RU2049320C1 - Method of vibrodiagnostics of mechanism - Google Patents
Method of vibrodiagnostics of mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2049320C1 RU2049320C1 RU93032630A RU93032630A RU2049320C1 RU 2049320 C1 RU2049320 C1 RU 2049320C1 RU 93032630 A RU93032630 A RU 93032630A RU 93032630 A RU93032630 A RU 93032630A RU 2049320 C1 RU2049320 C1 RU 2049320C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibration
- defect
- time
- spectrum
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для оценки технического состояния механизмов. The invention relates to a vibration measuring technique and can be used to assess the technical condition of mechanisms.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ вибродиагностики технического состояния механизма, заключающийся в том, что в последовательные моменты времени t1, t2, tk измеряют текущие значения вибропараметров механизма, определяют информативные составляющие спектра вибраций, для измеренных информативных составляющих спектра строят соответствующие аппроксимирующие функции, определяют предельно допустимые значения информативных составляющих и оценивают техническое состояние механизма.The closest in technical essence to the proposed one is the method of vibration diagnostics of the technical condition of the mechanism, which consists in the fact that at successive times t 1 , t 2 , t k measure the current values of the vibration parameters of the mechanism, determine the informative components of the vibration spectrum, for the measured informative components of the spectrum build approximating functions determine the maximum permissible values of informative components and evaluate the technical condition of the mechanism.
Однако способ характеризуется недостаточно высокой информативностью и ограниченными функциональными возможностями в виду игнорирования возможных изменений технического состояния механизма на интервале проведения серии последовательных измерений. However, the method is characterized by insufficiently high information content and limited functionality in view of ignoring possible changes in the technical state of the mechanism in the interval of a series of consecutive measurements.
Цель изобретения расширение информативности и функциональных возможностей путем прогнозирования развития во времени каждого отдельного выявленного дефекта. The purpose of the invention is the expansion of information content and functionality by predicting the development over time of each individual identified defect.
Цель достигается тем, что в способе вибродиагностики технического состояния механизма, заключающемся в том, что в последовательные моменты времени измеряют текущие значения вибропараметра механизма, по измененным последовательностям значений вибропараметра определяют соответствующую аппроксимирующую функцию, при этом разбивают спектр вибраций механизма на N частотных областей, измерение вибропараметра и определение аппроксимирующей функции производят в каждой из N частотных областей, в качестве вибропараметра механизма выбирают суммарную интенсивность составляющих спектра вибраций, после определения соответствующей аппроксимирующей функции определяют соответствующую конечную разность первого порядка Δm(ti) в функции дискретного времени, сравнивают ее с заданным пороговым уровнем и по результатам сравнения определяют наличие дефекта и его развитие в работе механизма, а техническое состояние механизма оценивают из следующих соотношений:
Δm(ti) σ
При работе сложных механизмов возбуждается сложный спектр вибраций в некоторой фиксированной полосе частот. Возникающие в процессе работы механизма дефекты проявляются в искажениях соответствующих областей спектра вибраций за счет увеличения интенсивности или средней мощности их спектральных составляющих. Каждому конкретному дефекту можно поставить в соответствие вибропараметр механизма, определяемый по спектральным составляющим из соответствующих М частотных областей. Анализируя изменения вибропараметра во времени на интервале наблюдения [t1, tk] можно по одной из известных методик построить его аппроксимирующую функцию и прогнозировать дальнейшее (вне интервала наблюдения) развитие дефекта в работе механизма. Решение такой задачи достигается в предлагаемом способе.The goal is achieved by the fact that in the method of vibration diagnostics of the technical state of the mechanism, which consists in the fact that at successive times the current values of the vibration parameter of the mechanism are measured, the corresponding approximating function is determined from the changed sequences of the values of the vibration parameter, while the vibration spectrum of the mechanism is divided into N frequency regions, measurement of the vibration parameter and the determination of the approximating function is performed in each of the N frequency domains, as the mechanism vibration parameter is selected ummarnuyu intensity components of the vibration spectrum after determining respective approximating functions define the corresponding finite difference of first order Δ m (t i) at discrete time function, compare it with a predetermined threshold level and from the comparison determine the presence of a defect and its development in the mechanism, and technical the state of the mechanism is estimated from the following relationships:
Δ m (t i ) σ
When complex mechanisms are operating, a complex spectrum of vibrations is excited in a certain fixed frequency band. Defects arising during the operation of the mechanism manifest themselves in distortions of the corresponding regions of the vibration spectrum due to an increase in the intensity or average power of their spectral components. Each specific defect can be associated with a vibration parameter of the mechanism, determined by the spectral components from the corresponding M frequency regions. By analyzing the changes in the vibration parameter over time on the observation interval [t 1 , t k ], one of the known methods can construct its approximating function and predict further (outside the observation interval) development of the defect in the mechanism. The solution to this problem is achieved in the proposed method.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Разбивают спектр вибраций механизма на N частотных областей и выделяют соответствующие N групп частотных составляющих. The vibration spectrum of the mechanism is divided into N frequency domains and the corresponding N groups of frequency components are distinguished.
