Спосіб діагностики гасителів коливань

Пропонований винахід належить до техніки вимірювань і може бути використаний для діагнос ι ики гасителів коливань транспортних засобів, зокрема, рухомого складу залізниць. Відомий, наприклад, спосіб діагностики гасителів коливань при якому випробовуваного гасителя встановлюють на спеціалізованому стенді і виливають на нього коливаннями, які імітують робочі навантаження при русі рухомого складу, знімають значення величин опору гасителя і переміщення його робочого органа, і реєструють результати випробувань механічно, шляхом запису на бланк}· планшета робочої діаграми гасителя [М.М Соколов, В.И Варава. Г.М Левит, Гасители колебаний подвижного состава, Μ., "Транспорт". 1985, стр.132. 133] Реєстрація результатів відповідно до відомого способу здійснюється оператором, що сприяє появі погрішності при оцінці показань візуальним шляхом. Найбільш близьким по технічній сутності і результатові, що досягається, (прототип винаходу) є спосіб діагностики гасителів коливань, при якому випробовуваного гасителя встановлюють на спеціалізованому стенді і впливають на нього коливаннями, які імітують робочі навантаження при русі рухомого складу, знімають значення величин опору гасителя і переміщення нього робочого органа, і реєструють результати випробувань електронним шляхом, у водячи ш значення в комп'ютер, [рекламний листок 9го Центрального автомобільного ремонтного заводу, 1999р. Копія листка додається]. Зазначений спосіб, у порівнянні з реєстрацією механічним шляхом, зменшує появу погрішності оператора. Спосіб дозволяє застосовувати промислові комп'ютери, що гарантує надійність устаткування при роботі в курних і вологих приміщеннях. У рекламному листку не розкрита сукупність операцій і дій, що дозволяють забезпечити шуканий технічний результат - виключення впливу оператора на якість оцінки Крім цього, відомий спосіб маг обмежені можливості (відповідно до зведень приведених } рекламному листку) оскільки не дозволяє виконати діагностику в широкому діапазоні видів стану придатності гасителя коливань з високою точністю визначення характеру дефекту. Фактором, що сприяє зменшенню імовірності помилок, є використання з літературних джерел апробованих еліпсоїдних діаграм у якості еталонних і розпізнавання на основі їх з високим ступенем точності фактичних діаграм, що відповідають станам непридатності гасителів коливань. У зв'язку з ним завданням цього винаходу ί створення такого способу діагностики гасителів коливань, у якому шляхом використання комп'ютерної технології на основі системи розпізнавання образів стану придатності гасителя коливань, досягається новий технічний результат - підвищення об’єктивізації контролю параметрів випробовуваного гасителя коливань по широкому інтервалу можливих відхилень від стану необхідної придатності гасителя коливань. Для рішення поставленого завдання у відомому способі діагностики, при якому випробовуваного гасителя встановлюють на спеціалізованому стенді і впливають на нього коливаннями, що імітують робочі навантаження при русі рухомого складу, знімають значення величин зусилля опору гасителя і переміщення його робочого органа, і реєструють результати іспитів електронним шляхом - відповідно до винаходу; попередньо формують у пам'яті комп'ютера банк еталонних діаграм непридатностей з літературних джерел, у яких вони представлені в безрозмірному і без масштабному виді, довільно проводять Декартові осі координат для представлення еталонних діаграм непридатностей у числовому форматі, рівномірно поділяють діаграму променями з установленим кроком і визначають координати перетинання променів із кривою в полярній системі координат, далі проводять нові осі координат j перераховують полярні координати в нову систему Декартові координат, знаходять координати центра тяжкості і моменту інерції центра еталонної еліпсоїдної діаграми щодо осей координат нової системи і щодо її центра, переводять знову еталонну еліпсоїдну діаграму в нову систему координат таким чином, щоб центр перетинання осей координат проходив через центр мас еталонної еліпсоїдної діаграми; визначають моменти інерції щодо цих осей і на їхній основі головні моменти інерції і зв'язують отриману пару чисел головних моментів інерції з еталонною еліпсоїдною діаграмою, вводять отримані образи в банк еталонних діаграм і потім впливають на гаситель коливаннями, що імітують робочі навантаження при русі рухомого