Диагностическими признаками

Независимая величина т носит название квефренси и измеряется временем. Кепстр, в отличие от функции корреляции, менее чувствителен к неоднородностям спектра, поэтому он имеет отличные от нуля значения только при больших периодических составляющих. Положение и величина пиков кепстра являются диагностическими параметрами. На значение кепстра влияют многие факторы: отношение сигнал/шум, ширина полосы пропускания фильтра, частота модуляции и другие. Поэтому сравнивать можно только кепстры, полученные в идентичных условиях.

В случае двумерного пространства признаков диагностический вектор характеризуется двумя компонентами (диагностическими параметрами):

В целях более глубокого диагностирования механизмов и узлов используются дополнительные параметры, определяющие положение их звеньев. Такими параметрами могут быть ускорение, скорость и перемещение ведомых звеньев шпиндельного блока и рычагов фиксации, суппортов, ползушек, подачи и зажима материала и др. В этом случае при диагностировании механизмов может быть более полно использован подход, основанный на квалиметрических оценках их качества. Предварительно определяются нормативные и допустимые значения диагностических параметров, характер их изменения при различных состояниях механизмов и разных моментах инерции, массах и скоростях перемещаемых узлов. Наличие корреляционной связи между диагностическими параметрами и износом механизмов позволяет использовать их при прогнозировании состояния и работоспособности станков-автоматов.

pa, формирование профиля колеса, контактную сварку с деталью в виде диска. Таким образом, переналаживаемая комплексная линия включает операции кузнечно-штамповочного и сварочного производства и требует автоматизации загрузки оборудования и транспортирования заготовок и деталей, форма которых существенно изменяется: разматывание рулона, подача и ориентация цилиндрической детали с зазором по образующей, стыковая сварка, профилирование обода, передача профильной цилиндрической детали, сборка (контактной сваркой) с другой деталью, имеющей форму штампованного диска. Наиболее тяжелые условия работы у автоматов сварки цилиндрической заготовки, профилировочных автоматов и транспортера участка линии контактной сварки. Механизмы технологического и транспортного оборудования этой линии имеют электромеханический или гидравлический привод. У всех механизмов линии основными диагностическими параметрами являются временнйе интервалы, скорости, ускорения ведомых звеньев, у гидравлических устройств — давления (датчик устанавливался на селекторе и контролировал путем опроса различные механизмы профилировочной машины). У сварочных автоматов дополнительно контролируются сила сварочного токат сопротивление изоляции и температура в рабочей зоне. Диагностировались как новые автоматы перед пуском в эксплуатацию (с целью лучшей регулировки), так и изношенные перед постановкой на ремонт — для уточнения сроков, и после ремонта — с целью контроля его качества. Для профилировочных машин с помощью записи давлений и скорости выходных звеньев выявлены погрешности ремонта, износ отдельных узлов и инструмента, плохая синхронизация работы механизмов. Такое обследование линии может выполняться периодически. Контроль циклограммы целесообразно производить непрерывно.

Выше рассматривались случаи, когда состояние системы (изделия) характеризовалось одним параметром х и соответствующим (одномерным) распределением. Рассмотрим теперь системы, состояния которых описываются несколькими диагностическими параметрами. Будем считать, что система может иметь только два состояния — исправное D1 и неисправное D2. Состояние системы характеризуется диагностическими параметрами хг, х2, ..., хп или вектором х:

Приведенные решения [например, соотношения (6.38) и (6.39) ] относились к системам с п диагностическими параметрами (многомерные системы). Можно указать простое общее правило обобщения результатов для одномерных систем на системы многомерные. Оно состоит в том, что одномерные плотности распределения f(x/D1) и f{xlD%) заменяются многомерными /(.*/?> а) и / (хЮг), а граничные точки — граничными линиями, одномерные области интегрирования —многомерными [уравнения (5.11),

Динамическая модель. Одним из способов построения диагностической модели механического объекта является математическое описание связи между структурными и диагностическими параметрами с помощью дифференциальных или алгебраических уравнений (типичная задача идентификации).

Амплитудное распределение АЭ при фрикционном взаимодействии твердых тел обусловлено изменением энергии упругости поверхностных и приповерхностных слоев и существенным образом зависит от их свойств - параметров шероховатости, наличия микроповреждений, наличия и качества смазочного слоя и др. Поэтому характеристики амплитудного распределения могут являться эффективными диагностическими параметрами при контроле узлов трения.

Диагностическими параметрами, которые позволяет получить кепстр являются значения квефренси, на которых имеются максимумы, амплитуды рахмо-ник, соотношения между указанными параметрами.

В газовой промышленности широко применяется принцип функциональной диагностики при нормальной эксплуатации, без дополнительных тестовых режимов [18]. Основными диагностическими параметрами являются уровни (среднеквадратические значения) вибрации в семействе частотных полос (до шести) в контрольных точках агрегата в диапазоне частот от 10 до 5000 Гц.

Для диагностирования узлов машин, не снабженных встроенными диагностическими системами, применяют передвижные диагностические стенды с набором необходимых датчиков: скоростей, ускорений, давлений, малых перемещений и аппаратурой для регистрации и наблюдения за диагностическими параметрами. Применяется также метод отбора проб с их контролем в специальных лабораториях.

Диагностирование большого количества однотипных ткацких станков позволило накопить статистические данные по параметрам колебаний и выявить корреляционные связи между диагностическими параметрами (скоростями, ускорениями, спектром нагрузок) и сроком службы наиболее интенсивного изнашивающихся деталей. К ним относятся ролики, кулаки, оси, втулки, подшипники, муфтовые соединения.

