Диссертация (1024744), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Измерительная технология контроля технического состоянияредукторов и оценки износа зубьев в процессе эксплуатацииВ области машиностроения существенную долю занимают зубчатыезацепления. Такие зацепления находят наиболее частое применение в193коробках передач, редукторах, приводах и т.п. Большинство подобныхтехнических объектов имеют закрытый корпус, а зубчатые колеса, находясь взацеплении, всегда в масляной ванне для уменьшения трения и повышениядолговечности передач.Создание средств измерительного контроля геометрии, техническогосостояния, диагностики без разборки, т.е. в процессе эксплуатации невскрывая коробку передач, станок и т.п. является весьма актуальной.Одной из задачи измерения параметров функционирования и оценкитехническогосостоянияявляетсяпостроениеинтеллектуальныхинформационных систем, применяемых на транспорте. Она касается работызубьев шестерен редукторов и подшипников качения и охватывает ихдиагностику, мониторинг и прогнозирование их работы в реальном масштабевремени.
Данные задачи могут быть решены с помощью измерительно –вычислительной фазохронометрической технологии, в основе которой лежитиспользование измерения интервалов времени и их долей, соответствующихфазам рабочего цикла.В основе такой технологии лежит принцип встраивания в объекты(редуктор, коробка передач и т.п.) измерительных датчиков контроляпараметров вращения валов-шестерен и датчиков контроля износа зубьевзубчатых колес. Редуктор (коробка передач) содержит ферромагнитныезубчатые передачи одного или разных типов с индукционными датчиками,закрепленными в корпусе редуктора вблизи диагностируемых по параметрамизноса зубьев колес, не менее одного индукционного датчика для контроляпараметров износа зубьев. [216, 217]Задачи встроенной измерительно – вычислительной системы:- контроль параметров естественного абразивного износа рабочихповерхностей зубьев, их возможного выкрашивания;- контроль поломок зубьев;- измерение износа зубьев в режиме эксплуатации;- оценка параметров зубчатого зацепления;194- оценка работы редуктора (коробки передач и т.п.).При реализации оси магнитов и генераторные катушки индукционныхдатчиков расположены над любыми точками вращающихся поверхностейзубьевшестеренперпендикулярноэтимповерхностям,априемныеповерхности магнитов находятся на расстоянии зазора от поверхностизубьев.
При этом датчики расположены сбоку этих зубьев, оси магнитов игенераторные катушки датчиков расположены перпендикулярно боковымповерхностям зубьев шестерен в местах их пересечения с радиусамиделительных окружностей этих шестерен, а приемные поверхности магнитовна расстоянии зазора от боковых поверхностей зубьев.В случае проектирования встраивания датчиков в проектируемыйредуктор привязка мест установки датчиков в корпусе редуктора возледиагностируемых колес обусловлена техническими и функциональнымитребованиями к проектируемому редуктору с индукционными датчикамиконтроля износа зубьев колес.
А в случае встраивания датчиков в ранееизготовленный редуктор привязка мест установки датчиков в корпусередуктора возле диагностируемых колес обусловлена конструктивнойвозможностью встраивания датчиков в корпус редуктора около колеса безнеобходимости внесения существенных изменений в геометрию конструкциикорпуса редуктора.Результат измерения может индицироваться с помощью автономногопереносного измерительного блока или передаваться по проводам или порадио на блок измерения и индикации, встроенный в АСУ или винтеллектуальную измерительную систему. Это полностью интегрированнаяизмерительная система, которая для измерения, преобразования, обработкиполучаемого первичного сигнала и вывода его на экран может требоватьдополнительного питания.В качестве реального примера контроля шестерен редуктора спомощью измерительной фазохронометрической технологии на Рис.
5.10представлены типовые случаи зубьев шестерен:195а) новой шестерни;б) изношенной шестерни;в) скола на 15-мм зубе изношенной шестерни.шестерниНа Рис. 5.11 показаны экспериментальные результаты измеренийсоответствующих зубьев зубчатых колес в зависимости от типа износа вполярных координатах.а)б)с)Рис.
5.10.Виды износа зубьев шестерена)б)с)Рис. 5.11.Результаты измерений соответствующих зубьев зубчатых колес взависимости от типа износа в полярных координатах: по окружности – номерзуба, по оси ординат – результат измерения размера зуба по делительнойокружностиБольшаяравномерностьизносазубьевизношеннойшесшестерни,обусловлена их «притиркой» в процессе работы. Точность измерения износазубьев на скоростях до 60 км/час лежит в пределах±0,15%. При этомочевидно, что изменения величины ЭДС при естественном износе рабочей196поверхности зуба будут плавными, а все объёмные изменения типавыкрашивания, или поломки зуба будут давать скачкообразные измененияЭДС датчика.
