СПОСОБ СИГНАЛИЗАЦИИ НАЛИЧИЯ СТРУЖКИ В МАСЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF CHIPS IN OIL DETECTING AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам смазки механических устройств, например редукторов, в частности к устройствам сигнализации наличия металлических частиц в системе смазки вертолетных редукторов и позволяет при появлении стружки в масле диагностировать начало разрушения деталей редуктора.
Известна магнитная пробка-сигнализатор (RU 2460006), состоящая из магнитного и немагнитного электродов, в зазоре между которыми скапливается металлическая магнитная стружка, замыкая электрическую цепь табло "Стружка в масле". Данный сигнализатор не исключает ложные срабатывания сигнализации в процессе приработки деталей агрегатов.
Известна магнитная пробка с функцией предварительной сигнализации (RU 2483221), включающая два магнитных электрода и промежуточный предпочтительно немагнитный электрод. Такая конструкция позволяет подавать предварительный сигнал о наличии стружки в масле, но не позволяет исключить ложные срабатывания из-за замыкания единичной волосовидной стружкой, возникшей в процессе приработки.
Известен магнитный сигнализатор стружки маслосистемы двигателя (SU 1719954), имеющий в своем составе два или более магнитных контактов, соединенных в последовательную электрическую цепь с сигнальным табло. Сигнализатор срабатывает только в случае замыкания стружкой всех магнитных контактов, исключая замыкание отдельных из них единичной волосовидной стружкой. При этом, не регистрируется интенсивность срабатывания магнитных контактов.
Наиболее близким принятым за прототип является техническое решение (RU 2312240), уменьшающее вероятность ложных срабатываний сигнализатора за счет использования температуры масла в качестве дополнительного диагностического признака, повышающего достоверность сигнализации. Однако, инерционность значительного объема масла в маслосистеме не позволяет выявить своевременную корреляцию признаков на ранних стадиях разрушения деталей, т.к. период приработки связан с повышенным трением в узлах и, следовательно, повышенной температурой масла. Кроме того, детерминированный подход в принципе не позволяет вести речь о вероятности ложного срабатывания.
Целью изобретения является диагностирование начавшегося разрушения деталей редуктора с заданной достоверностью. Технический результат состоит в учете вероятности срабатывания системы сигнализации из-за замыкания контактов продуктами изготовления и приработки, не связанными с разрушением деталей редуктора.
Указанный технический результат достигается тем, что согласно изобретению предлагается способ сигнализации наличия стружки на пробках-сигнализаторах и в масле, включающий получение сигналов срабатывания от по меньшей мере двух пробок-сигнализаторов, обработку полученных сигналов в устройстве анализа, формирование прерывистого сигнала "Стружка в масле" при срабатывании первой пробки-сигнализатора и непрерывного сигнала «Стружка в масле» при снижении достоверности диагностирования до уровня Р<1-α, где α - заданная вероятность ложного срабатывания сигнализации из-за замыкания контактов продуктами изготовления и приработки, и устройство сигнализации стружки в масле, которое содержит табло "Стружка в масле", устройство анализа наличия стружки в масле и по меньшей мере две пробки-сигнализатора, связанные посредством каналов передачи сигналов со входом устройства анализа, выход которого связан с табло "Стружка в масле".
Работу системы сигнализации с заданной вероятностью α рассмотрим на примере работы трех пробок-сигнализаторов, установленных в разных местах маслоподдона редуктора и срабатывающих независимо друг от друга.
1
2
3
Пусть срабатывания трех пробок сигнализаторов произошли последовательно в моменты наработки t<t<t после последнего регламентного обслуживания.
На фиг. 1 приведен результат проверки гипотезы об экспоненциальном законе распределения случайной наработки t до срабатывания сигнализации из-за разрушения деталей главного редуктора BP-14 по наблюдениям парка за период 2002-2018 гг.
1
2
3
На графическом изображении видно, что достигаемый уровень значимости p=0,64 не дает оснований отвергнуть гипотезу. Значит независимые случайные величины t, t, t распределены экспоненциально.
