G01M13 / 02 - випробування передавальних механізмів (визначення ККД G01L)
Власники патенту RU 2337340:
Потапенко Володимир Семенович (RU)
Винахід відноситься до області випробувальної техніки і може бути використане для діагностики зубчастих передач. Винахід напрвлена на підвищення достовірності контролю і вимірювання розмірів дефекту, що утворився в результаті неправильного монтажу або експлуатації зубчастої передачі, щоб визначити своє місцезнаходження дефекту без зупинки устаткування. Цей технічний результат забезпечується за рахунок того, що спосіб діагностики зубчастих передач полягає в вимірі акустичних сигналів акустичної емісії на корпусі обертового підшипника або на поверхні одного з не обертається кілець підшипника, який встановлений на валу з диагностируемой шестернею. 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 нерозривно за часом, визначають час тривалості викиду максимальних послідовних і нерозривні за часом сигналів акустичної емісії і інтервал часу між викидами максимальних нерозривні за часом сигналів акустичної емісії під час трохи менше одного обороту кол єса зубчастої передачі. На підставі встановленого інтервалу часу між викидами максимальних нерозривні за часом сигналів акустичної емісії і часу тривалості викиду максимальних сигналів акустичної емісії розраховують за наведеними в описі формулами розмір дефекту і його місце розташування. Про технічний стан зубчастої передачі судять шляхом порівнювання певного діагностикою розміру дефекту з допустимим розміром дефекту, виходячи з технічних і експлуатаційних характеристик зубчастої передачі за час не менше одного обороту колеса. 2 мул.
Винахід відноситься до випробувальної техніці, а саме до способу ультразвукової акустікоеміссіонной діагностиці зубчастих передач.
Винахід може бути використано для діагностики зубчастих передач в енергетиці, на транспорті, гірничодобувної та хімічної промисловості і визначення їх технічного стану під час експлуатації.
Відомий спосіб виброакустической діагностики передач зачеплення (патент RU 2224232 C1, G01M 13/2), за яким попередньо фіксують частоту обертання вхідного вала діагностується передачі, розраховують зубцеві частоти, по ним налаштовують вузькосмугові фільтри, знімають сигнал з вібродатчика, встановленого на корпусі діагностується передачі, фільтрують його згаданими вузькосмуговими фільтрами і отримані діагностичні дані фіксують в пам'яті обчислювального кошти в реальному масштабі часу у вигляді цифрової послідовності, в оследней вибирають масиви даних, відповідні часу повних обертів діагностованих коліс, на яких потім виділяють ділянки, відповідні коливань, що генеруються окремими зубами, після чого за параметрами коливань оцінюють технічний стан діагностованих зубчастих коліс і їх зубів.
При цьому з'їм даних здійснюють при різних навантажувальних моментах на вихідному валу діагностується передачі, для кожного зуба визначають середнє значення розмахів коливань вібраційного сигналу, а в якості діагностичних параметрів використовують їх зміна при збільшенні навантажувальних моментів і їх відношення до навантажуючим моментам на вихідному валу діагностується передачі.
До істотних недоліків даного способу можна віднести обмежені можливості оцінки технічного стану і точностних параметрів зубчастих передач обладнання або вузлів рухомого складу при експлуатації, коли за умовами експлуатації обладнання (вимогам технологічного режиму) або вимогам допустимої швидкості руху транспортного засобу, або рухомого складу (за правилами безпеки ) забороняється поступово збільшувати величину навантажувальних моментів зубчастої передачі за формулою даного способу:
де # X00394; T - крок ступеневої збільшення навантажувальних моментів на вихідному валу діагностується передачі;
То - найменший з максимально допустимих за умовами контактної і згинальної міцності зубів коліс крутний момент на валах діагностується передачі;
Т - момент на вихідному валу діагностується передачі;
U - передавальне число кінематичного ланцюга.
Крім того, розмах коливань вібраційного сигналу не дозволяє визначити розмір викришування (пошкодження) поверхні зубів, а також недолік (дефект) мастила.
