Устройство диагностирования редукторов горных машин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 35/2 ЕНИЯ ИЗОБ ЛЬСТВ Изобретение относится к виброической диагностике горных маЦель - повышение достоверности остирования и точности прогноания технического состояния та за счет учета нестационарножима его нагружения и целенапнного изменения величины измериых интервалов. Устройство сот каналы контроля вибросигнала и нагрузки, содержащие соответ" щие датчики 1 и 16, сигналы с ых соответственно через коррекщие усилители 2 и 17 поступают 3 и 18, где преобразуются в дер (ВС ствую котор тирую ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средствавтоматизации горных машин "Автоматгормаш"(56) Авторское свидетельство СССРИф 1270321, кл, Е 21 С 35/2, 1985 5 Й) УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЕ"УКТОРОВ ГОРНЫХ МАШИН(57) акуст шин. диагн зиров объек го ре равле тельн 1579998 А 11579998 О 5 25 30 35 40 45 50 цифровую форму, Преобразованные сигналы с АЦП 3 и 1 поступают на последовательно соединенные регистры(Р) 4 и 19 по команде с блока 15 управления через равные промежутки,Содержание Р 4 и 19 обновляется посигналу с блока 14 измерительных ин"тервалов. С Р 4 и 19 информация переписывается по команде с блока 15 вподключенные к Р,4 и 19 передаточныеР 5 и 20. С приходом нового управляющего импульса новая информация записывается в Р 4 и 19, а оттуда пос"ледовательно в Р 5-7 и Р 20-22. За.тем сигналы проходят логическую обработку в блоках вычитания 8-10,сравнения 11, 25-28 и элементах И 29 ГИзобретение относится к виброакустической диагностике горных машин иможет быть использовано для контролятехнического состояния с целью предупреждения аварий,Целью изобретения является повышение достоверности диагностированияи точности прогнозирования технического состояния редукторов горных машин путем учета нестационарного режима нагружения и целенаправленногоизменения величины измерительныхинтервалов,На чертеже представлена структурная схема устройства диагностированияредукторов горных машин.В состав устройства входят вибродатчик 1, первый корректирующий усилитель.2, первый аналого-цифровойпреобразователь (ЯЦП) 3, первый входной регистр 4, первый 5, второй 6 итретий 7 регистры запоминания вибрации, первый 8, второй 9 и третий 10блоки вычитания, первый блок 11 срав. нения, первый. сигнализатор 12 аварийной работы, блок 13 учета времениработы, блок 14 измерительных интервалов и блок 15 управления. При этомвибродатчик 1, усилитель 2, фАЦП 3 ирегистры 4 - 7 соединены последова-тельно, вход блока 13 подключен квторому выходу усилителя 2, а выходчерез блок 14 - к входу блока 15,первый-четвертый выходы которого связаны с вторыми входами соответствен. но регистров 4 - 7, входы блоков 8и 9 соединены с .выходами соответст 32. Для сокращения периода следования управляющих импульсов; вырабатываемых блоком 14, служит блок 33коррекции измерительных интервалов.Соотношение динамики изменения ВС ссигналом нагрузки позволяет болееточно диагностировать состояние редукторовРост амплитуды ВС при стационарной нагрузке свидетельствуето наличии дефектов в зубчатых зацепленйях, о чем сигнализирует сигнализатор 34. Рост амплитуды ВС с ускорением, превышающим установленныйнулевой уровень, говорит о наличииинтенсивного износа зубчатых зацеплений, о чем сигнализирует сигнализатор 12.,1 ил. венно регистров 5, и 6, 6 и 7 а выходы - с входами блока 10, выход ко" торого подключен к входу блока 11.Дополнительно введены датчик 16 нагрузки, второй корректирующий усилитель 17, второй АЦП 18, второй входной регистр 19, первый 20,. второй 21 и третий 22 регистры запоминания нагрузки, четвертый 23 и пятый 24 блокивычитания, второй 25, третий 26, четвертый 27 и пятый 28 блоки сравнения, первый 29, второй 30 третий 31 и четвертый 32 логические элементы И, блок 33 коррекции измерительных интервалов и второй сигна" лизатор 34 аварийной работы. При этом датчик 16, усилитель 17, АЦП 18 и регистры 19 - 22 соединены последовательно, вторые входы регистров19 - 22 подключены соответственно кпервому-четвертому выходам блока 15,входы блоков 25 и 26 связаны с выходами соответственно блоков 8 и 9,а их