страница - 133
Продолжение табл. 4.2.1
1 | 2 | 3 | |
Уровень акустической мощности | УМЗ | W - определяемая акустическая мощность машин; Wq - акустиче- | |
= 201gM + 101gf2f2l \PoJ \ S0 J | ская мощность, принимаемая за опорную; р - среднее измеренное звуковое давление; Р0 = 2 ИГ3 Н/м2; S0 = 1 м2 | ||
Ударная вибрация | |||
Линейное перемещение | X = | / JT0+Jv(/)<# при0/£/к; 0 t* Х0 + jv(t)dt при//к 0 | /к - длительность ударного процесса по ускорению на нулевом уровне |
Линейная скорость | V = - | / v0+Je(/)i# при0£//к; 0 v0 + Jtf(/)<# при/£/к о | |
Линейное ускорение | а = • | 0 при / < 0; a(t) при 0 й t й /к ; 0 п ри / £ /к . | |
Ударный спектор | S</) = 2*/[/"(,)] | +оо F (/) = JF (г) е"ю / Л - преобра- | |
-ОО зование Фурье | |||
Длительность удара (на уровне ЗдБ) | Ах | ||
Динамический метод основан на том, что параметры вибрации измеряют относительно искусственной неподвижной системы отсчета, в большинстве случаев инерционного элемента, связанного с объектом через упругий подвес. Такие приборы называют преобразователями абсолютной вибрации, чаще сейсмическими системами.
Измерительные преобразователи вибрации основаны на различных физических принципах преобразования механических колебаний в электрический сигнал.
Типы измерительных преобразователей:
1. Преобразователи абсолютной вибрации:
генераторные:
пьезоэлектрические;
индукционные;
на основе эффекта Холла параметрические:
резисторные;
пьезорезисторные;
индуктивные;
трансформаторные;
магаитоупругие; емкостные;
электронно-механические;
вибрационно-частотные;
предельно контактные;
импедансные. 2. Бесконтактные измерители относительной вибрации:
магнитные;
радиоволновые;
электромагнитные;
акустические;
радиационные;
оптические. В бесконтактных измерителях реализуют кинематический метод измерения параметров относительной вибрации на основе использования оптических радиоволновых и др. электромагнитных полей. Наибольшее применение в бесконтактной вибродиагностике нашли оптические методы и средства измерения параметров вибрации, которые по способу выделения информации об измеряемом параметре делят на амплитудные и частотные. К амплитудным методам измерений относят фотоэлектронные, дифракционные и интенференцион-ные методы измерения, а также методы с использованием пространственной модуляции светового потока.
Измерение параметров вибрации, основанное на измерении частоты излучения оптического квантового генератора, отраженного от объекта, проводят измерительными устройствами, действие которых основано на использовании эффекта Допплера.
Преобразователи значений вибрации в электрический сигнал делят на два класса: генераторные, преобразующие энергию механических колебаний в электрическую; параметрические, преобразующие механические колебания в изменение параметров электрических цепей, например, индуктивности, емкости, активного сопротивления, частоты или сдвига фаз и т.д.
Для вибродиагностики машин и механизмов используют в основном пьезоэлектрические и электродинамические преобразователи, относящиеся к генераторным, а также индуктивные, вихретоковые и емкостные, относящиеся к параметрическим.
Пьезоэлектрические преобразователи применяют для измерения параметров абсолютных колебаний невращающихся частей механизмов. Пьезоэлектрические преобразователи обладают высокими метрологическими свойствами, широким амштитудным и частотным диапазоном, высокой надежностью и сравнительно низкой стоимостью. Основными их недостатками являются высокое выходное сопротивление и низкая помехозащищенность. В меньшей степени эти недостатки свойственны пьезорезистивным преобразователям,
относящимся к классу параметрических преобразователей.
Простейший пьезоэлектрический преобразователь можно представить в виде пластины, изготовленной из кварца или искусственной пьезокерамики. Для изготовления пьезо-керамики применяют цирконат титанат свинца (ЦТС), титанат висмута (ТВ) и др. Пластину прикрепляют к воспринимающему внешние колебания основанию, на другой стороне пластины располагают груз массой т. Собственная частота сейсмической системы такого преобразователя
где С\ - коэффициент упругости пьезоэлемента в направлении приложения силы инерции груза массой т.
В частотном диапазоне // « /о на выходе преобразователя образуется заряд q (t), пропорциональный. воспринимаемому виброускорению o(t):
q(t) = dnka(t)>
где d\\ и к - пьезомодуль и коэффициент преобразования соответственно.
