Спосіб віброакустичної діагностики механізму

Спосіб віброакустичної діагностики механізму, який полягає в тому, що діагностику виконують у два етапи, на першому з яких формують діагностичну модель механізму, для чого задають режим роботи і вимірюють параметр вібрації механізмів навчальної сукупності, випробування яких продовжують до відмови механізмів, а на другому задають режим роботи і вимірюють параметр вібрації механізму, який діагностують, та визначають показник надійності механізму, використовуючи отриману на першому етапі діагностичну модель, який відрізняється тим, що на першому етапі визначають параметри діагностичної моделі за формулами ції в смузі частот вібродіагностичної ознаки дефекту виготовлення (Co - стала складова, Сі - коефіцієнт пропорційності), і - порядковий номер механізму в навчальній сукупності, N - КІЛЬКІСТЬ механізмів у навчальній сукупності, І-, - початковий рівень вібрації і-го механізму в смузі частот вібродіагностичної ознаки дефекту виготовлення, Т - напрацювання і-го механізму до відмови, vm - вибіркове відносне середнє квадратичне відхилення напрацювання механізму до відмови від апроксимованого значення, а на другому етапі задають режим роботи механізму, який діагностують, вимірюють початковий рівень вібрації у смузі частот вібродіагностичної ознаки дефекту виготовлення механізму та визначають ймовірність безвідмовної роботи механізму протягом заданого напрацювання за формулами 1,126 0,011 -0,137, (4) В V, v; А= SL..9T. P(TN)=exp Сп = Де N|SL,lgT, 1=1 c,= І Ui (2) NSL? U v m = N - 1 1=1 -1 f, (3) Co та Сі - коефіцієнти в ЛІНІЙНІЙ апроксимації стохастичної залежності логарифму напрацювання механізму до відмови від початкового рівня вібра Винахід стосується віброакустичної діагностики і може бути використаний для контролю якості виготовлення механізмів машин, зокрема, зубчастих передач та підшипникових вузлів Відомий спосіб діагностики машини за побіч В - параметр форми закону розподілу напрацювання механізму до відмови, А - параметр масштабу закону розподілу напрацювання механізму до відмови, І_о - початковий рівень вібрації в смузі частот вібродіагностичної ознаки дефекту виготовлення механізму, Г - символ гамма-функції, Р - ймовірність безвідмовної роботи механізму, TN - задане напрацювання ними ознаками(переважно параметрами вібрації корпусу), який полягає в тім, що вимірюють значення діагностичних параметрів, визначають ВІДПОВІДНІ їм значення функцій розподілу ймовірностей діагностичних параметрів, та судять про (О со Ю (О ю 56536 технічний стан машини, зважаючи на близькість роботи механізму протягом заданого на-робітку за значень функцій розподілу до граничних При цьорезультатами вимірювання початкового рівня вібму для відновлення функції розподілу використорації механізму в інформаційній смузі частот вують результати вимірювань діагностичних параТехнічним результатом способу віброакустичметрів, отримані при випробуваннях навчальної ної діагностики механізму, що заявляється, є змесукупності машин [Авт свід СРСР №1359692, ншення КІЛЬКОСТІ вимірювань вібрації, необхідних 4 МПК G01M 7/00] Спосіб придатний для розподідля визначення показника надійності Це обумовлення знову виготовлених машин за категоріями лено тим, що введення нових операцій, згідно з якості, яким може бути призначений різний ресурс, формулою винаходу, дає змогу за результатами однак не дає змоги визначити КІЛЬКІСНИЙ показник випробувань навчальної сукупності механізмів надійності машини, що є його недоліком і обумоввстановити КІЛЬКІСНИЙ ЗВ'ЯЗОК МІЖ початковим рівлює низьку вірогідність діагностування нем вібрації механізму в інформаційній смузі частот та напрацюванням до відмови, а при діагносНайбільш близьким по технічній суті до винатуванні знову виготовленого механізму визначити ходу, що заявляється, є спосіб прогнозування техймовірність безвідмовної роботи протягом заданонічного стану підшипника кочення, який полягає в го напрацювання за результатами вимірювання тім, що прогнозування здійснюють у два етапи, на початкового рівня вібрації в інформаційній смузі першому з яких формують діагностичну модель, а частот на другому прогнозують по цій моделі технічний стан підшипника, який діагностують На першому Додатковою перевагою способу, що заявляетапі випробують навчальну сукупність механізмів ється, є збільшення вірогідності діагностики, оскііз підшипниковим вузлом При цьому в міру збільльки спосіб дає змогу визначите показник