Способ диагностики дефектов кинематических пар роторных машин
METHOD FOR DIAGNOSING DEFECTS IN KINEMATIC PAIRS OF ROTARY MACHINES

Изобретение относится к способам вибродиагностики технического состояния кинематических пар роторных машин, например зубчатых зацеплений.
Из уровня техники, Авторское свидетельство № 699906 (СССР), МПК G01M 13/02 / П.Д. Вильнер, Ф.В. Голов. 2005. Бюл. № 31, известен способ виброакустического диагностирования зубчатых передач, заключающийся в плавном изменении частоты их вращения в зоне параметрического резонанса и определении ширины резонансной зоны по измеренной амплитуде. Техническое состояние зубчатого зацепления определяется по величине этой ширины.
К недостаткам данного способа следует отнести невысокую точность, связанную с тем, что на результат измерений будет влиять ряд факторов, в том числе скорость изменения частоты вращения зубчатой передачи, нестабильность передаточной функции от источника вибрации до вибропреобразователя, выбранного уровня определения ширины резонансной зоны, зашумлённость вибрационного процесса и др.
Из уровня техники, патент BY № 9279, МПК G01M13/02. опубл. 30.06.07.-4с., известен способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач включающий подведение к ведущему и ведомому зубчатым колёсам крутящего момента и момента сопротивления соответственно, считывание датчиками высокочастотный опорный гармонический  сигнал от ведущей шестерни и гармонический сигнал зубцовой частоты ведомой шестерни и сопоставляют их путём подсчёта количества импульсов  опорного сигнала в каждом импульсе ведомой шестерни, их сравнения между собой и выявления импульса ведомой шестерни длительностью, отличающейся от длительности остальных импульсов, причём по разнице между количеством импульсов опорного сигнала в длительности импульсов ведомой шестерни при подведению к ведущему колесу крутящего момента и при подведении к нему тормозного момента определяют величину углового зазора в зацеплении, которая характеризует износ боковых поверхностей зубьев.
Недостатком данного способа является необходимость постановки около зубчатых колёс специальных датчиков углового положения, что ограничивает область его использования исследовательскими работами на специальных установках.
Самым близким по своей технической сущности является способ измерения энергетической ширины спектральной составляющей вибрации машин, описанный в патенте № 2 750 846 с приоритетом от 07.09.2020г., включающий прием сигнала и его обработку, и отличающийся тем, что сигнал вибрации с вибропреобразователя обрабатывается до получения узкополосного спектра с шагом меньше ширины исследуемой спектральной составляющей до получения сглаженной формы ее огибающей, далее определяют ширину на двух заданных уровнях от ее максимума и рассчитывают их разницу, полученную величину сравнивают с предварительно установленной нормой и по результатам сравнения определяют состояние объекта.
Недостаток данного способа заключается в том, что при развитии дефекта изменяется не только ширина спектральной составляющей, но и её форма и интенсивность, что приводит к изменению площади под ней.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение чувствительности диагностики дефектов и точность оценки состояния кинематической пары роторных машин.
Заявленный технический результат достигается за счет того, способ диагностики дефектов кинематической пары роторной машины, включающий приём сигнала, его обработку до получения узкополосного спектра с шагом меньше ширины исследуемой спектральной составляющей до получения формы её огибающей, затем определяют площадь под кривой спектральной составляющей в полосе частот, определённой справа и слева по точкам её пересечения с вибрационным шумом и далее от полученного результата диагностического измерения вычитают данные, полученные перед началом эксплуатации машины. Повышение чувствительности диагностики дефектов и точность оценки состояния кинематической пары роторных машин достигается оценкой интегральной характеристики – площади под кривой спектральной составляющей. Для уменьшения влияния вибрационного шума и ширины используемого фильтра оценку площади выполняют по данным спектральной плотности мощности.
На фигуре 1 представлен пример использования предлагаемого способа диагностики дефектов кинематической пары роторной машины, где приведены данные изменения площади под кривой зубцовой спектральной составляющей пары «солнечная шестерня – сателлиты» редуктора турбовинтового двигателя на максимальном режиме его работы. Уравнение аппроксимации имеет вид: y = 1E+08x3 - 3E+06x2 + 19406x - 26.62. Коэффициент корреляции 0.67.
Способ диагностики дефектов кинематической пары роторной машины применяется следующим образом.  Снимают сигнал с вибропреобразователя, установленного на корпусе исследуемой кинематической пары, в режиме спектральной плотности мощности с шагом меньше ширины исследуемой спектральной составляющей, определяют площадь под кривой спектральной составляющей в полосе частот, определяемой по точкам её пересечения справа и слева с вибрационным шумом. С целью устранения влияния исходного значения исследуемого параметра из полученного результата вычитают данные, полученные перед началом эксплуатации машины.