выходы - с входами элемента .29, входы блоков 23 и 24 соединены с выходами соответственно регистров 20 и 21, 21 и 22, а их выходы - с входами соответственно блоков 27 и 28,выходы которых подключены к входамэлемента 30, выход которого связанс вторым входом элемента 31, первыйвход которого - с выходом элемента29, а выход - с входом блока 33, выход соединен с вторым входом блока14. а также с входом сигнализатора34 и с первым входом элемента 32,второй вход которого подключен к вывозникающих например, при ремонтегорной машины, когда возможны ударыдеталей, не связанные с работой редуктора,Блок 14 измерительных интерваловвырабатывает импульсы, период следования которых в начале работы горноймашины (до корректировки) равен10 10-20 ч, и состоит иэ задающегогенератора, перестраиваемых делителейчастоты и ключа, включающего задающий генератор при появлении сигналана выходе блока 13.Блок 15 управления может состоять, например, из сдвигающего регистра, выходы которого управляютпересылкой информации из входных взапоминающие регистры.20 Блок 23 коррекции измерительныхинтервалов служит для сокращенияпериода следования управляющих импульсов, вырабатываемых блоком 14,при появлении в зубчатом зацеплении25 дефекта и состоит из двоичного счетчика, на выходной шине которогоформируется код, соответствующийчислу появлений логической "1" навыходе логического элемента 31.Таким образом, все блоки предлагаемого устройства могут быть реализованы на элементах современнойэлектронной техники или в виде специального программного обеспечениямикроЭВИ,Устройство работает следующимобразом.Электрицеские сигналы с датчика16 нагрузки поступают в корректирую 40щие усилители 2 и 17, где они усиливаются, корректируются и детектируются, Обработанные указанным образоманалоговые сигналы преобразуются вцифровую Форму в АЦП 3 и 18. Далеецифровые сигналы по команде блока15 управления через равные промежутки времени, генерируемые блоком 14измерительных интервалов, заносятсяво входные регистры 4 и 19, Содержание этих регистров обновляется только после прихода разрешающего импульса с блока 14 измерительных ин.тервалов. После обновления информа"нии в блоках 4 и 19 блок 15 управления производит перезапись информации55 входных регистров 4 и 19 в первые пе-редаточные (запоминающие) регистры 5и 20, где производится хранение этойинформации до прихода следующего 1579998ходу блока 11, а выход - к сигналиэатору 12,Корректирующие усилители 2. и 17служат для согласования выходных параметров вибродатчика 1 и датчика16 нагрузки с входными параметрамипоследующих блоков, устранения амплитудных искажений в выходных сигналах датчиков и детектирования. Устранение амплитудных искажений ("завалы" на низких и высоких частотах)осуществляется путем включения реактивных элементов в цепь отрицательной обратной связи усилителяКрометого, в цепь обратной связи усилителя 2 включены нелинейные элементы,за счет чего Формируется заданнаяамплитудная характеристика (например, логариФмическая) для перекрытиядинамического диапазона входногосигнала.АЦП 3 и 18 преобразуют входныесигналы в двоичный код и могут бытьвыполнены любым из известных способов. Время преобразования АЦП должно быть значительно ниже постояннойвремени детекторной цепи,Регистры 4-7 и 19-22 могут бытьвыполнены, например, на Р-триггерах.Блоки 8 - 10, 23 и 24 вычитания могутбыть выполнены любым из известныхспособов, например путем суммирования прямого кода одного числа с инверсным кодом второго, Возможнаяпогрешность в единицу сцета младше"го разряда не имеет значения дляточности метода. Блоки 11, 25 - 28сравнения, а также логические элементы И 29 - 32 особенностей не имеютСигналиэаторы 12 и 34 аварийнойработы представляют собой последова"тельное соединение КБ-триггера исветодиодного индикатора.