Z E S Z Y T Y NAUKOWE
POLITECHNIKI
Ś L Ą S K I E J
TADEUSZ ZAKRZEWSKI
M ETODY DIAGNOZOWANIA GŁOWIC RAMIENIOWYCH KOMDAJNÓW ŚCIANOWYCH
MECHANIKA
z. 100
GLIWICE
1930
P O L IT E C H N IK A ŚLĄ SK A
ZESZYTY NAUKOWE Nr 1058
TADEUSZ ZAKRZEWSKI
METODY DIAGNOZOWANIA GŁOWIC RAMIENIOWYCH KOMBAJNÓW ŚCIANOWYCH
GLIW ICE
1 9 9 0O PIN IO D A W CY P ro f dr h ab. inż. J a n O rlacz P rof. dr h ab. inż. Z d z isław P aw ło w sk i
K O L E G IU M R E D A K C Y JN E
R E D A K T O R N A C Z E L N Y — Prof. dr hab. inż. Ja n W ęgrzyn R E D A K T O R D Z IA Ł U — Prof. dr hab. inż. Jó z e f W ojn arow ski S E K R E T A R Z R E D A K C JI — M gr E lżb ieta L e śk o
O PR A C O W A N IE R E D A K C Y JN E M gr A nn a B łażkiew icz
Wydano za zgodą R e k to ra P o litech n ik i Ś lą sk ie j
P L IS S N 0434-0817
D ział W ydaw nictw Politechniki Ś lą sk ie j ul. K u ja w sk a 3, 44-100 G liw ice
N a k i . 150+85 A r k . w y d . 12,5 A r k . d r u k . 10.25 P a p i e r o f f s e t . kl.HI 70x110, 70 g O d d a n o d o d r u k u 8.01.90 P o d p i s , d o d r u k u 5.02.90 D r u k u k o ń c z , w l u t y m 1990 Z a m . 11/90
S k ład , fotokopie, druk i op raw ę
w ykonano w Z akładzie G raficzn ym Politechniki Ś lą sk ie j w G liw icach
S t r .
1. O g ólne z a ł o ż e n i a m etody d i a g n o z o w a n i a t e c h n i c z n e g o o b i e k t ó w m echa
n i c z n y c h ... 18
2. A k t u a l n y s t a n w ie d z y w z a k r e s i e d i a g n o s t y k i t e c h n i c z n e j m aszyn . . . 18
3. C e l i z a k r e s p r a c y ... 19
R o z d z i a ł I . WIBROAKUSTYCZNE BADANIA DIAGNOSTYCZNE ... 23
1 . 1 . D i a g n o s t y c z n e m o d e le g e n e r a c j i p r o c e s ó w w ib r o a k u s t y c z n y c h ... 23
1 . 2 . F i z y c z n e p r z y c z y n y d r g a ń g e n e r o w a n y c h w u k ł a d a c h m e c h a n i c z n y c h . 25 1 . 2 . 1 . D r g a n i a wymuszone w ir n ik ó w ... 25
1 . 2 . 2 . F e n o m e n o l o g ic z n e u j ę c i e p r z y c z y n d r g a ń ł o ż y s k t o c z n y c h . 27 1 . 2 . 3 . D r g a n i a p r z e k ł a d n i z ę b a t y c h ... 30
1 . 3 . O p is t e c h n i c z n y o b i e k t u b a d a ń ... 35
1 . 4 . Fenom enologiczne u j ę c i e p r z y c z y n d r g a ń u k ł a d u n ap ęd ow eg o g ł o w i c y 36 1 . 5 . W y z na czen ie c z ę s t o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n y c h u k ła d ó w n ap ęd ow eg o g ł o w i c y ... 39
1 . 6 . A n a l i z a d r o g i p r z e j ś c i a s y g n a ł u w i b r a c y j n e g o ... 43
1 . 6 . 1 . Model u k ł a d u l i n i o w e g o w i e l o w e j ś c i o w e g o ... 44