Величина заряда q(t) преобразуется в электрическое напряжение или ток.
При выборе пьезоэлектрических преобразователей для конкретных испытаний необходимо учитывать их температурный, амплитудный и частотный диапазоны, коэффициенты преобразования, частоту -установочного резонанса и т.д.
Электродинамические преобразователи применяют для измерения параметров вибрации в частотном диапазоне 1 Гц - 2 кГц.
Электродинамический преобразователь содержит магнитную систему, в зазоре которой расположена катушка с проводом. Обычно магнитная система закреплена на основании, а катушка жестко соединена с сейсмической массой.
При воздействии внешней вибрации е (/) и относительных колебаниях х (/) в катушке наводится ЭДС
где Ву W, /ср - магнитная индукция в зазоре, число витков и средний диаметр витка подвижной катушки соответственно.
Электродинамические преобразователи работают на частотах, значительно превышающих собственную частоту сейсмической системы, т.е. при у » 1.
ЭДС на выходе катушки пропорциональна виброскорости гармонических колебаний:
е(/) = fcco еа сosсо /, где к = BW/ср.
При работе электродинамических преобразователей в первом частотном диапазоне и у «1 ЭДС на его выходе будет пропорциональна резкости, т.е.
e(t) = k
d3e(t)
dt
з
К преимуществам электродинамических вибродатчиков следует отнести широкий амплитудный диапазон, низкое выходное сопротивление и возможность передачи сигналов по длинной линии связи.
Действие большинства параметрических преобразователей основано на изменении комплексных сопротивлений или проводимости электрических цепей.
Наибольшее распространение получили преобразователи индуктивные, трансформаторные, вихретоковые, магнитоупругие, меха-нотронные и емкостные.
4.2.2. МЕТОДЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
Выбор метода вибродиагностики зависит от структурного, функционального и вибрационного состояний объекта. Классификация объектов контроля и методов вибродиагностики приведена в табл. 4.2.2.
Структурное состояние характеризуется свойствами конструкции - геометрией элементов и взаимосвязями между ними. Это состояние объекта характеризуется в основном периодическими колебательными процессами; в этом случае адекватным методом является метод следящего спектрального анализа.
По порядку гармоник вибрации можно идентифицировать ее источники; амплитуды этих гармоник характеризуют распределение энергии, связанное с состоянием объекта. При развитии дефекта энергия колебаний увеличивается.
В роторных и зубчатых механизмах спруктурное состояние характеризуется ударными процессами. В этом случае адекватным является метод конкретного накопления, при котором выделяют ударные импульсы от каждого зуба диагностируемой шестерни. Частота следования импульсов определяет источник (шестерню), различие уровней - причину
(неисправный зуб), а абсолютное значение уровней импульсов - степень неисправности.
Вибрационное состояние определяется совокупностью вибрационных характеристик объекта и является следствием структурного и функционального состояний и динамических свойств объекта. Даже при нормальном структурном и функциональном состояниях вибрационное состояние может быть неудовлетворительным из-за резонансных эффектов и паразитных колебаний.
Перспективными являются методы, использующие динамические изменения в объекте, простейшие из которых - изменение знака, скорости и характера процессов. Эти признаки отражают развитие дефекта во времени, что позволяет делать прогноз будущего состояния и работоспособности объекта.
Алгоритм анализа корреляционно-спектральных характеристик вибросигнала включает в себя: дискретизацию вибросигнала, цифровую фильтрацию, вычисление информативных параметров и определение технического состояния объекта. Программа, моделирующая объект, позволяет имитировать сигналы как исправного, так и неисправного механизма.
Одним из эффективных инструментов исследований вибрационных процессов, является моделирование механической конструкции объекта. При построении моделей определяют основные связи между элементами объекта и присущие ему закономерности. Удобными для исследования являются математические и электромеханические модели.
Бели спектр виброакустического сигнала модулирован одной или несколькими частотами, что характерно для объектов, содержащих зубчатые кинематические пары, то эффективно сжатие информации путем логарифмирования и осуществление преобразования Фурье от логарифмического спектра мощности, называемого кепстром. Такой метод позволяет выделить информацию о сигнале, из результата многократных отражений при нелинейных преобразованиях и модуляции. При этом вся энергия виброакустического сигнала, рассея-ная по множеству гармоник в спектральном методе, локализуется в одной составляющей при кепстральном методе анализа сигнала.
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 модуляции, при преобразованиях типа свертки нескольких временных процессов, а также при изменении физических параметров механизма, износе, изменении жесткости, ударных взаимодействиях.
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]