Это отчетливо продемонстрировано на Рис. 5.11 (в), гдепредставлена реакция измерительной системы на скол 15-го зуба.Необходимо особо отметить, что заложенные в схему измеренияизноса зубьев технические решения допускают увеличение на порядок иболее точность измерения, что при некоторых схемных изменениях можетпозволить использование единой системы для высокоточного непрерывногоконтроля нарезки зубьев шестерен с последующим контролем их жеестественного износа в процессе эксплуатации.измеренияотличаетсяотносительнойПредлагаемая системапростотойвизготовлениииэксплуатации и не содержит дефицитных компонент или материалов. [218,219]При установке измерительных преобразователей сбоку зубьев колеса,оси магнитов и генераторные катушки датчиков должны быть расположеныперпендикулярно боковым поверхностям зубьев шестеренв местах ихпересечения с радиусами делительных окружностей этих шестерен, априемные поверхности магнитов на расстоянии зазора от боковыхповерхностей зубьев.
При этом минимальный зазор датчика от поверхностизубьев определен недопустимостью касания элементами датчика (магнитом игенераторнойкатушкой)боковой(торцевой)поверхностизубьевимаксимальным осевым биением подшипников качения или скольжения валаколеса (шестерни), а максимальный зазор определен допустимым качествомсигналагенераторнойкатушки. С увеличением зазорауменьшаетсямощность измеряемого сигнала генераторной катушки и снижается точностьизмерения.В случае проектирования встраивания датчиков в проектируемыйредуктор привязка мест установки датчиков в корпусе редуктора возледиагностируемых колес обусловлена техническими и функциональнымитребованиями к проектируемому редуктору с индукционными датчиками197контроля износа зубьев колес, а в случае встраивания датчиков в ранееизготовленный редуктор привязка мест установки датчиков в корпусередуктора возле диагностируемых колес обусловлена конструктивнойвозможностью встраивания датчиков в корпус редуктора около колеса безнеобходимости внесения существенных изменений в геометрию конструкциикорпуса редуктора.Для обеспечения эквивалентности экспериментального обеспеченияметрологических точностных характеристик и единообразного подхода ккалибровке индукционных датчиков, для определения временных (фазовых)изменений периодических движений элементов подшипника или зубчатогоколеса приводного редуктора разработана методика и проведена калибровкаизмерительныхдатчиков,подтверждающаяточностьполучаемыхрезультатов измерений.
В качестве тестовых измерительныхсигналовиспользованытестовыеэлектромагнитныевоздействия.Предлагаемыевоздействия в большинстве практических случаев могут с высокой степеньюстабильности имитировать реальные процессы функционирования датчиковв экспериментальных условиях.Результаты исследований показали, что в диапазоне частот от 10 Гц до100 Гц с шагом частоты 10 Гц, от 100 Гц до 1000 Гц с шагом 100 Гцполучены результаты измерений параметров индукционных датчиков сотносительными погрешностями измерений от 2 ⋅ 10 −4 % до 3,3 ⋅ 10 −3 %.НаРис.5.12показанграфикраспределенияпогрешностейиндукционного датчика с двумя катушками в зависимости от формы сигналас генератора сигналов специальной формы.В эксперименте использовались измерительные приборы: осциллографцифровой запоминающий Tektronix TDS2024C (Госреестр, относительнаяпогрешность измерения времени/частоты не более 1 ⋅ 10 −6 %) и генераторсигналовспециальнойформыTektronixAFG3021C(Госреестр,относительная погрешность измерения времени/частоты не более 2 ⋅10 −6%/год)198Относительная погрешность,%0,0030,0020,00101234Прямоугольный сигнал5Синус678Пилообразный сигналРис.
5.12.График распределения погрешностей индукционного датчика в зависимостиот формы сигнала с генератора сигналов специальной формыИзмерительная информационная фазохронометрические технологиипозволяют решать следующие задачи:- контроль параметров естественного абразивного износа рабочихповерхностей зубьев, их возможного выкрашивания;- контроль поломок зубьев;- измерение износа зубьев в режиме эксплуатации;- оценка параметров зубчатого зацепления;- оценка работы редуктора (коробки передач и т.п.).5.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