1 . 6 . 2 . M i n i m a l i z a c j a warunków o k r e ś l a j ą c y c h n i e z m i e n n i c z o ś ó t r a n s m i t a n c j i u k ł a d u ... 48
1 . 7 . S t o s o w a n e e s t y m a t y s y g n a ł u w i b r a c y j n e g o ... 50
1 . 7 . 1 . E s t y m a t y l i c z b o w e a m p l i t u d y p r o c e s ó w w i b r a c y j n y c h ... 51
1 . 7 . 2 . G ę s t o ś ć widmowa mocy p r o c e s u ... 53
1 . 7 . 3 . "Pasmowy w s p ó ł c z y n n i k g ę s t o ś c i widmowej mocy ... 54
1. 8 . S t o s o w a n y s y s t e m p om ia row y ... 58
1 . 9 . B a d a n i a s t a n o w i s k o w e g ł o w i c r a m ie n io w y c h ... 60
1 . 1 0 . Wyniki b a d a ń w i b r a c y j n y c h i i c h a n a l i z a ... 63
1 . 1 0 . 1 . W a r t o ś c i s k u t e c z n e p a r a m e t r ó w d r g a ń ... 63
1 . 1 0 . 2 . Wagowy w s p ó ł c z y n n i k k ie r u n k o w y p a r a m e t r ó w d r g a ń ... 67
1 . 1 0 . 3 . L i c z b a p r z e j ś ć p r o c e s u w i b r a c y j n e g o p r z e z p o z io m zerowy 72 1 . 1 0 . 4 . O b c i ą ż e n i o w y w s p ó ł c z y n n i k k ie r u n k o w y p a r a m e t r ó w d r g a ń . 74 1 . 1 0 . 5 . E s t y m a t y widmowe p r o c e s ó w w i b r a c y j n y c h ... 76
W S T Ę P ... 15
- 4 -
S t r .
1 . 1 0 . 5 . 1 . F u n k c j e g ę s t o ś c i widmowej mocy ... 76
1 . 1 0 . 5 . 2 . Pasmowe w s p ó ł c z y n n i k i g ę s t o ś c i widmowej mocy. 83 1 . 1 1 . W zględna k l a s y f i k a c j a s ta n ó w dy n am ic z n y c h n i e k t ó r y c h elem entów k i n e m a t y c z n y c h u k ł a d u n ap ęd ow eg o ... 87
1 . 1 2 . W e r y f i k a c j a u s z k o d z e ń e k s p l o a t a c y j n y c h głów n ych ele m e n tó w kon s t r u k c y j n y c h z w a r t o ś c i a m i n i e k t ó r y c h e s t y m a t d r g a n io w y c h ... 90
1 . 1 3 . Podsum ow anie i w n i o s k i końcowe z b a d a ń w i b r a c y j n y c h ...' 93
R o z d z i a ł I I . EMISJA AKUSTYCZNA W BADANIACH DIAGNOSTYCZNYCH MASZYN . . . 96
1 1 . 1 . P a r a m e t r y e m i s j i a k u s t y c z n e j ... 97
1 1 . 2 . Uwarunkowania c h a r a k t e r y s t y k EA od s t a n u d y n a m ic z n e g o m a t e r i a ł u 98 1 1 . 3 . T r a n s f o r m a c j a sy g n a ł ó w EA w k a n a l e a k u s t y c z n o - e l e k t r y c z n y m . . . . 100
1 1 . 4 . S t o s o w a n a a p a r a t u r y pom ia row a ... 103
1 1 . 5 . B a d a n i a st a n o w is k o w e g ł o w i c r a m ie n io w y c h m eto d ą EA ... 104
1 1 . 5 . 1 . O p i s s t o s o w a n e g o u k ł a d u p o m ia ro w e g o ... 105