В качестве вибропараметра механизма выбирают суммарную или интегральную интенсивность σ 2 m спектральных составляющих вибраций из m-й частотной области, где m 1,2,М ≅ N. Измеряя ее значения по вибрациям механизма в последовательные моменты времени t1, t2,tk, определяют соответствующий временной ряд σm,1 2, σm,2 2, σm,k 2, по которому строят аппроксимирующую функцию σm 2(ti) в дискретном времени ti, i 1,2, причем соблюдают условие σm 2(ti)= σ m,i 2 при i≅ k. Примером может служить линейная аппроксимация вида
σ
Последовательность отсчетов аппроксимирующей функции в моменты i > k выполняет роль соответствующего прогнозируемого значения для вибропараметра механизма σm 2. После этого определяют соответствующую конечную разность первого порядка
Δm (ti)σ2 m (ti) σ2 m (ti-1),
i= k, k+1. как численную характеристику скорости увеличения вибропараметра σ2 m, которую сравнивают по величине с соответствующим пороговым уровнем αm> 0. Полностью исправному механизму соответствует случай близких к нулю величин Δm(ti) для всех m Как результат, выполняется система неравенств
Δm(ti) < αm ∀ti∈[tk;tk+n]
При возникновении в текущий момент времени tk некоторого дефекта в работе механизма возрастает интегральная интенсивность σm 2спектральных составляющих из соответствующей m-й области спектра вибраций и одновременно возрастает соответствующая разность первого порядка Δm(ti). При условии Δm (ti) ≥ αm возникший дефект автоматически регистрируют для дальнейшей оценки его развития по соответствующим будущим моментам времени ti > tk значениям аппроксимирующей функции σ2 m(ti). По моменту tk+n, когда достигается равенство Δm (tk+n) αm *, где αm * (2-3) αm предельно допустимое значение скорости увеличения вибропараметра σ m 2 определяют прогнозируемый остаточный ресурс работы механизма.The total or integral intensity σ 2 m of the spectral components of the vibrations from the m-th frequency domain, where
σ
The sequence of samples of the approximating function at moments i> k plays the role of the corresponding predicted value for the vibration parameter of the mechanism σ m 2 . After that, determine the corresponding finite difference of the first order
Δ m (t i ) σ 2 m (t i ) σ 2 m (t i-1 ),
i = k, k + 1. as a numerical characteristic of the rate of increase of the vibration parameter σ 2 m , which is compared in magnitude with the corresponding threshold level α m > 0. A fully functional mechanism corresponds to the case of values close to zero Δ m (t i ) for all m As a result, the system of inequalities
Δ m (t i ) <α m ∀t i ∈ [t k ; t k + n ]
When a defect occurs at the current time t k in the mechanism, the integrated intensity σ m 2 of the spectral components from the corresponding m-th region of the vibration spectrum increases and the corresponding first-order difference Δ m (t i ) also increases. Under the condition Δ m (t i ) ≥ α m, a defect that has arisen is automatically recorded for further assessment of its development according to the corresponding future instants of time t i > t k to the values of the approximating function σ 2 m (t i ). At the moment t k + n , when the equality Δ m (t k + n ) α m * is achieved, where α m * (2-3) α m the maximum permissible value of the rate of increase of the vibration parameter σ m 2 determines the predicted residual life of the mechanism.