2. Контролируются повреждения* которые приводят или могут привести к отказу изделия. Величины рзнрра, деформации, степень коррозии и т. п. также являются теми диагностическими признаками, по котор'ьщ можнд сделать вывод о техническом состоянии изделия. Они являются первопричиной отказа и связаны с выходными параметрами функциональной зависимостью (см. гл. 3, п. 1). Чирлр этих признаков, в" сложной машине весьмй велико и их одновременное диагностирование не представляется возможным. Поэтому контррль повреждений является обычно вторым этапом диагностики машины,-после контроля ее выходных параметров, когда нербхрдимо установить причины потери машиной работоспособности. Исключение могут составлять лишь те элементы, о которых заранее известно, что их повреждение является основной причиной изменения выходных параметров машины, например, состояние валков прокатных станов, износ цилиндро-поршневрй группы двигателя,, коррозию резервуаров и-т.!д. следует контролировать непосредственно по степени повреждения, поскольку именно они .определяют работоспособность машины.

Косвенными диагностическими признаками могут служить акустические сигналы, изменение температуры изделия, давления в системе, наличие в смазке продуктов износа (см. гл. 5, п. 4), параметры, характеризующие динамическое состояние системы (амплитудно-фазовые и частотные характеристики) и т. п.

Важнейшими задачами первой и второй групп являются построение адекватной акустической модели машины и установление связи между параметрами модели и характеристиками акустических сигналов реальной машины. Критерием правильности модели должна быть идентичность характеристик сигналов, которые наиболее тесно связаны с внутренними параметрами машины, ответственными за звукообразование. Такие характеристики сигналов машин в акустической диагностике принято называть информативными диагностическими признаками. В процессе построения акустической модели, помимо определения ее принципиальной схемы, взаимосвязи отдельных элементов, характера

Общие положения. В основе акустической диагностики технического состояния машин и механизмов лежит предположение об обратимой функциональной зависимости между параметрами состояния «1, аз. .•.,«» и диагностическими признаками А). В качестве параметров а,- берутся величины, характеризующие структуру машин (размеры деталей, ошибки их изготовления и монтажа, зазоры в кинематических парах, дисбалансы вращающихся валов и др.), режим работы (число оборотов, потребляемая энергия и т. д.), а также внешние условия работы (например, нагрузка). Все эти параметры должны влиять на звукообразование в машине, в противном случае их изменения не могли бы отразиться на акустическом сигнале и быть измеренными акустическим способом.

На рис. 1.1 в качестве примера представлены спектральная плотность мощности вибрационного сигнала одного из редукторов (а} и соответствующий кепстр (б). Последний характеризуется наличием четырех пиков. Амплитуды пиков в данном случае являются информационными диагностическими признаками [109].

> Больше других разработаны детерминированные модели, с ними связаны наиболее значительные достижения в области акустической диагностики машин и механизмов. В них выходные сигналы представляются детерминированными периодическими функциями: периодическими рядами импульсов, обусловленных соударением деталей, или гармоническими функциями, связанными с вращением частей машины или механизма. Информативными диагностическими признаками здесь являются амплитуды, продолжительность и моменты появления импульсов, а также частота, амплитуда и фаза гармонических сигналов. Как правило, связь этих признаков с внутренними параметрами определяется на основе анализа физических процессов звукообразования без помощи трудоемких экспериментов. Модели с детерминированными сигналами оправданы и дают хорошие практические результаты для сравнительно низкооборотных машин с небольшим числом внутренних источников звука, в которых удается выделить импульсы, обусловленные отдельными соударениями деталей. Такие модели используются при акустической диагностике электрических машин [75, 335], двигателей внутреннего сгора-

реляционные свойства сигналов Хц(1) источников в модели на рис. 1.3. Диагностическими признаками, следовательно, здесь являются составляющие ф-спектра сигнала. Таким образом, акустическая модель диагностики, изображенная на рис. 1.3, адекватна реальной машине, а принятая модель сигнала (1.16),

НПО ЦКТИ разработаны основы методики, дающей возможность с использованием ограниченного количества опытных данных дифференцировать причины и определять количественные значения факторов, приводящих к изменению экономичности работающих на перегретом паре цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин в процессе их длительной эксплуатации. В качестве диагностируемых факторов, которые подлежат определению, рассматриваются зазоры, шероховатость, заносы. Диагностическими признаками являются изменение интегральных энергетических и расходных характеристик цилиндра (коэффициентов скорости и расхода), которые определяются расчетным путем на основе штатных измерений давлений, температур и перепадов давлений на расходомерных устройствах [107].

Виброакустическим сигналом обобщенно называют физические величины, характеризующие механические колебания (вибрационные, акустические, гидроакустические), сопровождающие функционирование технического объекта. При этом характеристики исследуемого сигнала, содержащие информацию о параметрах технического состояния объекта, принято называть диагностическими признаками состояния.

Диагностическими признаками могут быть различные статистические характеристики колебательных процессов, в общем случае являющихся случайными процессами: частота и амплитуда спектральной компоненты или их совокупность, модуляционные характеристики, вероятностные характеристики сигналов или их взаимосвязи, различные параметры оператора динамической модели объекта и др. В каждый момент времени t состояние механизма можно охарактеризовать набором диагностических признаков и*'' (параметров виброакустического сигнала) для удобства представленных в виде вектора

Временная реализация. Когда в колебательном процессе, сопровождающем работу агрегатов, например двигателя внутреннего сгорания, необходимо сохранить фазовые соотношения, несущие основную информацию о параметрах технического состояния, достаточно проанализировать временную реализацию процесса. На рис. 5 дана схема расположения виброимпульсов, формируемых механизмами четырехцилиндрового двигателя, по тактам цикла. Выделение импульсов, формируемых узлом, осуществляется временной селекцией (см. раздел 6). В данном случае диагностическими признаками могут служить смещение соответствующего импульса по фазе, а также его амплитуда.