1 1 . 5 . 2 . Wyniki pom iarów i i c h a n a l i z a ... 1 1 . 5 . 2 . 1 . R o z k ł a d y tempa a m p l i t u d EA w w arun kach b i e g u j a ł o w e g o ... 106
1 1 . 5 . 2 . 2 . P r z e b i e g i c z a s o w e z l i c z e ń EA w w arunkach b i e g u j a ł o w e g o ... 113
1 1 . 5 . 2 . 3 . R o z k ł a d tem pa a m p l i t u d EA w w arun kach o b c i ą ż e n i a s t a t y c z n e g o ... 116
1 1 . 5 . 2 . 4 . P r z e b ie g i c z a s o w e l i c z b y z l i c z e ń EA w w arun k a c h o b c i ą ż e n i a n o m in a ln e g o ... 1 2 0 1 1 . 6 . B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e p r ó b e k m a t e r i a ł o w y c h ele m e n tó w k o n s t r u k - c y j n y c h g ł o w i c y ... 1 2 2 1 1 . 6 . 1 . O p i s b a d a n e g o m a t e r i a ł u ... 122
1 1 . 6 . 2 . C h a r a k t e r y s t y k i a k t y w n o ś c i EA b a d a n y c h m a t e r i a ł ó w 124 1 1 . 6 . 3 . W s p ó ł z a l e ż n o ś ć p a r a m e t r y c z n a sy g n a ł ó w EA w b a d a n i a c h s t a n o w i s k o w o - l a b o r a t o r y j n y c h ... 126
1 1 . 7 . W n io sk i i u w a g i końcowe ... 128
R o z d z i a ł I I I . TERMOWIZYJNE BADANIA PROCESÓW CIEPLNYCH GŁOWIC RAMIE NIOWYCH ... 131
111.1. Z a s a d a d z i a ł a n i a s y s t e m u t e r m o w iz y j n e g o ... 132
I I I . 1 . 1 . Odwzorowanie o b ra z ó w t e r m o w iz y jn y c h ... 133
I I I . 1 . 2 . Z a l e ż n o ś ć s y g n a ł u w y j ś c i o w e g o d e t e k t o r a od warunków p r a c y ... 135
111.2. S t o s o w a n y s y s t e m t e r m o w iz y jn y AGA-750 ... 137
111.3. Wyniki p o m ia r u r o z k ł a d u t e m p e r a t u r k o r p u s u g ł o w i c 3RDU ... 138
111.4 . W n io sk i i u w a g i końcowe z b a d a ń t e r m o w iz y jn y c h ... 144
S t r .
PODSUMOWANIE CAŁOŚCI PRACY ... 146
D o d ate k . WYZNACZENIE CZĘSTOŚCI DRGAŃ WŁASNYCH ELEMENTÓW UKŁADU NAPĘ DOWEGO GŁOWICY ... 148
D1. Model f i z y c z n y u k ł a d u nap ęd ow eg o ... 148
D . 1 . 1 . W yz n a c z e n ie p a r a m e t r ó w m odelu f i z y c z n e g o ... 149
D. 1 . 1 . 1 . W y z n a c z e n ie momentów b e z w ł a d n o ś c i ... 149
D . 1 . 1 . 2 . W yz n a c z e n ie w s p ó ł c z y n n ik ó w s z t y w n o ś c i ... 149
D . 1 . 1 . 3 . W y z n a c z e n ie c z ę s t o ś c i d r g a ń w ła s n y c h ... 151
LITERATURA ... 1 53
STRESZCZENIA 158
OCJiEHCAHHE
C i p .
3j3E£EHIIíí . • . • • • • • • • • • • • • ■ • « 15
1 . Oöiixe npeflnoaoxeHHJi Meio.ua T e x H x ie c K o r o AxarHOCTxpoBaHHs MexaHx-
geCKHX OÔBeKTOB ... 16
2 . CocioHHHe 3HaHniî no lexHunecKOMy Ä x arHocTxpoBaHx» Mam hh ... 18