складу; знімають значення величини зусилля опору гасителя і переміщення його робочого органа у виді електричних сигналів і роблять реєстрацію результатів іспитів електронним шляхом, при якому вводять зняті значення в комп'ютер, перетворюють їх у чисельну форму для створення двох масивів чисел, розкладають їх по декартовим осям координат, визначають головні моменти інерції знятого зображення, порівнюють отримані моменти інерції с збереженими в базі моментами інерції еталонних діаграм, і по ступені неузгодженості судять про характер дефекту, приймаючи за істинне те значення, що маг найменший відсоток неузгодженості, і його виводять на екран комп'ютера для візуальної оцінки. Причинно-наслідковий зв'язок між новою сукупністю ознак і технічним результатом полягає в наступному. Для діагностики гасителя коливань використовується образ стану його придатності - еліпсоподібну криву діаграму, що виступає як матеріальний об'єкт параметризації дефектів. При формуванні банку еталонних діаграм у пам'яті комп'ютера обробляють еталонну діаграму в різних системах координат. При цьому виводять два головних параметри еталонної діаграми - головні моменти інерції Ju та Jv, і далі, у процесі діагностики, одержують із досліджуваного об'єкта робочу діаграму, знову обробляють у різних системах координат еліпсоподібну криву і ви ходять на параметри Ju і Jv. Порівняння по числових параметрах дозволяє підвищити точність результату і виявити еталонну діаграму непридатності, що збігається по максимальній кількості ознак із робочою діаграмою. Для виключення впливу помилково знятих даних з усилля і переміщення на кінцевий результат фільтрують електричні сигнали, відсіваючи явно недійсні дані і, заміняючи їх найбільш близьким до попереднього показання значенням. Наступною після фільтрації операцією по обробці одержуваних значень від випробовуваного гасителя коливань є усереднення періодів переміщення і сили опору по амплітуді й фазі у функції часу. Це стає можливим завдяки тому, що для більш-високої точності знімаються не менш 32768 пар точок зусилля й переміщення, що при частоті коливань збурення гасителя 1,5 Гц відповідає 70 періодам коливань гасителя. Пропонований спосіб пояснюється схематичними кресленнями, на яких представлені: Фіг.1 - загальний вид спеціалізованого стенда з установленим на ньому гасителем коливань (показаний тонкими лініями); Фіг.2 - вид збоку на спеціалізований стенд; Фіг.3 - блок-схема пропонованого способу діагностики; Фіг.4 - таблиця з основними параметрами прикладу реалізації пропонованого способу; Фіг.5 - схема змісту банку еталонних діаграм; Фіг.6 - розпізнаний образ стану непридатності гасителя коливань у виді еліпсоїдної діаграми, виведеної на екран комп'ютера. Пропонований спосіб діагностики гасителів коливань здійснюється в такий спосіб. Перед початком випробувань попередньо формують у пам'яті комп'ютера банк еталонних діаграм, які відповідають різним станам непридатності гасителя коливань. Послідовність операцій по формуванню виконується в наступному виді (фіг.3). 1 Беруть еталонні діаграми непридатностей з літературних джерел, у яких вони представлені в безрозмірному і безмасштабному вигляді, довільно проводять декартови осі координат для представлення є галон них діаграм непридатностей у числовому форматі, рівномірно поділяють діаграму променями з установленим кроком у градусах і визначають координати перетинання променів із кривою в полярній системі координат, далі проводять нові осі координат і перераховують полярні координати в нову систему декартових координат. 2 Довільно вибирають нову систему декартових координат і визначають координати точок отриманої еталонної еліпсоїдної діаграми в новій системі координат. Потім, по відомим з теоретичної механіки формулам, знаходять координати центра тяжкості Хс, Yc еталонної еліпсоїдної діаграми і моменти інерції Jy, Jx, Jxy щодо осей координат і її центра: òò xdxy òò ydxy Xc = r òò dxdy r ; Yc = r òò dxdy ; r 2 Jy = òò x dxdy, Jx = òò y2 dxdy, Jxy = òò xydxdy , r r r 3 Переходять до нової системи координат, проводячи осі XOY через точку центра тяжкості досліджуваної еталонної еліпсоїдної діаграми. Знаходять моменти інерції щодо головних осей, що проводяться через центр тяжкості еталонної еліпсоїдної діаграми: Jxc = Jx - y 2c òò dxdy,Jyc = Jy - x 2c òò dxdy,Jx c y c = Jxy - x c y c c òò dxdy, r r r 4 Знаходять головні центральні моменти інерції щодо центра