Зазначені недоліки знижують вірогідність контролю.
Мета винаходу - підвищення достовірності контролю і вимірювання розмірів дефекту (зони розвитку дефекту), що утворилися в результаті неправильного монтажу або експлуатації зубчастої передачі і визначення місця розташування дефекту без зупинки устаткування.
Суть методу полягає у вимірюванні акустичних сигналів акустичної емісії на корпусі обертового підшипника або на поверхні одного з невращающихся кілець підшипника, який встановлений на валу з диагностируемой шестернею.
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 нерозривно за часом, визначають час тривалості викиду максимальних послідовних і нерозривні за часом сигналів акустичної емісії і інтервал часу між викидами максимальних нерозривні за часом сигналів акустичної емісії під час трохи менше одного обороту кол єса зубчастої передачі. На підставу виміряних параметрів розраховують розмір дефекту, тобто руйнування по довжині робочої поверхні зубів по формулі (1) для циліндричних прямозубих передач:
де Рдеф.пр - розмір дефекту в мм;
m - модуль зубів;
Zш - число зубів шестерні;
# X00394; t - час тривалості викиду сигналів акустичної емісії з максимальною амплітудою, наступних один за іншим нерозривно за часом в сек;
nш - число обертів шестерні в сек;
# X003B1; - кут профілю зубів.
Для циліндричних косозубих передач розмір дефекту розраховується за формулою (2):
де Рдеф.кс - розмір дефекту в мм;
m - модуль зубів;
# X003B2; - ділильний кут нахилу.
Місцезнаходження дефекту (викришування одного або декількох зубів) зубчастої передачі визначають на підставі порівняння певного діагностикою інтервалу часу (Тінт) між максимальними нерозривними за часом сигналами акустичної емісії з розрахованим значенням інтервалу часу за формулою (3) для одиничного дефекту зубів шестерні
де Тінт.ед.ш - інтервал часу між максимальними нерозривними за часом викидами сигналів акустичної емісії в сек;
nш - число обертів шестерні в сек.
Для одиничного дефекту зубів колеса за формулою (4):
де Тінт.ед.к - інтервал часу між максимальними нерозривними за часом викидами сигналів акустичної емісії в сек;
nк - число обертів колеса в сек.
При абразивному зносі всіх зубів шестерні за формулою (5):
де Тінт.об.ш - інтервал часу між максимальними нерозривними за часом викидами сигналів акустичної емісії в сек;
nш - число обертів шестерні в сек;
Zш - число зубів шестерні.
На фігурі 1 зображено проходження крутного моменту зубчастого зачеплення.
Момент, що обертає здійснюється по лінії контакту несправного зуба шестерні 1 і зуба колеса 2.
1 - шестерня зубчастої передачі;
2 - колесо зубчастої передачі;
3 - точка початку зони викришування поверхневого шару зуба шестерні;
4 - точка закінчення зони викришування поверхневого шару зуба шестерні.
На фігурі 2 зображені свідчення на дисплеї акустікоеміссіонного діагностичного приладу під час проходження крутного моменту по лінії контакту поверхневого шару несправного зуба шестерні і зуба колеса.
По осі OY відображаються показання сигналів акустичної емісії в мкв.
По осі ОХ відображається час вимірювання в сек.
1 - інтервал часу між максимальними нерозривними за часом викидами сигналів акустичної емісії;
2 - час тривалості максимальних нерозривні за часом викидів сигналів акустичної емісії (при проходженні крутного моменту зубчастої передачі в зоні викришування зуба шестерні);
A1. А2. An - значення сигналів акустичної емісії до проходження зони усталостного викришування зуба шестерні;
4 - значення випадкового сигналу акустичної емісії до проходження зони усталостного викришування поверхні зуба шестерні.
Працівник контролює переносним, портативним акустікоеміссіонним приладом роботу редукторів мішалок (пристроями,) ділянки №3 хімічного виробництва, послідовно проводячи вимірювання на кожному редукторі.
