Диагностика зубчатых передач

по порядковому анализу

Одним из удобных и эффективных способов диагностики и балансировки вращающихся механизмов, зубчатых передач является применение порядкового анализа.

При наличии датчика оборотов и вибродатчиков можно исследовать временные характеристики сигналов вибрации зубчатых передач. Практика показывает, что сигнал вибродатчика зашумлен сигналами от других источников. Для того чтобы отстроиться от мешающих сигналов реализуется метод синхронного накопления сигналов. На каждом обороте вала датчик оборотов дает метку оборота. Этот сигнал является запускающим стробом для развертки сигнала вибродатчика. Получаемые развертки сигналов суммируются. При этом все источники сигналов связанных с вальной частотой (частотой оборотов) накапливаются и увеличиваются в сумматоре линейно пропорционально количеству оборотов N. Все остальные сигналы, некоррелированные с вальной частотой, накапливаются пропорционально N1/2, и при большом количестве усреднений полезный сигнал превышает уровень помехи.

Диагностика зубчатых передач по порядковому анализу

Рисунок 1

Диагностика зубчатых передач по порядковому анализу

Рисунок 2

Диагностика зубчатых передач по порядковому анализу

Рисунок 3

Например, на рисунке 1 показано виброускорение — результат синхронного накопления сигнала вибродатчика в частотном диапазоне до 10 кГц. На рисунке 2 отображен график виброускорения в полярных координатах с наложением на график рисунка с зубчатой передачи (серым цветом). В таком представлении сразу видно, при какой фазе угла поворота происходят удары при зацеплении или расцеплении зубчатой пары. Начиная с угла поворота 90 градусов и до 280 градусов наблюдается возникновение вибрации при сцеплении зубцовых пар, в то время как в оставшемся секторе присутствует вибрация при расцеплении. Для изучения причины возникновения вибрации оценим параметры виброперемещения, также в полярных координатах (рисунок 3). По рисунку 3 можно судить о дисбалансе ведущего вала, а также определить параметры для его балансировки.

Диагностика зубчатых передач по порядковому анализу

Рисунок 4

Диагностика зубчатых передач по порядковому анализу

Рисунок 5

Диагностика зубчатых передач по порядковому анализу

Рисунок 6

Разложение в ряд Фурье сигнала полученного за один оборот вала позволяет получать уровни вибрации для каждой гармоники частоты вращения вала. На рисунке 4 показан спектр сигнала до 120-ой гармоники. На спектре хорошо наблюдаются зубцовые гармоники. Первая гармоника равна количеству зубцов. Отображение спектров во времени в виде спектрограммы позволяет (рисунок 5) проследить за изменениями гармоник колебаний во времени. Отображение уровня выбранных гармоник в развертке по времени (проходные характеристики, рисунок 6) позволяет контролировать по уровню сигнала о степени приработки зубчатой пары или о начале разрушения зубчатой пары при прочностных испытаниях.