Диагностирование подшипников качения с учетом частотных свойств корпусных конструкций

• Автор: Алферов, Артем Игоревич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР МЕТОДОВ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ,

ПРИМЕНИМЫХ ПРИ ПОСТРОЕНИИ СИСТЕМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1. Виброакустические методы диагностирования

1.2. Акустикоэмиссионный метод

1.3. Ультразвуковые методы контроля и

диагностирования

1.4. Методы и алгоритмы, используемые при обработке

диагностических сигналов

1.5. Постановка задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ КАК ИСТОЧНИКА ВОЗМУЩЕНИЙ С УЧЕТОМ УПРУГИХ И ДИССИПАТИВНЫХ СВОЙСТВ КОНТАКТОВ ТЕЛ КАЧЕНИЯ
2.1. Характеристика основных источников возмущений
подшипника
2.2. Характеристика модели подшипника, основные
допущения, методика исследования
2.3. Оценка частотных характеристик полученных при
моделировании подшипника
2.4. Исследования спектрального состава возмущений от
дефектов в подшипнике
2.5. Исследование влияния основных геометрических размеров подшипника на спектральный состав возмущений от его дефектов
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУКСОВОГО УЗЛА ЭЛЕКТРОПОЕЗДА
3.1. Исследование взаимосвязи ускорений корпуса буксы с видом возмущений от дефектов подшипника
3.2. Исследование изменения частотных характеристик
буксы в зависимости от е конструкции
3.3. Исследование влияния частотных характеристик корпуса буксы на выбор места установки вибродатчиков при диагностических работах
3.4. Исследование влияния способа установки корпуса буксы, при проведении диагностических работ, на е частотные свойства
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕДУКТОРА
ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭД4
ч 4.1. Исследование взаимосвязи ускорений корпуса редуктора
с видом возмущений от дефектов подшипника
4.2. Исследование влияния частотных характеристик
корпуса редуктора на выбор места установки
вибродатчиков при диагностических работах
5. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОСИГНАЛОВ КОЛЕСНОРЕДУКТОРНЫХ БЛОКОВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА
5.1. Краткий обзор и классификация нейронных сетей
5.2. Обучение нейронных сетей
5.3. Построение нейронной сети для анализа вибросигнала
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


С течением времени, по мере появление дефектов на кинематических парах узла, в вибросигнале начнут проявляться отдельные, короткие амплитудные пики, соответствующие моментам соударения дефектных деталей узла (рисунок 1. В дальнейшем, с развитием дефекта, сначала увеличиваются короткие амплитудные пики, затем происходит количественный рост дефектов (рисунок 1. В общем случае зависимости, показанные на рисунке 1. СКЗ (среднеквадратичное значение) представляют собой монотонные, неубывающие во времени функции. Рисунок 1. Рисунок 1. Сначала, по мере появления и развития дефекта, нарастает функция ПИК, а СКЗ меняется очень мало, поскольку отдельные, очень короткие амплитудные пики практически не меняют энергетические характеристики сигнала. В дальнейшем, по мере увеличения и количества пиков, начинает уже соответственно увеличиваться энергия сигнала, возрастает СКЗ вибрации. Сами по себе функции ПИК и СКЗ малоинформативные для диагностики, вследствие своей монотонности. Но отношение ПИК/СКЗ, называемое ПИК-фактором, уже представляет значительный интерес, поскольку эта функция из-за временного сдвига между ПИК и СКЗ, имеет явно выраженный максимум на временной оси. На этом и основывается метод ПИК-фактора. Метод прост в реализации. Для его реализации нужен обычный виброметр общего уровня, т. Однако, применение такого метода представляется возможным только в устройствах с простой кинематической схемой (причина - слабая помехозащищенность) [9,]. Соударения дефектных элементов узла вызывает возникновение высокочастотных, быстро затухающих колебаний, распространяющихся от одного элемента по конструкциям механизма в виде волн сжатия/растяжения, аналогично тому, как распространяется звук в воздухе. Вид этих процессов показан на рисунке 1. Такие колебания быстро затухают и на осциллограммах они выглядят, как импульсы, что и дало название методу - метод ударных импульсов []. Амплитуды ударных импульсов однозначно связаны со скоростью соударения дефектов и глубиной дефектов. Рисунок 1. Таким образом, по амплитудам ударных импульсов можно достоверно диагностировать наличие и глубину дефектов. При этом пороговые значения, характеризующие то или иное состояние исследуемого элемента узла, оказываются универсальными []. Метод просто в реализации, предназначен для проведения диагностических работ простых механизмов с небольшим количеством входящих узлов и деталей. Вибрационные сигналы представленные на рисунке 1. Вибрационный сигнал анализируется узкополосным спектроанализатором и по частотному составу спектра можно идентифицировать возникновение и развитие дефектов узла. Амплитудные всплески в вибросигнале следуют не хаотично, а с вполне определённой периодичностью или частотой. Дефекту на каждом из элементов узла соответствуют свои частоты, которые однозначно просчитываются в зависимости от кинематики многокомпонентного узла. Наличие той или иной дискретной составляющей в спектре сигнала говорит о возникновении соответствующего дефекта узла, а амплитуда этой составляющей - о глубине дефекта. В этом заключается суть метода прямого спектра. Однако стоит заметить что, многие дефекты в спектре проявляются в виде не одной частотной составляющей, а нескольких. Основные характеристики метода - информативность и помехозащищенность. Амплитуды частотных составляющих спектров вибраций от дефектов заметно выделяются только при достаточно значительных разрушениях (дефектах). Для повышения достоверности используют не только прямые спектры (полученные по текущим значениям сигналов), но и спектры' огибающей сигнала. Высокочастотная, шумовая часть сигнала (рис. Именно в этом модулирующем сигнале содержится и информация о состоянии исследуемого узла. Выделение и обработка этой информации и составляют основу этого метода. Наилучшие результаты этот метод даёт в том случае, если анализировать модуляцию не широкополосного сигнала, получаемого от акселерометра, а предварительно осуществить полосовую фильтрацию вибросигнала в диапазоне примерно 6- кГц и анализировать модуляцию этого сигнала. Для этого отфильтрованный сигнал детектируется, т.