Перед вимірюванням технічного стану кожного редуктора в пам'ять приладу працівником вносяться дані: час, дата вимірювання, номер ділянки, номер редуктора і технологічна позиція - номер мішалки.
На редукторі №9 мішалки №9 ділянки №3 в результаті вимірювання встановлено:
Значення Тінтер.ед = 0,04 сек.
Технічна характеристика редуктора:
Зубчаста передача - прямозубая циліндрична, передавальне число i = 5.
Модуль m = 3 мм, кут # X003B1; = 20 # x000B0 ;.
Zш = 24, Zк = 120, nш = 1500 об / хв = 25 об / сек.
Дані виміряного значення Тінт.ед = 0,04 сек відповідають розрахунковим, значить розташування дефекту на шестерні зубчастої передачі.
Рдеф.пр = 2m # x000B7; Zш # X000B7; # x00394; tnш / cos # x003B1; = 2 # x000B7; 3 # x000B7; 0,000078 # x000B7; 24 # x000B7; 25 / 0,939 = 0,3 (мм). Розмір дефекту, встановлений вимірюванням і розрахунком, порівнюється з допустимим для зубчастої передачі даного типу і приймається рішення про продовження експлуатації редуктора або його зупинки на ремонт.
Про технічний стан зубчастої передачі судять шляхом порівнювання певного діагностикою розміру дефекту з допустимим розміром дефекту, виходячи з технічних і експлуатаційних характеристик зубчастої передачі.
Спосіб діагностики зубчастих передач, за яким попередньо фіксують частоту обертання вхідного вала діагностується передачі, розраховують зубчасті частоти, по ним налаштовують вузькосмугові фільтри, знімають сигнал з вібродатчика, встановленого на корпусі діагностується передачі, що відрізняється тим, що датчик акустичної емісії встановлюють на корпусі обертового підшипника або на поверхні одного з невращающихся кілець підшипника, який встановлений на валу з диагностируемой шестернею, визначають в заданій смузі част від 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, визначають час тривалості викиду максимальних послідовних і нерозривні за часом сигналів акустичної емісії і інтервал часу між викидами максимальних нерозривні за часом сигналів акустичної емісії під час трохи менше одного обороту колеса зубчастої передачі;
розмір дефекту, тобто руйнування по довжині робочої поверхні зубів, розраховують за формулою для циліндричних прямозубих передач:
Рдеф.пр. = 2mZш # x000B7; # x00394; t # x000B7; nш / cos # x003B1 ;,
де Рдеф.пр. - розмір дефекту, мм;
m - модуль зубів;
Zш - число зубів шестерні;
# X00394; t - час тривалості викиду сигналів акустичної емісії з максимальною амплітудою, що випливають один за іншим нерозривно за часом, с;
nш - число обертів шестерні в секунду;
# X003B1; - кут профілю зубів,
для циліндричних косозубих передач розмір дефекту розраховують за формулою
Рдеф.кс. = 2mZш # x000B7; # x00394; tnш / cos # x003B1; # x000B7; cos # x003B2 ;,
де Рдеф.кс. - розмір дефекту, мм;
m - модуль зубів;
# X003B2; - ділильний кут нахилу,
місце розташування дефекту (викришування одного або декількох зубів) зубчастої передачі визначають на підставі порівняння певного діагностикою інтервалу часу (Тінт.) між максимальними нерозривними за часом сигналами акустичної емісії з розрахованим значенням інтервалу часу по формулі для одиничного дефекту зубів шестерні:
де Тінт.ед.ш. - інтервал часу між максимальними нерозривними за часом викидами сигналів акустичної емісії, с;
nш. - число оборотів шестерні в секунду;
для одиничного дефекту зубів колеса за формулою (4)
де Тінт.ед.к. - інтервал часу між максимальними нерозривними за часом викидами сигналів акустичної емісії, з,
nк. - число обертів колеса в секунду,
про технічний стан зубчастої передачі судять шляхом порівнювання певного діагностикою розміру дефекту з допустимим розміром дефекту, виходячи з технічних і експлуатаційних характеристик зубчастої передачі.