Приложение Б (рекомендуемое). Методика контроля и диагностики технического состояния зубчатых колес редукторов по вибрационным параметрам

Приложение Б
(рекомендуемое)

Методика
контроля и диагностики технического состояния зубчатых колес редукторов по вибрационным параметрам

Для оценки технического состояния зубчатых колес редукторов (переборных и планетарных) и своевременного обнаружения в рабочих условиях эксплуатационных повреждений зубьев (износа, выкрашивания на рабочих профилях, трещины у основания зуба, скола и поломки зубьев) целесообразно использовать методы и средства виброакустической диагностики машин, базирующиеся на синхронном накоплении сигналов вибрации редукторов.

Для контроля состояния колес по вибрационным параметрам рекомендуется использование следующих видов виброизмерительной и диагностической аппаратуры:

- пьезоэлектрические акселерометры с рабочим диапазоном частот до 20 кГц;

- датчики частоты вращения выходного (входного) вала;

- усилители-формирователи сигналов, работающие по заряду;

- низкочастотный фильтр (ФНЧ) с частотой среза 10 кГц;

- высокочастотный фильтр (ФВЧ) с частотой среза 6 кГц;

- 1/3-октавный полосовой фильтр (ПФ) с центральной частотой 10 кГц;

- детектор огибающей амплитуд узкополосной вибрации;

- синхронный гребенчатый фильтр (СГФ);

- блок преобразования частоты пилот-сигнала с датчика оборотов;

- блок формирования диагностических признаков;

- блок распознавания технических состояний и принятия решений.

Проведение работ по настоящей методике состоит из двух основных этапов: настройки контрольно-диагностического комплекса конкретного вида редуктора и осуществления диагностики состояния зубчатых передач.

На этапе настройки формируются вектора диагностических признаков, характеризующие нормальное (бездефектное) состояние сопряженных зубчатых колес для каждой i-й (i = 1, 2...) ступени диагностируемого редуктора. Компонентами векторов являются числовые значения следующих четырех параметров вибрации i-го зубчатого зацепления: параметр 1-общий уровень вибрации с частотой пересопряжения зубьев; параметр 2 - суммарный уровень гармонических составляющих частоты вращения ведущего зубчатого колеса; параметр 3 - то же ведомого зубчатого колеса и параметр 4 - уровень составляющей на частоте зацепления зубьев в спектре сигнала огибающей амплитуды высокочастотной вибрации редуктора. При формировании диагностических признаков применяется метод синхронного накопления сигналов вибрации как на периоде зубцовой частоты диагностируемой ступени (параметры 1 и 4), так и на периодах частот вращения сопряженных зубчатых колес (параметры 2 и 3). В качестве синхронизирующего используется пилот-сигнал с датчика оборотов выходного вала, требуемое значение частоты следования импульсов которого предварительно формируется в блоке преобразования частоты пилот-сигнала. Этот метод легко реализуется для переборных редукторов, значительно сложнее - для планетарных.

На этапе настройки также формируют пороговые значения выбранных диагностических признаков для каждого класса технических состояний зубчатых колес.

Определенные таким образом значения диагностических параметров их пороговые величины, значения нагружающего момента и скорости вращения входного вала, дату съема вибрационной информации фиксируют и заносят в эксплуатационный паспорт зубчатых колес для редукторов данного вида.

Этап диагностики состоит в периодическом съеме вибрационной информации, определении значений диагностических параметров, сравнений текущих значений с пороговыми и принятии решений при их превышении.

Прогрессирующий износ зубьев сопряженных зубчатых колес диагностируемой ступени редуктора приводит к значительному возрастанию величины диагностического параметра 1. Появление усталостных повреждений на отдельных зубьях (выкрашивание, скол, трещина у основания, поломка) обуславливает рост значений параметров 2 и 3, распространение усталостных повреждений по зубчатым венцам сопряженных зубчатых колес (например, выкрашивания) приводит к возрастанию величины параметра 4.

Методика позволяет не только проводить дифференцированную диагностику повреждений зубчатых колес, но и на основе анализа изменения трендовых характеристик диагностических признаков (при соответствующем наборе статистических данных) осуществлять прогнозирование остаточного ресурса зубчатых зацеплений по предельным состояниям эксплуатационных повреждений зубьев зубчатых колес.