Блок 13 учета времени работы вы-полнен на усилителе-ограничителе,выпрямителе, емкостном наполнителеи пороговом элементе, последовательно соединенными друг с другом. Принеработающей горной машине входнойи выходной сигналы блока 13 равнынулю, При включении горной машинынапряжение, накопленное в емкостномнакопителе, достигает уровня срабатывания порогового элемента и навыходе блока 13 появляется управляющий сигнал. Бмкостной накопительпредотвращает ложные срабатыванияпорогового элемента от импульсов, 1579998(2)45 В качестве нулевого уровня принята такая же величина, как и в блоке 11. Если на трех измерительных интервалах времени наблюдается рост ампли туды вибросигнала, то 11 = ц - 1 и на выходе логического элемента 29 сигнал принимает значение логической "1". Одновременно сигналы Ц и Ц,1, подаются на входы блока 23 вычитания, на выходе которого образуется сигнал ц,)э = ц , - У ),. Аналогично сигналы ц ),и цподаются на входы блока 24 вычитания, на выходе ко-. управляющего импульса, Затем происходит. запись новой информации вовходнь 1 е регистры 4 и 19, перезапись из регистров 4 и 19 соответственно в регистры 5 и 20, откуда соответственно в регистры 6 и 21 и так далее, т,е, при приходе каждого управляющего импульса происходит запись информации в регистры 4 и 19 и перезапись по цепочке 4- 5) 5- 6, 6 - 7, 19 - 20) 20 -21) 21- 22.После появления первой информации в регистрах 7 и 22 дается разрешение на рабдту последующих блоков устройства. Сигналы. У 5 и ц подаются на входы блока 8 вычитания, на выходе которого образуется сигнал, равныйУ 5 У 1Аналогично сигналы ц и Ут подаются на входы блока 9 вычитания, на выходе которого имеем ц = ц-- Ц . Далее сигналы 11 и ЦЭ поступают на входы блока 1 О вычитания, выходной сигнал которого ц, = ц - 25пропорциональный ускорениюнарастания вибросигнала, подается на вход блока 11 сравнения, представляющего собой компаратор нулевого уровня. При этом в качестве нулевого ЗО уровня используется малая величина, учитывающая точность измерения ипреобразования вибросигнала, Если Ц 1, больше указанного нулевого уровня, то сигнал цпринимает значение логической "1". Одновременно сигналы ц, и у Э подаются соответственно на входы блоков 25 и 26 сравнения) работающих по следующим алгоритмам:торого имеется 11= У , - ц, Да лее сигналы уз и ц поступаютна входы соответственно блоков 27 и28 сравнения, работающих по следующим алгоритмам: ц 11),Цгз",2 э "о 1(4) В качестве порогового уровня ц, используется зона нечувствительности аппаратуры управления режимами работы горной машины, равном обычно +(5-10)Ф от номинальной нагрузки. Если на трех измерительных интервалах времени наблюдается постоянство или снижение уровня нагрузки на валу контролируемого редуктора, то ц = У= 1, на выходе логического . элемента 30 сигнал принимает значение логической "1"Рост амплитуды вибросигнала при стационарной или уменьшающейся нагрузке свидетельствует о наличии дефектов в зубчатых зацеплениях, Следовательно, если на одних и те же трех измерительнь 1 х интервалах У 9 = = У 30 = 1, то ц 31 = 1, триггер в сигнализаторе 34 переводится в единицное состояние и загорается соответствующий светодиодный индикатор, информирующий обслуживающий персонал о наличии дефекта в контролируемом редукторе. Причем сигнализатор 34 остается включенным на все последующее время работы горной машины.Одновременно срабатывает блок 33 и уменьшает период следования разрешающих импульсов с блока 14 на одну ступень путем соответствующей перестройки делителей частоты, Если в процессе последующей работы горной машины возникают укаэанные сочетания сигналов ци У э, то блок 33 уменьшает период следования разрешаю" щих импульсов с блока 14 еще на одну ступень йутем соответствующей пере" стройки. делителей частоты. Если в процессе последующей работы горной машины возникают указанные сочетания сигналов ц )9 и Уэ,) то блок 33 уменьшает период следования разрешающих импульсов еще на одну ступень и т.д., вплоть до некоторого минимального периода следования, определяемого изусловий наиболее интенсивного износазубчатых зацеплений и равного 1-2 ч.