[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2049320C1 - Method of vibrodiagnostics of mechanism - Google Patents

Method of vibrodiagnostics of mechanism Download PDF

Info

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
Application number
RU93032630A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93032630A (en
Inventor
Владимир Васильевич Савченко
Original Assignee
Владимир Васильевич Савченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Васильевич Савченко filed Critical Владимир Васильевич Савченко
Priority to RU93032630A priority Critical patent/RU2049320C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2049320C1 publication Critical patent/RU2049320C1/en
Publication of RU93032630A publication Critical patent/RU93032630A/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: vibromeasuring engineering. SUBSTANCE: spectrum of vibrations of mechanism is divided into N frequency fields and N groups of frequency components are filtered off; selected as m vibroparameter of mechanismm is total (integral) intensity of vibration spectrum components of m frequency field; after determination of respective approximating functiona, respective final difference of first order is determined in function of discrete time which is compared with preset threshold level and defect is determined in mechanism at preset moment of time; prediction for this defect is made; technical state of mechanismm is estimated according to values Δm(ti) = σ 2 m (ti 2 m (ti-1) for each present and future moments of time. EFFECT: wide informativity and extended functional capabilities through prediction of spread of defect. 1 dwg

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 2 m (ti 2 m (ti-1), m

Figure 00000001
≅ N для каждого текущего и будущих моментов времени, где σ2 m(ti) суммарная интенсивность составляющих спектра вибраций из m-й частотной области в дискретном времени ti, i 1,2,
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 2 m (t i 2 m (t i-1 ), m
Figure 00000001
≅ N for each current and future time points, where σ 2 m (t i ) is the total intensity of the components of the vibration spectrum from the m-th frequency domain in the discrete time t i , i 1,2,
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 2 m (tk+n) σ 2 m ,k+

Figure 00000002
(tk+n-tk), n 1,2
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 (ti2 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
Figure 00000003
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 m 1,2, M ≅ N, is selected as the vibration parameter of the mechanism. Measuring its values from the vibration of the mechanism at successive times t 1 , t 2 , t k , determine the corresponding time series σ m, 1 2 , σ m, 2 2 , σ m, k 2 , which is used to construct the approximating function σ m 2 (t i ) in the discrete time t i , i 1,2, and the condition σ m 2 (t i) = σ m, i 2 for i≅ k. An example is a linear approximation of the form
σ 2 m (t k + n ) σ 2 m , k +
Figure 00000002
(t k + n -t k ), n 1,2
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
Figure 00000003
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 vibration transducer 1, a broadband amplifier 2, a block of 3 bandpass filters, a block of 4 quadratic detectors, a block of 5 integrators, a multi-channel tape recorder 6, an analog-to-digital converter 7, an arithmetic block 8, a threshold block 9, a logical block 10, and a display block 11 as well as a switching unit 12, the information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the arithmetic unit 8 and the inputs of the threshold unit 9, control inputs with the corresponding outputs of the logical unit 10 and first the input inputs of the display unit 11, and the outputs with the corresponding second inputs of the display unit 11.

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

Figure 00000004
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 vibration transducer 1 connected to a controlled mechanism (not shown) is amplified in a broadband amplifier 2 and fed simultaneously to the N inputs of the bandpass filter unit 3, where separate groups of its spectral components are allocated that carry information about the technical condition of the mechanism with respect to each specific defect in his work. The signals from the outputs of N bandpass filters are detected by amplitude in block 4 of quadratic detectors and then separately averaged in block 5 of integrators to obtain current estimates of the vibration parameter of the mechanism σ m 2 } Signals of estimates of the vibration parameter from the interval [t 1 ; t k ] for each frequency domain are stored in a multi-channel tape recorder 6 and after that they are successively fed to the input of the amplitude-to-digital converter 7 in an accelerated time scale. Based on the arrays of digital codes obtained at the output of the latter, σ m, 1 2 , σ m, 2 2 , σ m, k -2 for the vibration parameter σ m 2 , m
Figure 00000004
in the arithmetic unit 8, the corresponding approximating function σ m 2 (t i ) is determined in the discrete time t i , i 1,2. and then a corresponding finite first-order difference Δ m (t i ) is formed. Its current count, equal to Δ m (t k ), is fed to the corresponding input of the threshold block 9, where it is compared in magnitude with a given threshold level α m > 0. When the condition Δ m (t k ) ≥ α m is met on the corresponding m- m output of the threshold block 9 is formed by a signal of a logical unit. The set of logical units and zeros at the same time on all M outputs of the threshold block 9 is an M-bit binary code of the corresponding defect in the mechanism. Its decryption and determination of a specific type of defect is carried out in a logical block 10, the logic of which is determined in the process of pre-setting the device to a group of mechanisms with previously known defects. The signal from each output of the logical unit 10 as a sign of a corresponding defect in the mechanism is registered in the diagnostic information display unit 11 and at the same time serves as a “key” for transmitting to the display through the switching unit 12 sequences of values corresponding to the approximating function σ m 2 (t i ) and its the first order difference Δ m (t i ) as the numerical characteristics of the current and predicted technical condition of the mechanism.

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)

СПОСОБ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕХАНИЗМА, заключающийся в том, что в последовательные моменты времени измеряют текущие значения вибропараметра, по измеренным последовательностям вибропараметра определяют соответствующую аппроксимирующую функцию и оценивают с учетом их состояние механизма, отличающийся тем, что разбивают спектр вибраций механизма на N частотных областей, измерение вибропараметра и определение аппроксимирующих функций проводят в каждой из N частотных областей, в качестве вибропараметра механизма выбирают суммарную интенсивность составляющих спектра вибраций, после определения соответствующей аппроксимирующей функции определяют конечную разность первого порядка Δm(ti) в функции дискретного времени, сравнивают ее значение с пороговым уровнем и по результатам сравнения определяют наличие дефекта и его развитие в работе механизма, а техническое состояние механизма оценивают из соотношения
Figure 00000005

для каждого текущего и будущего моментов времени,
где σ 2 m (ti) -суммарная интенсивность составляющих спектра вибраций из m-й частотной области в дискретном времени ti,
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
Figure 00000005

for every current and future points in time,
where σ 2 m (t i ) -total intensity of the components of the spectrum of vibrations from the m-th frequency domain in a discrete time t i ,
i 1, 2,
RU93032630A 1993-06-21 1993-06-21 Method of vibrodiagnostics of mechanism RU2049320C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 15029969, кл. G 01B 7/00, 1989. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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