3 . Uejib h o6î.eM paSoTH ... 19
r a a s a I . jJHBPOAiOyCTIWBCiÜIE ÆIArHOCTOTSCICHB HCCJIEJ.03AHHH... 23
1 . 1 . flxarHocTH xecKxe MO.ne.Jix reHepxpoBanxH B x 6poaKKycTxqecKHX n p o iie c - coB ... 23
1 . 2 . â x s x x e c K x e npxgxHH KOJieSaHHñ r e p e r a p y e M a x b MexaHXMecKxx c x c i e - Max ... 25
1 . 2 . 1 . B03MyneHHae KOJieSairaa poTopoB ... 2 5 1 . 2 . 2 . śeHOMeHOjiorHReoKoe npe^oTaB^eHHe npxxxH KOJieCaHxx m a px- KOBblX nOflHHnHHKOB ... 27
1 . 2 . 3 . .CoJieSaHHH syOxaTHX p e ^ y x i o p o B ... 30
1 . 3 . TexHUHeoKoe o n xca im e oßteKT a xccjie,noBaHH8 ... 35
1 . 4 . ieHOueHOJiorHHecKoe npeflciaBJieH xe npxxxH K ojieSam iS npxBOflHoii OXCTeMH rOJIOBKH ... 36
1 . 5 . Onpe^eJieHne x a p a K T e p x c x x x e c K o x g a c i o m npxBOHHoii onoieMU r o x o B - KX ... 39
1 . 6 . AHaxn3 n o p o r x npoxoÆHneô BxOpaijHohhhm cxrHaxoM ... 43
1 . 6 . 1 . JlHHeäHaa MHoroBxo^Hax Mocean cxcxeMH ... 44
1 . 6 . 2 . iiHHHMH3aiiHÄ y cjioB na onpeflejinraixx xHBapxaHTHociB n e p e x o f l- HOÎ1 (JyHKUHH CXCT0MH ... 4 8 1 . 7 . npHHenaeMLie ouemcx BxöpaniHOHHoro c x r H a x a ... 50
1 . 7 . 1 . Mhc.tobh<5 oueHKH a a n jiin y ^ bí BxßpauxoHHHX íipotieccoB ... 51
1 . 7 . 2 . OneKiapjibHaa njioTHOcTB mohhocxh n p o u ; e c c a ... 53
1. 7 . 3 . IlOJIOOOBOil K03!ÎK})HIiHeHT CneKipaJIBHOÍÍ IWOTHOOTH MomHOCTH . 54 1 . 7 . 4 . lueTOÄ K e n o T p y M ... 55
X . 8 . npHHeHHeuan H3MepxiejibHafi c x c x e M a ... 58
1 . 9 . CieiyiOBbie xcnwxaHHH iwexeBMX tojiobok ... 69
1 . 1 0 . P e 3yjiBTaTbi 3 n6pa^xoHHBix xccjienoBaHHii X XX axa.iH 3 ... 63
1 . 1 0 . 1 . ÄeücTByiouxe 3HaxeHxa n ap iMexpoB KOJieôaHXÎi ... 63 1 . 1 0 . 2 . JecoB O ii HanpaBjiaioąHu Kos^xpxuxeHT napaM expos KOJieOaaxil . 67 1 . 1 0 . 3 . Hxojio npeBi.QieHHit BuGpaiixoiiHUM npoueccoM HyjieBoro ypoBHa 72
Olp.
1 . 1 0 . 4 . Harpy3 ohhhíí iiejieBoü K03$i»mneHî nap aw eip oB KoaeöaHHü . . 74
1 . 1 0 . 5 . CneKTpajitHHe oijbhkh BHÖpanHOHHHx np o u ecco B ... 76
1 . 1 0 . 5 . 1 . '¡jyHKiym oneK ipajitH oS imot ho c tk m o d îh o c th 76 1 . 1 0 . 5 . 2 . ÜOJIOOOBUe KOS^xjHItfieHTH CneKTpajIbHOÍt njIOT- HOCTH MOqKOCTH ... 63
1.11. O T H O C H T e J I b H a a KJiaCCHÇflHKaitHH flH H aM H H eC K H X COCTOHHHË HeKOTOpUX K H H e M a T H H e C K H X B J ie M e H TOB npHBOflHOä C H C T e M b l ... 8 7 1 . 1 2 . y^iei BKonjiyaiaiiHOHHHx 0iK a30B rjiaBnux KOHOipyKTopcKax sxeMeHToB h cpaBHeHHe co 3HauennHMii HexoiopHx oiieHOK no KOJieöaHtuo... 90
1.13. IIoflBefleHHe htor ob h bhboah no BHßpaiiHOHHHM HOOJie^oBaHHfiM 93 r J i a B a XI. AKKyCTHMECKAH OtfflCCHH 3 AHArHOCTIWSCKHX H0CjT2ÄO3ilHlöIX MAIlfflH 96 1 1 . 1 . IlapaMOTphL aKKycTHHecKOÍi ... 97
