних процесів в трансмісії, або дефектом зубчастого колеса, муфти або іншого вузла.
Відомо винахід - спосіб діагностики підшипників кочення (патент RU 2239809 C2 G01M 13/04), за яким вимірюють акустичні сигнали акустичної емісії на корпусі обертового підшипника або на поверхні одного з невращающихся кілець підшипника. Визначають час тривалості викиду максимальних послідовних і нерозривні за часом сигналів акустичної емісії і інтервал часу між викидами максимальних нерозривні за час не менше одного обороту підшипника і розраховують розмір дефекту уздовж бігової доріжки в мм по заданій формулі:
де Р - розмір дефекту в мм;
n - число оборотів в сек;
Δt - час тривалості викиду сигналів акустичної емісії з максимальною амплітудою, наступних один за іншим нерозривно за часом в сек;
D - діаметр внутрішнього або зовнішнього кільця підшипника до поверхні бігової доріжки в мм;
Недоліком даного способу є складність діагностування редуктора в цілому, так як сигнал знімається безпосередньо з нерухомого кільця підшипника або в максимальному наближенні до підшипника, що збільшує терміни проведення діагностики і ускладнює апаратну частину при використанні методу для моніторингу механічної трансмісії.
де Рдеф.кс - розмір дефекту в мм;
m - модуль зубів;
zш - число зубів шестерні;
Δt - час тривалості викиду сигналів акустичної емісії з максимальною амплітудою, наступних один за іншим, нерозривні за часом в сек;
nш - число обертів шестерні в сек;
α - кут профілю зубів;
β - ділильний кут нахилу.
Недоліком даного способу є складність діагностування редуктора в цілому, так як з'їм сигналу проводиться безпосередньо на нерухомому кільці підшипника або максимально близько до підшипника, що збільшує терміни проведення діагностики і ускладнює апаратну частину при використанні методу для моніторингу механічної трансмісії.
Технічний результат винаходу полягає в скороченні термінів діагностування механічних трансмісій гірських і технологічних машин без зупинки обладнання.
Технічний результат досягається тим, що в способі діагностики механічної трансмісії, що включає попереднє фіксування частоти обертання вхідного вала, розрахунок зубчастих частот, настройку вузькосмугових фільтрів, визначення в заданій смузі частот від 30 до 300 кГц в рівні, послідовні проміжки часу з частотою вибірки від 50 до 0,1 мкс значення викиду максимальних амплітуд сигналів акустичної емісії, наступних послідовно і нерозривно за часом, визначення часу тривалості і інтервалу часу між викид ами максимальних послідовних і нерозривні за часом сигналів акустичної емісії, сигнал акустичної емісії знімають в декількох точках на корпусі механічної трансмісії, віддалених від підшипникових вузлів, вибирають найбільш інформативну точку по найбільшому відношенню амплітуд акустичних сигналів акустичної емісії несправною і справної механічної трансмісії і в подальшому оцінюють стан механічної трансмісії за рівнем сигналу, виміряного в одній найбільш інформативною точці, віддаленій від підшипник вих вузлів, за час одного обороту вала, що має мінімальну швидкість обертання в механічної трансмісії.
Визначають в заданій смузі частот від 30 кГц до 300 кГц в рівні, послідовні проміжки часу з частотою вибірки від 50 мікросекунд до 0.1 мікросекунди значення викиду максимальних амплітуд сигналів акустичної емісії, наступних послідовно і безперервно за часом, визначають час тривалості викиду максимальних послідовних і нерозривні по часі сигналів акустичної емісії і інтервал часу між викидами максимальних нерозривні за часом сигналів акустичної емісії під час трохи менше одного обороту вал а, що має мінімальну швидкість в диагностируемой трансмісії, що дозволяє провести діагностику всіх зубчастих коліс трансмісії одночасно за короткий проміжок часу.
На підставі виміряних параметрів розраховують можливий розмір дефекту по довжині робочої поверхні зубів по формулі (1).
Місцезнаходження дефекту (одного або декількох зубів передачі) визначають на підставі порівняння, визначеного діагностикою інтервалу часу між максимальними нерозривними за часом сигналами акустичної емісії з розрахованим значенням інтервалу часу за формулою (2) для зубчастої передачі.
де Тінт - інтервал часу між викидами амплітуди при одиничному дефекті зуба колеса, сек.
Є механічна трансмісія, представлена на фіг.1. На корпусі трансмісії вибрано десять характерних точок (позиції 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 і 10), розташованих в видаленні від підшипникових вузлів. Показання акустичного сигналу акустичної емісії, показане на Фіг.2, де по осі а відраховується значення акустичної емісії, а по осі b - номер точки, в якій виробляється зняття показань.
Гістограмою, перекресленою навхрест, показані свідчення, зняті в обраних точках при роботі справної трансмісії, гистограммой без заповнення вказані показання акустичної емісії, зняті з трансмісії, що має дефект в зубчастої передачі.
З отриманого результату бачимо, що при знятті показань акустичної емісії в будь-який з точок, віддалених від підшипникових вузлів, можна виявити появу дефекту в механічній трансмісії, але для кожного типу трансмісії точки повинні бути обрані експериментально. Для трансмісії, наведеної на фіг.1, найбільш інформативними точками, по спадаючій інформативності, є точки 10, 1, 7, 9, 5 і 6. Для визначення технічного стану механічної трансмісії, тобто виявлення дефектів в зубчастому зачепленні, досить робити вимірювання акустичного сигналу акустичної емісії в точці 10 або 1.
Спосіб діагностики механічної трансмісії, що включає попереднє фіксування частоти обертання вхідного вала, розрахунок зубчастих частот, настройку вузькосмугових фільтрів, визначення в заданій смузі частот від 30 до 300 кГц в рівні послідовні проміжки часу з частотою вибірки від 50 до 0,1 мкс, значення викиду максимальних амплітуд сигналів акустичної емісії, наступних послідовно і нерозривно за часом, визначення часу тривалості і інтервалу часу між викидами максимальних послідовних і нерозривно их за часом сигналів акустичної емісії, що відрізняється тим, що сигнал акустичної емісії знімають в декількох точках на корпусі механічної трансмісії, віддалених від підшипникових вузлів, вибирають найбільш інформативну точку по найбільшому відношенню амплітуд акустичних сигналів акустичної емісії несправною і справної механічної трансмісії і в подальшому оцінюють стан механічної трансмісії за рівнем сигналу, виміряного в одній найбільш інформативною точці, віддаленій від підшипникових вузлів, за час одне про обороту валу, що має мінімальну швидкість обертання в механічної трансмісії.