3. Пример диагностики зубчатой передачи
Диагностика зубчатых передач очень распространена в машиностроении, так как зубчатые передачи являются наиболее распространенным видом передач. Обычно на корпусе редуктора устанавливается датчик корпусного шума, сигнал от которого записывается в память компьютера. Редуктор подвергается длительным испытаниям до разрушения одного из зубьев зубчатого колеса. На рис приведены изменения во времени спектральных и кепстральных величин в процессе работы редуктора.
Наибольшее распространение кепстральный метод получил при диагностике зубчатых колес редукторных механизмов, имеющих разный износ поверхностей. Кепстральный метод используют для формирования диагностических признаков только в тех случаях, когда колебательный процесс имеет периодически модулированный спектр, что наблюдается при явлениях нелинейного взаимодействия узлов и деталей механизмов, при наличии амплитудной и частотной модуляций, при преобразованиях типа свертки нескольких временных процессов, а также при изменении физических параметров механизма, износе, изменении жесткости, ударных взаимодействий. Если спектр виброаккустического сигнала модулирован одной или несколькими частотами, что характерно для объектов, содержащих зубчатые кинематические пары, то эффективно сжатие информации путем логарифмирования и осуществления преобразования Фурье от логарифмического спектра мощности, называемого кепстром. Такой метод позволяет выделить информациюо сигнале, из результата многократных отражений при нелинейных преобразованиях и модуляциях. При этом вся энергия виброаккустического сигнала, рассеяния по множеству гармоник в спектральном методе, локализуется в одной состовляющей при кепстральном методе анализа сигнала.
На верхнем рисунке представленный суммарный предел уровня шума, который откладывается по оси ординат, а по оси абсцисс откладывается время работы редуктора. На нижнем рисунке представлена: величина контакта зубьев qz и частоты вращения зубчатого колеса qD.
Как видно из чертежа, все вышеуказанные величины имеют в начальный период работы незначительные изменения во времени. После наработки 1051 часов все величины претерпевают резкие изменения по величине. Вертикальная штриховая линия соответствует моменту за 5 мин до разрушения одного из зубьев. Это время, когда все рассматриваемые величины имеют весьма значительные изменения и сигнализируют о том , что зуб близок к разрушению. Поэтому, чтобы избежать разрушения, а, следовательно, и выхода из строя других деталей, необходимо остановить редуктор и произвести замену вышедшего из строя зубчатого колеса.
Билет №14
1. Определение нагрева и температурных деформаций станка
2 Геометрический образ в продольном сечении обработанной поверхности
3 Контроль и диагностика систем с чпу
Вопрос 1. Определение нагрева и температурных деформаций станка.
Внутренние источники тепла в станке вызывают неравномерный нагрев его деталей и узлов, что приводит к возникновению тепловых деформаций и перемещений инструмента и обрабатываемой заготовки, что в свою очередь приводит к нарушению ее размеров и формы.
Изучение процесса тепловых деформаций зачастую производиться путем определения температурного поля отдельных узлов и деталей станка. Для этого измеряется температура в отдельных точках или регистрируется температурное поле всего станка и его отдельных деталей. Измерение температур в отдельных точках станка наиболее просто производится с помощью термопар. Предпочтительно использовать термопары, постоянно укрепляемые на деталях станка в выбранных точках измерения. Наибольшее распространение получили медно-константановые и железно-константановые термопары, которые подключаются к регистрирующей аппаратуре. Крепление термопар к корпусным деталям станка наиболее просто осуществляется с помощью винтов через свинцовые прокладки. В настоящее время получили распространение термографические системы и термовизоры, которые позволяют получить мгновенную регистрацию всего температурного поля станка, обеспечивают хорошую наглядность распространения тепловых полей и обеспечивают высокую точность измерений.
На суппорте «холодного» станка (не работавшего не менее 24 часов и принявшего температуру цеха) соосно со шпинделем устанавливают специальный стальной диск 1, имеющий точные цилиндрический и плоский кольцевой измерительные пояски, а на шпинделе станка, на специальной оправке, укрепляют быстросъемную державку, несущую два индикатора 2 и 3, каждый из которых ориентирован на одну из указанных измерительных поверхностей. На время измерений суппорт закрепляют неподвижно. Шпинделю вручную сообщают медленное вращение и производят отсчет показаний каждой измерительной головки при положении их в каждой их четырех точек диска, расположенных на измерительных поясках через 90 градусов. По результатам измерений во взаимно противоположных точках диска определяют линейные и угловые положения диска относительно шпинделя. После этого державку, несущую измерительные головки, снимают со шпинделя. Шпиндель приводят во вращение с заданной скоростью. Скорость вращения шпинделя выбирают равной минимальной, средней и максимальной в диапазоне скоростей станка.
Этот способ измерения теплового смещения шпинделя не может дать высокую точность измерений, так как установить повторно индикаторы 2 и 3 точно так же, как и первоначально не выполнимо.
