Способ определения дефектов в деталях машин

ВсессъзРая ОП ИСАЙИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описаний 27.07.77 Гооудорствеииый комитет Совета Микистрое СССР оо деяам иэобретвний и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ В ДЕТАЛЯХ МАШИН Изобретение относится к технической акустике и может применяться при виброакустическом контроле технического состояния машин и механизмов в процессе их эксплуатации. 5Известен способ определения дефектов в подшипниках качения, основанный на принципе регистрации, измерения и анализа амплитудного спектра вибрации подшипников, заключающийся в том, что регистрируют вмп- О литудиый спектр вибрации исследуемых подшипников, устанавливают их в изделие, создают дополнительную вибрационную осевую нагрузку, прирабатывают подшипники при этой нагрузке, регистрируют вибрационный И спектр собранного иэделия и по появлению гармонических составляюших с частотами кратными удвоенной частоте вращения тел качения подшипников судят о наличии дефектов подшипников )11. 20Однакр определить степень износа исследуемых, деталей собранного изделия невозможно из-эа непригодности такого информативного параметра, как появление или непоявление гармонических составляющих спект(11) 559168 ра с частотами кратными удвоенной частоте вращения тел качения подшипников для такой цели, так как этот параметр не может Зыть количественно оценен.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определениядефектов в деталях машин, основанный на регистрации, измерении и анализе амплитуды вибрации деталей, в котором сравнивают характеристики вибрации в процессе эксплуатации машин 2,Недостатком этого способа является низкая точность при определении степени пов 3реждения детали которая обусловлена разбросом величины амплитуды максимального пикового значения вибросигнала, имеющей случайный характер и зависящей от различ-ных посторонних факторов, например от сос,тояния прочности контакта датчика вибра.ции с объектом контроля и действия посторонней возмущающей силы. Кроме того, невозможно применять способ для количественной оценки степени износа деталей, так как часто износ не оказывает влияния нв коэффициент сравнения пикового и выпрямленного значе 5591685 где нию, ре 45 якс 1 ги (мСпособ оп 5 машин осущесС помощью вибрацию в то деталей, напри на внешней об при контроле гд ний вибросигнала и его величина не пропорциональна степени износа деталей.Целью изобретения является повышение точности оценки степени исноса деталей машин. 5Это достигается тем, что измерение осуществляют в установленной информативной полосе частот, определяют момент появления металлических включений. в смазке деталей, и которых фиксируют вибрацию, опре деляют и запоминают уровень ее средневыпрямленного значения, далее, в течение последующего измерения определяют величину математического ожидания вибрации, и сравнивая ее с установленным уровнем сред невыпрямленного значения вибрации, судят о степени износа деталей машин.Износ в деталях и узлах машин сопровождается выделением металлических включений в смазку, причем концентрация металла в смазке пропорциональна степени износа деталей.Способ основан на том, что учитывают определенную закономерность изменения вибрации исследуемых деталей при изменении концентрации металлических включений в смазке.Уровень вибрации подшипников качения при неизменных условиях эксплуатации пропорционален значениям величин - давления З 0 Р,д и потерь на трение качения (в основном шарике по дорожке качения) М 5 РР)мАкс (23(,)/)воМ- момент сопротивления вращехарактеризующий потери на тние качения;,дкс - СУММаРНОЕ ДаВЛЕНИЕ;Р - , мгновенное значение давленияна единицу поверхности;- радиус тела качения;) - коэффициент Пуассона;- модуль упругости Юнга;дколичество микронеровностей изацеплений на дорожках и телахкачения;Ч - скорость вращения шариков;- вязкость смазки;- высота масляной пленки междушариком и дорожкой качения;- радиус кривизны дорожки качения,- угол контакта. 60 Из формул (1) и (2) видно, что с увеличением величины вязкостипроисходит рост суммарного давления Р, и потерь на трение качения М 5 , Это приводит к пропорциональному увеличению уровня вибрации.