ИНО

Дипломный проект на тему:"Система вибродиагностики станка"

[Введите подзаголовок документа]

М. Мороз

Москва, 2016

Содержание стр.

Введение 4

Глава 1. Основы теории виброакустики и акустоэмиссии………………… . . 7

1.1 Пассивные методы виброакустического контроля и диагностики 7

1.2 Виброакустические сигналы и их описание…………………………….....16

1.3 Перечень задач виброакустической диагностики………………………....22

Глава 2. Виброакустическая диагностика машин и механизмов……………. 27

2.1 Структура системы виброакустического диагностирования……………. 27

2.2 Диагностические модели механизма……………………………………... .28

2.3 Возбуждение и распространение колебаний в машинах

и механизмах…………………………………………………………………… 33

2.4 Представление виброакустического сигнала полигармонической моделью…………………………………………………………………………..37

2.5 Вибродиагностика станков …………………………………………………41

2.6 Формирование требований к диагностической аппаратуре ……………...47

Глава 3. Разработка системы диагностики…………………………………… 48

3.1 Разработка структуры системы диагностики………………………….......48

3.2 Выбор вибродатчика 49

3.3. Выбор акустического датчика……………………………………………...58

3.4. Выбор модуля АЦП ………………………………………………………..59

3.5. Разработка блок-схемы алгоритма……………………………………….. 61

3.6. Выбор программного обеспечения………………………………………...62

Глава 4. Организация разработки и изготовления изделия.………… ……….66

Глава 5. Безопасность и экологичность проекта……………………… … 91

Заключение……………………………………………………………………..112

Список литературы…………………………………………………………….113

Введение

В настоящее время на НПЦ газотурбостроения "Салют" пользуются системой планово-предупредительного ремонта (ППР) станков, разработанной ещё в 1950-е годы в НИИ металлорежущих станков (ЭНИМСе).

Согласно указаниям ППР для профилактики станка требуются полная разборка и визуальный осмотр каждой детали механизма станка. Это очень долгий и трудоемкий процесс, но менее затратный для предприятия, чем выход станка из строя во время работы.

Дополнительной проблемой является отсутствие унификации в станкостроении, где производители постоянно стремятся выделиться новшествами среди конкурентов. В результате оператор станка, даже имеющий опыт работы, редко знаком с конструкционными особенностями всех моделей станков, т.к. в процессе его обучения рассматриваются лишь общие принципы работы станков разных типов.

В то же время разработаны и применяются современные методы диагностики и профилактического обслуживания станков, к которым относится вибродиагностика.

Вибрационная диагностика — метод диагностирования технических систем и оборудования, основанный на анализе параметров вибрации, либо создаваемой работающим оборудованием, либо являющейся вторичной вибрацией, обусловленной структурой исследуемого объекта. Вибрационная диагностика, как и другие методы технической диагностики, решает задачи поиска неисправностей и оценки технического состояния исследуемого объекта.

При вибрационной диагностике как правило исследуются временной сигнал или спектр вибрации того или иного оборудования. Также применяется кепстральный анализ (кепстр — анаграмма слова спектр).

При вибрационной диагностике анализируются виброскорость, виброперемещение, виброускорение.

В качестве диагностических параметров могут выступать следующие:

• ПИК — максимальное значение сигнала на рассматриваемом интервале времени;

• СКЗ — среднее квадратическое значение (действующее значение) сигнала для рассматриваемой полосы частот;

• ПИК-фактор — отношение параметра ПИК к СКЗ;

• ПИК-ПИК — (Размах) разница между максимальным и минимальным значением сигнала на рассматриваемом интервале времени;

• SPM - метод ударных импульсов, основанный на использовании специального датчика с резонансной частотой 32 кГц и алгоритма обработки ударных волн малой энергии, генерируемых подшипниками качения вследствие соударений и изменений давления в зоне качения этих подшипников (Эдвин Сёхль, SPM Instrument, Швеция, 1968г.);

• EVAM - Аббревиатура EVAM является сокращением от "Evaluated Vibration Analysis Method", что в переводе означает "Метод анализа вибрации с оценкой состояния". Метод EVAM® объединяет в себе различные общепризнанные методики анализа вибросигналов вместе с программными средствами практической оценки состояния оборудования на основе результатов такого анализа. Поддерживается программно и аппаратно, как и метод SPM, оборудованием и ПО производства фирмы SPM Instrument AB (Швеция)

• SPM-M: пик-фактор на резонансной частоте акселерометра (ООО Бифор) (1980г.)

• RPF: пик-фактор высших частот вибрации механизмов (1982г.)

• VСС – контроль степени кондиции смазки (1995г.)

• ARP: распределение амплитуд импульсов сухого трения в узлах машин (2001г.)

• Entropy- вибрационно-энтропийная оценка состояния узлов машин (2002г.)

Из датчиков вибрации наиболее часто применяются акселерометры (вибропреобразователи ускорения) пьезоэлектрические датчики.

Этот метод диагностики станка позволяет обнаружить мелкие неисправности и проявления усталости в механике станка без его разборке и при определенном навыке может проводиться одним-двумя сотрудниками.

Для проведения диагностики в простейшем варианте необходимы один акселерометр, чертежи станка и полная информация по всем двигателям, подшипникам, зубчатым и ременным передачам, шариково-винтовым парам. Как правило, эта информация есть в технической документации.

Вначале специалист изучает чертежи станка и определяет точки, в которых будет устанавливаться акселерометр. Это сложная операция, но она проводится только 1 раз для каждого станка - даже станки одного и того же типа часто отличаются по конструкции.

Второй этап - для полностью рабочего станка специалист поочередно устанавливает акселерометр в разных точках, снимая эталонные показатели вибрации в разных местах конструкции. На этом подготовка завершается.

После примерно месяца эксплуатации станка специалист вновь устанавливает акселерометр в нужных узлах и снимает показания.

По изменениям вибрации в разных местах станка специалист определяет износ или мелкие поломки в механике станка.

В то же время информация о состоянии станка содержится не только в его вибрационных , но и в акустических сигналах.

Цель представленного дипломного проекта заключается в снижении простоев станочного парка за счет использования системы виброакустического диагностирования станка. Разработка системы ведётся в соответствии с результатами проведённого анализа текущего состояния вопроса по виброакустической диагностике машин и механизмов.