Очевидно, что рост амплитуды вибросигнала с ускорением, превышающимустановленный нулевой уровень, пристационарном или уменьшающейся нагрузке свидетельствует о начале периода интенсивного износа зубчатыхзацеплений. Следовательно, если наодних и тех же измерительных интервалах 11 = "з = "м = "11то Б = 1, триггер сигнализатора 12переводится в единичное состояние изагорается соответствующий светодиодный индикатор, информирующий обслуживающий персонал о начале периодаинтенсивного износа контролируемогоредуктора. Причем сигнализатор 12остается включенным на все последующее время работы горной машины,Таким образом, устройство определяет наличие дефектов, учитываяхарактер изменения нагрузки, и корректирует периодичность контроля, 25что способствует повышению достоверности диагностирования и точностипрогнозирования технического состояния редукторов горных машин,ЗОФормула изобретения Устройство диагностирования редукторов горных машин, содержащее блок сигнализатор аварийной работы и вибродатчик, подключенный к входу35 первого корректирующего усилителя,первый выход которого соединен черезпервый аналого-циФровой преобразователь с первым входом первого входного регистра, а второй выход первого корректирующего усилителя подключен через блок учета времени работы к блоку измерительных интерва. лов, первый выход которого соединен с входом блока управления, первый . выход которого подключен к второму входу первого входного регистра,соединен с вторым входом первого ре" гистра запоминания вибрации, выход которого подключен к первому входу первого блока вычитания и к второму входу второго регистра запоминания вибрации, выход которого подключен к второму входу первого и первому входу второго блока вычитания, а также к второму входу третьего регистра запоминания вибрации, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход которого подключен к первому входу треть.его блока вычитания, второй входкоторого соединен с выходом первогоблоКа вычитания, а выход - с входомпервого блока сравнения, о т л ич а ю щ е е с я тем; что, с цельюповышения достоверности диагностирования и точности прогнозированиятехнического состояния объекта засчет учета нестационарного режимаего нагружения и целенаправленногоизменения величины измерительных интервалов, устройство снабжено датчиком нагрузки, вторым корректирующимусилителем, вторым аналого-цифровымпреобразователем, вторым входным регистром, регистрами запоминания нагрузки, вторым, третьим, четвертым ипятым блоками сравнения, четвертым ипятым блоками вычитания, вторым блоком сигнализатором аварийной работы,четырьмя логическими элементами И иблоком коррекции измерительных интервалов, причем датчик нагрузки подключен через последовательно соединенныевторой корректирующий усилитель ивторой аналого-цифровой преобразователь к первому входу второго входного регистра, выход которого соединенс первым входом первого регистра запоминания нагрузки выход которогосоединен с первым входом четвертогоблока вычитания и с первым входомвторого регистра запоминания нагруз"ки, выход которого соединен с первымивходами третьего регистра запоминания нагрузки и пятого блока вычитания,а также с вторым входом, четвертогоблока вычитания, выход которого связан через четвертый блок сравненияс первым входом второго логическогоэлемента И, выход третьего регистразапоминания нагрузки подключен квторому входу пятого блока вычитания,выход которого через пятый блоксравнения соединен с вторым входомвторого логического элемента И, выход которого подключен к первомувходу третьего элемента И выход которого соединен с входом второго блока сигнализатора аварийной работы, спервым входом четвертого элемента Ии через блок коррекции измерительныхинтервалов " с вторым входом блокаизмерительных интервалов, выход первого блока сравнения подключен квторому входу четвертого логического1579998 элемента И, выход которого подключен к первому блоку сигнализации аварийной работы, выходы первого и второго блоков вычитания соединены с входами соответственно второго и третьегоблоков сравнения, выходы которых подключены к входам первого логического элемента И, выход которого связан с вторым входом третьего элемента Ипри этом первый, второй, треъий ичетвертый выходы блока управленияподключены к вторым входам соответст-,венно второго входного регистра ипервого, второго, третьего регистровзапоминания нагрузки. Составитель М.АксеновТехред Л.Олийнык Корректор М Пожо Редактор М.Бланар ааееюшеютеаиваЗаказ 1995 Тираж 389 Подписное-ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 ВтПроизводственно-издательский комбинат "Патент", гУжгород, ул.Гагарина, 191