надійношення напрацювання повторюють вимірювання сті механізму для довільного напрацювання амплітуди вібрації корпусу механізму при відклюСуть способу віброакустичної діагностики меченні приводу і зниженні частоти обертання валу ханізму, що заявляється, полягає в тім, що діагноВипробування продовжують до викришування стику виконують в два етапи, причому на першому підшипника і одержують у такий спосіб діагностичетапі формують діагностичну модель механізму, ну модель, що складається із сімейства залежносдля чого задають режим роботи механізмів навчатей амплітуд вібросигналів від напрацювання у льної сукупності, випробування яких продовжують вигляді кривих, характер яких залежить від початдо відмови механізмів, і вимірюють початковий кового стану підшипникового механізму На другорівень вібрації механізмів в інформаційній смузі му етапі вимірюють амплітуду вібросигналів на частот, а по закінченні випробувань визначають початковій стадії напрацювання, зіставляють параметри діагностичної моделі за формулами отриману залежність вібрації від напрацювання із залежностями діагностичної моделі й оцінюють залишковий ресурс підшипника [Патент РФ №2013756, МПК5 G01M 13/04] Недоліком способу U=i ) \л=\ є необхідність виконання кількох вимірів вібрації в міру збільшення напрацювання, що унеможливлює його застосування для контролю якості виготовлення механізмів В основу винаходу поставлена технічна задача створення способу віброакустичної діагностики механізму, який забезпечує визначення показника надійності за результатами вимірювання початкового значення параметра вібрації знову виготовленого механізму Поставлена задача вирішується тим, що у відомий спосіб діагностики механізму за параметрами вібрації, який полягає в тім, що діагностику виконують у два етапи, на першому з яких формують діагностичну модель механізму, для чого задають режим роботи і вимірюють параметр вібрації навчальної сукупності механізмів, випробування яких продовжують до відмови механізмів, а на другому задають режим роботи і вимірюють параметр вібрації механізму, який діагностують, та визначають показник надійності, використовуючи отриману на першому етапі діагностичну модель, вводять нові операції на першому етапі - операції з визначення параметрів діагностичної моделі, які відображують залежність напрацювання механізму до відмови від початкового рівня вібрації механізму в смузі частот вібродіагностичної ознаки дефекту виготовлення(далі інформаційна смуга частот), а на другому етапі операції з визначення ймовірності безвідмовної (N A fn (2) хЦ \\ (3) де Co та Сі - коефіцієнти в ЛІНІЙНІЙ апроксимації стохастичної залежності логарифму напрацювання механізму до відмови від початкового рівня вібрації в смузі частот вібродіагностичної ознаки дефекту виготовлення(Со - стала складова, Сі коефіцієнт пропорційності), і - порядковий номер механізму в навчальній сукупності, N - КІЛЬКІСТЬ механізмів у навчальній сукупності, І., - початковий рівень вібрації і-го механізму в смузі частот вібродіагностичної ознаки дефекту виготовлення, Т. - напрацювання і-го механізму до відмови, Vm - вибіркове відносне середнє квадратичне відхилення напрацювання механізму до відмови від апроксимованого значення, 56536 а на другому етапі задають режим роботи механізму, який діагностують, вимірюють початковий рівень вібрації в інформаційній смузі частот та визначають ймовірність безвідмовної роботи механізму протягом заданого напрацювання за формулами (4) ГО + 1/В) (5) (6) де В - параметр форми закону розподілу напрацювання механізму до відмови, А - параметр масштабу закону розподілу напрацювання механізму до відмови, І_о - початковий рівень вібрації в смузі частот вібродіагносгачної ознаки дефекту виготовлення механізму, Г - символ гамма-функції, Р - ймовірність безвідмовної роботи механізму, TN - задане напрацювання Спосіб віброакустичної діагностики механізму, що заявляється, грунтується на залежності між величиною дефекту виготовлення механізму та його напрацюванням до відмови, оскільки дефект виготовлення призводить до динамічних навантажень спряжень деталей, що, у свою чергу, прискорює зношення деталей та їх руйнацію Викликані дефектом виготовлення динамічні навантаження супроводжуються підвищенням рівня вібрації в інформаційній смузі частот(наприклад, на частоті зубозачеплення), що є вібродіагностичною ознакою дефекту, яку виявляють методом частотної селекції Для апроксимації закону напрацювання