тяжкості (еталонної еліпсоїдної діаграми) за умови, що рівняння Jx cy c = Jxy - xc yc òò dxdy r 1é 2ù Ju = ê (Jx c + Jy c ) + (Jxc - Jyc )2 4Jxc yc ú 2ë û 1é 2ù Jv = ê (Jx c + Jy c ) + (Jxc - Jyc )2 4Jxc yc ú 2ë û Зв'язавши отриману пару чисел головних центральних моментів інерції Ju, Jv з еталонною діаграмою, одержуємо числовий опис цієї діаграми. Провівши аналогічні (описані) операції з іншими чисельними значеннями Ρ и X і зв'язавши також з відповідними видами еталонних еліпсоїдних діаграм отримані для них значення Ju, Jv, одержують універсальний опис еталонних діаграм для візуального спостереження і набір Ju, Jv для машинної обробки. Вище приведена сукупність операцій по формуванню банку еталонних діаграм. Вона складає ліву гілку блок-схеми (фіг.3). Подальші операції способу діагностики гасителів коливань, що заявляється, зв'язані зі зняттям показань з випробовуваного гасителя й одержанням діагностичної інформації, проводяться в наступній послідовності. 5 Впливають на випробовуваного гасителя, що установлений на спеціалізованому стенді (фіг.1, 2) коливаннями, які імітують робочі навантаження при русі рухомого складу. 6 Знімають значення величини зусилля опору гасителя Ρ ι величини переміщень його робочого органа X. 7 Фільтрують зібрані вимірювання, відсіваючи явно недійсні і заміняючи їх найбільш близьким до попереднього показання значенням. 8 Усереднюють періоди переміщення і сили опору по амплітуді і фазі у функції часу. 9 Виділяють один період сили опору і переміщення. 10 Відображають графік і числові величини. 11 Проводять сплайнову інтерполяцію. 12 Знаходять центр тяжкості і моменти інерції знятої еліпсоподібної діаграми відповідно до формул, приведених в операції 3 при формуванні банку еталонних програм. 13 Знаходять головні центральні моменти інерції знятої еліпсоподібної кривої по формулах, приведених в операції 5. 14 Проводять порівняння і пошук найбільш близького значення головних центральних моментів інерції Ju, Jv з еталонними діаграмами, що утримуються в банку еталонних діаграм, тобто здійснюють розпізнання образа фактичної діаграми, яка відповідає станові придатності випробовуваного гасителя коливань. 15 Установлюють відповідність знятих величин Ju, Jv і виводять діагностичну ін формацію у виді фактичної еліпсоїдної діаграми та інші дані на екран комп'ютера. 16 При відсутності в банку еталонних діаграм близьких значень Ju, Jv, вводять у нього і зберігають нову еліпсоподібну діаграму, для використання надалі для відповідних їй дефектів випробовуваного гасителя. Нижче приведений приклад реалізації пропонованого способу діагностики на основі розгляду основних операцій по розпізнаванню образів. У банку еталонних діаграм утримується умовно вісім еліпсоподібних еталонних діаграм, що відповідають різним станам придатності (дефектам) гасителів коливань (фіг.4). Цим станам відповідають чисельні значення знайдених відповідно до операцій 1-6 приведеної вище послідовності операцій головних центральних моментів інерції. Зв'язок між чисельними значеннями Ju, Jv і еталонними діаграмами позначений стрілками. При значенні зусилля опору гасителя Ρ и переміщенні робочого органа гасителя на величин) X знаходять головні центральні моменти інерції робочої еліпсоїдної діаграми, накладаючи їі по черзі вісім разів на вісім еталонних діаграм і визначаючи щораз головні центральні моменти інерції Cpju і Сpjv у системі координат еталонної діаграми. Далі проводять порівняння Cpju і Сpjv зі значеннями Ju і Jv, тобто здійснюють розпізнання образа фактичної діаграми, що відповідає станові придатності випробовуваного гасителя коливань. Як видно з таблиці, повний збіг чисельних значень С pju і Сpjv з Ju і Jv спостерігається по еталонній діаграмі №4. Відсоток неузгодженості робочої й еталонної діаграм DJu і DJν і сумарній відсоток неузгодженості дорівнює 0. З восьми еталонних діаграм виявлена і розпізнана як образ стану придатності гасителя коливань еталонна діаграма № 4. Вона виводиться на екран комп'ютера. Шукана діаграма відповідає станові непридатності гасителя коливань, для якого характерно недостатнє заповнення рідиною робочої порожнини циліндра гасителя коливань. Проведені промислові випробування пропонованого способу діагностики показали високий ступінь об'єктивізації контролю параметрів випробовуваного гасителя коливань по широкому інтервалу можливих відхилень від стану необхідної придатності гасителя коливань.