Устройство для контроля технического состояния станков

/00 д)4 В 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО инд елик, А.И.Ас йОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изоБРетений и ОтнРытии(71) Краматорский устриальный институт(56) Каминская В.В. и др. Применениеспектрального метода для исследования вынужденных колебаний металлорежущих станков, Труды института. М.:ЭНИМС, 1974, У 4, с122-131.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТАНКОВ(57) Изобретение относится к устроствам для контроля технического состояния станков, Цель изобретения -увеличение точности контроля технического состояния станков и их компонентов за счет адаптивной фильтрации измеряемого сигнала, Контрольтехнического состояния станков и ихкомпонентов заключается в том, чтос помощью первичных преобразователейпреобразуют параметры колебаний контролируемых станков в электрическийсигнал, представляющий собой аддитивную смесь первой гармоническойсоставляющей и "помехи". Непосредственно после получения с помощью первичных преобразователей электрическогосигнала производится вычитание изсигнала ожидаемого значения первойгармонической составляющей, а о техническом состоянии станка и его компонентов судят по результатам корреляционно-спектрального анализа, полученного в результате вычитания сигнала "помехи". 5 ил,715 2который, пройдя через усилитель-инвертор 4, получает сдвиг по фазе на 180,1271 Устройство работает следующим образом,Физическая величина, поступающаяна вход первичного преобразователя 1,преобразуется им в электрический сигнал (Фиг,2), представляющий собой аддаптивную смесь первой гармоническойи высокочастотных гармонических составляющих.Этот сигнал Фильтруется 55фильтром 2 таким образом что на выходе фильтра остается сигнал первойгармонической составляющей (Фиг,З),Изобретение относится к контролютехнического состояния и прогнозирования работоспособности станков,например токарных, и их компонентов,например редукторов, с использованиемметода корреляционно-спектральногоанализа.Целью изобретения является увеличение точности контроля техническогосостояния станков и их компонентов 1 Оза счет адаптивной фильтрации измеряемого сигнала,На фиг,1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг,2 - сигнал,снимаемый с выхода первичного преобразователя; на фиг.3 - сигнал напервом выходе устройства; на Фиг.4 -то же, на втором выходе устройства;на фиг.5 - корреляционная функциясигнала. 20Устройство содержит первичный преобразователь 1 (например, датчиквибраций или микрофон), фильтр 2высших частот, вычитающее устройство 3, усилитель-инвертор 4 с регулируемым коэффициентом усиления, инвертор 5 с коэффициентом передачи,равным единице, временной интегратор 6 и нуль-орган 7,Выход первичного преобразователя 1 30подключен к входу Фильтра 2 и первомувходу вычитающего устройства 3, выход фильтра 2 подключен к входу усилителя-инвертора 4, выход которогоподключен к второму входу вычитающего устройства 3 н входу инвертора 5,выход которого является первым выходом устройства, Выход вычитающегоустройства 3 является вторым выходомустройства и, кроме того, подключенк входу временного интегратора 6, выход которого подключен к первому входу нуль-органа 7, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход - к управляющему входу 45усилителя-инвертора 4и с выхода усилителя-инвертора 4 подается на второй вход вычитающего устройства 3, на первый вход которого подается сигнал, представленный на фиг,2, Одновременно сигнал с выхода усилителя-инвергора 4 поступает на инвертор 5 с коэффициентом передачи, равным единице, и, проходя через него, получает дополнительный сдвиг по.офазе на 180 Таким образом, на выходе инвертора 5, который подключен к первому выходу устройства, сигнал первой гармонической составляющей соответствует по фазе сигналу первой гармонической составляющей, содержащемуся в аддитивной смеси на выходе первичного преобразователя 1, Путем вычитания в вычитающем устройстве 3 из сигнала первичного преобразователя 1 отфильтрованного сигнала первой гармонической составляющей на выходе вычитающего устройства остается аддаптивная смесь сигналов высокочас- тотныА составляющих (Фиг,4), которые подаются на второй выход устоойствд и на вход временного интегратора 6, Поскольку высокочастотные гармонические составляющие, несущие основную информацию о техническом состоянии испытуемого объекта, являются случайными величинами, дающими при своем суммировании нормальное распределение, на выходе временного интегратора 6 в случае соответствия по амплитуде первой гармонической составляющей на выходах первичного преобразователя 1 и усилителя-инвертора 4 должен установиться нулевой уровень. Если происходит разбаланс, то при помощи нуль-органа 7, производящего сравнение с нулевым потенциалом, вырабатывается сигнал, управляющий коэффициентом усиления усилителя-инвертора 4 таким образом, чтобы укаэанный разбаланс свести в нуль, При этом величина первой гармонической составляющей в выходном сигнале первичного преобразователя 1 будет полностью скомпенсирована, и на втором выходе устройства спектральная составляющая первой гармоники будет отсутствовать. Сигналы с первого и второго выходов устройства через коммутатор (не показан) подаются к входу регистрирующей аппаратуры, например шлейфовому осциллографу, результаты записей которой в дальнейшем обрабаз 1271 тываются (например, с помощью электронной цифровой вычислительной машины) по известному методу корреляци - онно-спектрального анализа, На фиг,5 показана корреляционная функция сиг- В нала, снимаемого с второго выхода устройства. Отсутствие периодичностей в ней свидетельствует о полном разделении сигналов первой гармонической и высокочастотных составгяющих.Анализ сигнала, снимаемого с первого выхода устройства, позволяет определять собственные резонансы испытуемого станка, а также идентифи цировать источники вынужденных колебаний. Анализ высокочастотных составляющих с второго выхода устройства позволяет оценить текущее состояние основных элементов станка, на пример зубчатых передач,подшипниковых узлов и так далее, степень их изношенности, скрытые в них дефекты, что дает возможность контролировать техническое состояние станка и его компонентов и вести прогнозирование вероятности работоспособности станка на определенный период времени,формула изобретенияУстройство для контроля техничес- ЗО кого состояния станков, содержащее 715 4первичный преобразователь вибраций, усилитель и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности контроля, в него введены вычитающее устройство, частотный фильтр с полосой пропускания, охватывающей вероятные значения частот сигнала первой гармонической составляющей, временной интегратор, нуль-орган и инвертор с коэффициентом передачи, равным единице, причем вход частотного фильтра подключен к выходу первичног го преобразователя, а выход - к входу усылителя, в качестве которого использован усилитель-инвертор с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен параллельно входам инвертора и вычитающего устройства, второй вход которого подключен к выходу первичного преобразователя, а выход подключен через временной интегратор к входу нуль-органа, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход - к управляющему входу усилителя-инвертора, выходы инвертора и вычитающего устройства подключены соответ,ственно к первому и второму входам регистрирующего уст- ройстваСоставител Техред Н.Гл Алексеенко дактор Корректо н ошко Заказ 628 б/ дпис Н 13 оизводстве оли ическ Тир ИИПИ Госуда по делам и, Москва, ж 82 оственного комитета СССобретений и открытий