механізмів до відмови використовують двопараметричний закон Вейбулла-Гнеденко [Аншгович В Я , Гринченко А С, Литвиненко В Л Надежность машин в задачах и примерах -Харків Око, 2001 320с 1 (7) ¥ Ts Р(0=«р|-| (8) (9) де V - коефіцієнт варіації напрацювання механізму до відмови, Ts- середнє напрацювання механізму до відмови, t - напрацювання Проаналізуємо залежність напрацювання механізму до відмови через досягнення зношенням граничного значення від початкового рівня вібрації знову виготовленого механізму в інформаційній смузі частот Відомо, ЩО залежність напрацювання до відмови від узагальненого навантаження є ступеневою функцією [Анилович В Я , Гринченко А С , Литвиненко В Л Надежность машин в задачах и примерах -Харків Око, 2001 -320с] T~1/Qa (10) де Т - напрацювання до відмови, Q - узагальнене навантаження, a - показник ступеня Показником узагальненого навантаження спряження деталей є контактна напруга, залежність якої від діючої в спряженні деталей сили, ВІДПОВІДНО до теорії Герца, є ступеневою функцією a~Fy (11) де a - контактна напруга, F - сила, у - показник ступеня Таким чином, T~1/Fai/ (12) Віброзміщення механізму обмежується силою пружності і пропорційно ДІЮЧІЙ в спряженні деталей силі Тому T(S) = — v ' gay (13) де С - коефіцієнт, що характеризує СТІЙКІСТЬ матеріалу до зношення, S - віброзміщення Обчислимо міру пошкодження деталі ВІДПОВІДНО до теорії ЛІНІЙНОГО накопичення пошкоджень з урахуванням того, що діюча в спряженні деталей сила змінюється з напрацюванням внаслідок збільшення зазору в спряженні деталей M(t) = J - | L о ' \ь\ч) (14) де М - міра пошкодження Зміну логарифмічного рівня вібрації з напрацюванням апроксимують ЛІНІЙНОЮ залежністю [Попков В К , Мышинский Э Л , Попков О Н Виброакустическая диагностика в судостроении - Л Судостроение, 1989 -257с] L(t) = Lo+M (15) S(t) = S 0 10 l w l / 2 0 l (16) де L - рівень вібрації в інформаційній смузі частот, So - початкове віброзміщення в інформаційній смузі частот, kv- швидкість зростання рівня вібрації Відомо також, що діагностичною ознакою досягнення механізмом граничного стану є перевищення рівня вібрації над початковим рівнем на певну величину [ИСО 2372-74 Станки Правила оценки механической вибрации при рабочих скоростях от 10 до 200об/с Введ 0106 71 - М Издво стандартов, 1971 -13с] Отже, т де ДІ_ - перевищення (17) рівня вібрації над початковим рівнем, яке є ознакою досягнення граничного стану Обчислимо міру пошкодження, відповідну граничному стану вузла 56536 8 ним початковим рівнем вібрації f 2QC ALaytalO /uLarlnlO/20 (18) За визначенням, M(T) = 1 Таким чином, T~1/S% (19) Отже, залежність середнього напрацювання механізму до відмови від початкового рівня вібрації має вигляд прямої у логарифмічних координатах Тому результати випробувань навчальної сукупності механізмів слід вирівнювати за допомогою функції виду Ід(Т) = С о + С^о (20) Коефіцієнти Со та Сі визначають методом найменших квадратів за формулами (1, 2) Середній наробіток механізму до відмови, ВІДПОВІДНИЙ початковому рівню вібрації І_о, визначають згідно (20) за формулою T S (L 0 )=10 C ° + C > L ° (21) Згідно (21), коефіцієнт варіації напрацювання до відмови механізмів з однаковим початковим рівнем вібрації не залежить від початкового рівня вібрації Оцінкою коефіцієнта варіації напрацювання до відмови є вибіркове середнє квадратичне відносне відхилення напрацювання механізму до відмови від обчисленого згідно (21) середнього напрацювання до відмови механізмів із ВІДПОВІД Параметр форми закону розподілу напрацювання механізму до відмови визначають через коефіцієнт варіації напрацювання механізму до відмови згідно (7) Підставляючи (21) в (8), визначимо параметр масштабу закону розподілу напрацювання механізму до відмови А= (25) Г(1 + 1/В) За визначеними параметрами закону розподілу напрацювання механізму до відмови визначають ймовірність безвідмовної роботи протягом заданого напрацювання за формулою (9) Таким чином, визначення параметрів діагностичної моделі механізму за формулами (1 - 3) за результатами випробувань навчальної сукупності механізмів дає змогу на етапі діагностування знову виготовленого механізму визначити ймовірність безвідмовної роботи протягом заданого напрацювання за формулами (5 - 8) за результатами вимірювання початкового рівня вібрації механізму в інформаційній смузі частот, що і є вирішенням технічної задачі, поставленої в основу винаходу Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24