Результаты такого прогнозирования позволяют для каждого контролируемого механизма эффективно планировать проведение профилактических и ремонтных работ в удобное с точки зрения производственных затрат время до момента выхода механизма из строя. The results of such forecasting make it possible for each controlled mechanism to effectively plan preventive and repair work at a time convenient from the point of view of production costs until the mechanism fails.
Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого изображена на чертеже. The method can be implemented, for example, using a device, a diagram of which is shown in the drawing.
Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, широкополосный усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, блок 4 квадратичных детекторов, блок 5 интеграторов, многоканальный магнитофон 6, аналого-цифровой преобразователь 7, арифметический блок 8, пороговый блок 9, логический блок 10 и блок 11 отображения, а также блок 12 коммутации, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами арифметического блока 8 и входами порогового блока 9, входы управления с соответствующими выходами логического блока 10 и первыми входами блока 11 отображения, а выходы с соответствующими вторыми входами блока 11 отображения. The device comprises a series-connected
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Сигнал вибропреобразователя 1, подключенного к контролируемому механизму (не показан), усиливается в широкополосном усилителе 2 и подается одновременно на N входов блока 3 полосовых фильтров, где выделяются отдельные группы его спектральных составляющих, несущие в себе информацию о техническом состоянии механизма в отношении каждого конкретного дефекта в его работе. Сигналы с выходов N полосовых фильтров детектируются по амплитуде в блоке 4 квадратичных детекторов и после этого раздельно усредняются в блоке 5 интеграторов для получения текущих оценок вибропараметра механизма σm 2} Сигналы оценок вибропараметра из интервала [t1; tk] по каждой частотной области запоминаются в многоканальном магнитофоне 6 и после этого в ускоренном масштабе времени последовательно подаются на вход амплитудно-цифрового преобразователя 7. По полученным на выходе последнего массивам цифровых кодов σm,1 2, σm,2 2, σ m,k -2 для вибропараметра σm 2, m в арифметическом блоке 8 определяется соответствующая аппроксимирующая функция σm 2(ti) в дискретном времени ti, i 1,2. и после этого формируется соответствующая конечная разность первого порядка Δm (ti). Ее текущий отсчет, равный Δm(tk), подается на соответствующий вход порогового блока 9, где он сравнивается по величине с заданным пороговым уровнем αm > 0. При выполнении условия Δm(tk) ≥ αm на соответствующем m-м выходе порогового блока 9 формируется сигнал логической единицы. Совокупность логических единиц и нулей одновременно на всех М выходах порогового блока 9 представляет собой М-разрядный двоичный код соответствующего дефекта в работе механизма. Ее дешифрация и определение конкретного типа дефекта осуществляется в логическом блоке 10, логика работы которого определяется в процессе предварительной настройки устройства на группу механизмов с заранее известными дефектами. Сигнал с каждого выхода логического блока 10 как признак соответствующего дефекта в работе механизма регистрируется в блоке 11 отображения диагностической информации и одновременно служит "ключом" для передачи на отображение через блок 12 коммутации последовательностей значений, соответствующих аппроксимирующей функции σm 2(ti) и ее разности первого порядка Δm(ti), как численных характеристик текущего и прогнозируемого технического состояния механизма.The signal of the
Использование информации о скорости развития каждого отдельного дефекта во времени расширяет информативность и функциональные возможности вибродиагностики механизмов, что в совокупности способствует более полному использованию их рабочего ресурса и снижению до минимума затрат на техническое обслуживание. The use of information on the rate of development of each individual defect in time expands the information content and functionality of the vibration diagnostics of mechanisms, which together contributes to a more complete use of their working resource and to minimize maintenance costs.