При наличии металлических включений в смазке подшипника иэ-эа соударения микро" неровностей дорожек качения, тел качения и продуктов износа (частичек металла) выделяется добавочная энергия и повышается уровень вибрации:(=п(1-е) Ча,/4 (Ь) где Ь - энергия, выделяемая соударениями металлических включений и микронеровностей;т - масса тела качения;Е - коэффициент упругости удара(степень восстановления деформации);О: О+с 1 - количество микровыключений имикронеровностей.Повышение уровня вибрации подшипников происходит в широком диапазоне частот (от О до 20 кГц), Известно, что различные де фекты подшипников качения (овальность, гран ность тел качения, увеличение зазора) проявляют себя на определенных частотах, которые можно подсчитать по известным формулам, зная параметры подшипника. В связи с этим, для повышения точности необходимо установить информативную полосу частот, в которой собственные дефекты не оказывают выраженного влияния на уровень вибрации и не вносят погрешностей в результаты измерения. Пустьтп- множество значений низких частот (нижняя часть фиксируемого спектра), на которых выражены проявления различных собственных дефектов подшипника: тт= тн ( 11), где,й номер подшипника,о- множество зна 3чений высоких частот, на которых проявляется другая группа собственных дефектов подшипника: Р; = мц ( И ), теперь, учиты вая, чтое (Й ) Ф (М ) + С, где С постоянная величина для данного номера подшипника, для выбора информативной полосы частоты Ьпользуются формулойд ) с,п 1 ъ ( т .и ) + 6) (43 ределения дефектов в деталях твляют следующим образом.датчика вибрации фиксируют чке ее распространения от мер, датчик устанавливают ойме выходного подшипника технического состояния дета559168 где Составитель В. ПироговРедактор Н. Данилович Техред А,.Богдан Корректор В. Галас Заказ 1608/97 Тираж 1101 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министоов СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 лей редуктора. Измерение начинают в момент появления металла в смазке деталей, который определяют любым из известных способов, например, фиксируют изменение добротности катушки индуктивности, установ ленной в объеме смазки. Преобразованный датчиком сигнал усиливают и вырезают информативную полосу частот, определенную вышеуказанным способом. Зафиксированный в этой полосе сигнал выпрямляют, интегри О руют и определяют уровень его средневыпрямленного значения, который запоминают Величина уровня средневыпрямленного значения сигнала в информативной полосе частот снятого в момент появления металлических включений .в смазке деталей, является далее эталонной в процессе проведения контроля.В течение дальнейшей работы контролируемой машины сигнал, снимаемый с обоймы подшипника разлагают на спектральные составляющие в информативной полосе частот Ьи непрерывно определяют величину математического ожидания вибрации, например, если ширина информативной полосы частот Аразбивается равномерно на отдельные составляющие спектра с шагом разбиения Ь 1, то математическое ожидание получают путем определения частного от деления суммы единичных ординат составляющих спектра умноженной на шаг разбиения Д 1, на ширину информативной частотной полосы:(:) 35 х,- материатическое ожидание вибрации деталей;- ордината ( -ой составляющей спектра вибрации деталей;- ширина частотной информативной полосы;ь- шаг разбиения частотной полос на единичные составляющие спектра.Затем полученную величину математического ожидания сравнивают (делят, умножают и т.д.) с уровнем средневыпрямленного значения вибрации. Способ сравнения выбирают в зависимости от удобства масштаби - рования измерительных шкал приборов индикации. По результату сравнения, характеризующему концентрацию металла в смазке деталей, судят о степени износа деталей машин. формула изобретения Способ определения дефектов в деталяхухмашиноснованный на регистрации, измерении и анализе амплитуды вибрации деталей,в котором сравнивают характеристики вибрации в процессе эксплуатации машин, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности оценки степени износа деталей машин, устанавливают информативную полосу частот, определяют момент появленияметаллических включений в смазке деталей,в которых фиксируют вибрацию, определяюти запоминают уровень ее средневыпрямленного значения, в течение последующего времени измерения определяют величину математического ожидания вибрации, и, сравнивая ее с установленным уровнем средневыпрямленного значения вибрации судят о степени износа деталей машин,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР360579, МКл. 5 01 М 13/04,1972.2, Патент США3677072, кл. 7367, 1972.,