В качестве критерия срабатывания устройства сигнализации стружки в масле выбрано отношение
Тогда распределение случайного критерия δ есть результат следующей теоремы.
1
2
3
1
2
3
-λt
Теорема. Пусть независимые случайные величины t, t, t распределены одинаково экспоненциально с плотностью ƒ(x)=λe, 0≤t<∞ и параметром λ. И пусть составлен вариационный ряд t≤t≤t. Тогда плотность распределения отношения  имеет вид
1
2
3
Доказательство. Плотность совместного распределения упорядоченных случайных величин t≤t≤t выглядит следующим образом:
Введем в рассмотрение преобразования переменных
Обратные преобразования
Якобиан этого преобразования имеет вид
1
2
3
Тогда плотность совместного распределения случайных величин δ, δ, δ:
2
3
1
После интегрирования по переменным δ, δ и перехода к переменной δ=δ плотность примет вид
Теорема доказана.
Нормированная функция распределения
6
Проверка формулы (8) проведена методом статистических испытаний при числе N=10.
На фиг. 2 приведен результат проверки на равномерность распределения случайной величины  который показывает, что достигнутый уровень значимости р=0,4 не дает оснований для того, чтобы отвергнуть гипотезу о равномерном распределении случайной величины R.
В свою очередь это означает, что также нет оснований для того, чтобы отвергнуть гипотезу о распределении случайной величины δ по закону с плотностью (7). Вид плотности (7) приведен на фиг. 3.
Распределение с плотностью (7) относится к классу степенных распределений, особенностью которого является независимость от параметра исходного распределения λ, что характеризует критерий δ для экспоненциального закона как непараметрический.
Степенное распределение используется для описания неравновесных систем, склонных при некоторых условиях к катастрофическому поведению. Это быстрые, с потерей устойчивости, многомерные, а значит плохо управляемые процессы.
Функция устройства анализа заключается в контроле выполнения неравенства Р≥1-α. Или с учетом (4) и (8)
6
Проверка выражения (9) осуществлена имитационным экспериментом при числе реализаций N=10.
В результате многократного повтора эксперимента установлено, что относительное отклонение числа имитационных ложных срабатываний от заданного уровня α не превышает 0,2%, что свидетельствует о статистической достоверности предложенной схемы срабатывания устройства сигнализации.
Таким образом, предлагаемое устройство сигнализации позволяет с заданной вероятностью α своевременно выдавать достоверный сигнал о наличии стружки в редукторе на табло сигнализации.
Алгоритм работы устройства анализа представлен на фиг. 4.
Входными сигналами служат сигнал "Запуск" после последнего регламентного обслуживания и поступающие от сработавших пробок-сигнализаторов сигналы 1, 2, 3 на входах элемента "ИЛИ".
1
2
3
Сигнал "Запуск" запускает таймеры T, T, T.
1
1
1
При срабатывании первой пробки-сигнализатора сигналом с выхода элемента "ИЛИ" запускается генератор импульсов ГИ, выход которого подает прерывистый сигнал "Стружка в масле", и счетчик-дешифратор. На выходе счетчика-дешифратора формируется сигнал Х, который останавливает таймер Т. Значение t с его выхода поступает на вход схемы сравнения.
2
2
2
При срабатывании второй пробки-сигнализатора на выходе счетчика-дешифратора формируется сигнал Х, который останавливает таймер Т. Значение t с его выхода поступает на вход схемы сравнения.
3
3
3
При срабатывании третьей пробки-сигнализатора на выходе счетчика-дешифратора формируется сигнал Х, который останавливает таймер Т. Значение t с его выхода поступает на вход схемы сравнения.
В схеме сравнения проверяется достоверность появления стружки. При вероятности Р<1-α формируется непрерывный сигнал "Стружка в масле".
Имитационное моделирование осуществлено при числе испытаний N=5000. В результате нескольких итераций относительное отклонение числа формирований непрерывного сигнала "Стружка в масле" от заданного уровня α в среднем составило 0,2%.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с заданной вероятностью ложного срабатывания α своевременно выдавать сигнал на табло сигнализации о наличии стружки.