Проведенный анализ свидетельствует о новизне и изобретательском уровне решения, а выполненная техническая проработка подтверждает возможность его промышленной применимости. The analysis indicates the novelty and inventive step of the solution, and the technical study performed confirms the possibility of its industrial applicability.
Claims (1)
для каждого текущего и будущего моментов времени,
где σ
i 1, 2,METHOD FOR VIBRODIAGNOSTICS OF THE TECHNICAL STATE OF THE MECHANISM, which consists in the fact that at successive moments of time the current values of the vibration parameter are measured, the corresponding approximating function is determined from the measured sequences of the vibration parameter and their state of the mechanism is evaluated, characterized in that the vibration spectrum of the mechanism is divided into N frequency regions vibration parameter and the determination of approximating functions are carried out in each of the N frequency domains, as a vibration parameter of the mechanism you irayut total intensity components of the vibration spectrum after determining respective approximating functions define finite difference of first order Δ m (t i) at discrete time function, compared its value with a threshold level and the comparison results determine the presence of a defect and its development in the mechanism, and technical the state of the mechanism is estimated from the ratio
for every current and future points in time,
where σ
i 1, 2,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93032630A RU2049320C1 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Method of vibrodiagnostics of mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93032630A RU2049320C1 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Method of vibrodiagnostics of mechanism |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2049320C1 true RU2049320C1 (en) | 1995-11-27 |
RU93032630A RU93032630A (en) | 1996-08-10 |
Family
ID=20143769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93032630A RU2049320C1 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Method of vibrodiagnostics of mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2049320C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557676C1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-07-27 | Николай Анатольевич Дегтярёв | Vibration monitoring of displacement units in hydraulic systems |
RU2778391C1 (en) * | 2021-09-29 | 2022-08-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for maintenance and repair of machines |
-
1993
- 1993-06-21 RU RU93032630A patent/RU2049320C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 15029969, кл. G 01B 7/00, 1989. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557676C1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-07-27 | Николай Анатольевич Дегтярёв | Vibration monitoring of displacement units in hydraulic systems |
RU2778391C1 (en) * | 2021-09-29 | 2022-08-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for maintenance and repair of machines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20100094452A (en) | A method for detection and automatic identification of damage to rolling bearings | |
JPH07280603A (en) | Abnormality decision method for machine | |
RU2049320C1 (en) | Method of vibrodiagnostics of mechanism | |
Berler et al. | A new method of partial discharge measurements | |
RU2448343C2 (en) | Method of predicting remaining life of metal articles and apparatus for realising said method | |
SU1606910A1 (en) | Method of determining condition of machine units | |
RU2209410C1 (en) | Method of diagnosis of bearings | |
SU659923A1 (en) | Device for diagnosis of ball bearings | |
SU684574A1 (en) | Arrangement for monitoring and registering the working parameters of vehicles | |
JPH08105928A (en) | Partial discharge strength measuring device | |
SU1272374A1 (en) | Device for performing quality control of articles | |
SU729482A1 (en) | Device for diagnosis of service lofe of mechanisms and machines | |
SU1411659A1 (en) | Method and apparatus for determining defective articles | |
SU1038821A1 (en) | Bearing vibration diagnostic device | |
Setayeshmehr et al. | A novel method to on-line measuring of power factor (tan/spl delta/) and capacitance of transformers' bushings | |
RU2244314C2 (en) | Method for statistical evaluation of nonlinear distortions and device for realization of said method | |
SU1677551A1 (en) | Arrangement for measuring narrow-band vibration process | |
SU1452316A1 (en) | Installation for acoustic-emission inspection | |
KR100328705B1 (en) | Method and apparatus for diagnosing plasma reaction | |
SU1562845A1 (en) | Apparatus for diagnosis of condition of structure | |
SU871097A2 (en) | Energy spectrum analyzer | |
SU1379722A1 (en) | Device for friction pair diagnostics | |
SU1539567A1 (en) | Device for inspecting rolling-contact bearings | |
Warren et al. | Potential uses for the fatigue damage spectrum (FDS) in test specification and health and usage monitoring systems (HUMS) | |
SU1062722A1 (en) | Device for determining residual life of equipment |