1 1 . 2 . SaBHCHMOCTb xapaKTepHCTHK EA OT JHHaMHTieOKOrO COCTOHHHfl MaTe- piia-ia ... 28
11.3. IIpeo6pa3 0BaHHe onrHaJioB EA b aKKycTHMecKO—sjioktpunecKOM KaHaJie. 100 1 1 . 4 . üpHMenjieMaH H3MepHTejibHaa a n n a p a i y p a ... 103
11.5. CieHAOBbie H c n b tra H H H i u i e n e B t i x tojiobok MeTOflOM EA . ... 104
11.5.1. OiiHoaHHe npHMeHaeMoK h3m6pHTejibHoS cHCTenH ... 105
1 1 . 5 . 2 . P e3yjibiaT H H3Mep©HHü u hx anajtH3 ... 106
11.5.2.1. PaonpesejieHHH leisna aMiumiyÄ EA b yc.ioBH.ax xojiocToro x o ^ a ... 106
1 1 . 5 . 2 . 2 . 3peueHHt;e xapaKiepHOTHKH HHCjia c a e T a EA b ycJioBHHX xoJiooTo r o xofla ... 113
11.5.2.3. PacnpejiejieHHH TeMna aMMHTy,n EA b ycaoBHHx ciaTHnecKoft Harpy3Kz ... 116
11.5.2.4. BpeMeHHHe x a p a K T e p a o iH K H HHCJia caeia EA b yCXOBHÄX HOMHHajIbHOÍÍ Harpy3KH ... 120
1 1 . 6 . JIa6 opaTop H b ie HOCjie^oBaHHji onuThhx o6pa3noB h3 MaiepnaJioB k o h - C TpyKtlH O H H btX 3JI6M6HT OB rO JIO BKH ... 122
11.6.1. OnncaHHe HCCXeAyetioro Maiepnana ... 122
1 1 . 6 .2. XapaKTepHCTHKH aKTHBHocTH EA HCOxe^yeMux MaiepnajioB . . . 124
11.6.3. napaMeipH^eoKaH B3anM03aBHCHUocTb cnrHajia EA b cTeH.no- xa ßopaT opH ux HCCJie^oBaHHHx ... 126
11.7. Bhboäli h noflBefleHHe HioroB HccneÄOBaHHä MeTOflOM EA ... 128
r x a B a III. TEHI03II3K0HHÜE H0CJIE^C3AÍElíi TETUI03HX IIP0’4ECC03 imEHEBHX rOJiOBOK ... 131
III. 1. npHHiyinbl fleÜCTBHÄ TepMOBHSHOHHOÜ ... 132
i l l . 1 . 1 . OroöpasteHHe ieMpoBH3HOHHux oßpa30B ... 133
III. 1.2. 3aBHOHMOcib BHxoflHoro CHrHaaa . n e i e K T o p a oi ycjioBBä pa- OoTbi ... 135
- 8 -
Cip.
1 1 1 . 2 . ripHMeHjieMaa iepM0BH3H0HHaa CHCTetia ArA-750 ... 137 1 1 1 .3 . P e 3 y jiB ia iu H3MepeHHa pacnpe^ejieHHa leM n epaiyp Kopnyca tojiobok
3RDV ... 1 3 8
1 1 1 . 4 . Jh b o h u h noflBefleH H e m o r o a t b p m o b h3h o h h h x n c c .n e ,a ;o B a H n ii... 1 4 4 nOiBE,ĘEHilE H T O r O E 3 C E Ü P A E C C H ... 146
Ä o n o jis e n n e . OnPE^SJIEHHE COECTEEHHO^ 'lACTCTH JC0JIEBAHHÍ1 3JIBMEHT03 ITPH- BOllHCM CHCÏEMH rOJIOBKH ... 1 4 8 , H . l . 'J'H SH 'iecK aa MOflejib npnBOflHOÄ c h c t s m h ... 1 4 8 Ä . l . l . O n p e ^ e a e H H e n a p a M e i p o B $H3HRecKoii M o c e r a ... 149
Ä . 1 . 1 . 1 . O n p e^ejieH n e HHepu,noHHHX MoMeHTOB ... 1 4 9 Æ . l . 1 . 2 . OnpeflejieHHe K03f$ni;HeHTob a c e c i K o c m ... 149 Æ . l . 1 , 3 . OnpeflejieHHe R a c io T H coßcTBeHtrax KOJie6aHnH . . . 15 1 JIIíTEPATyPA ... 153
PE3KKS 1 5 8
P a g e
INTRODUCTION ... 15
1 . G e n e r a l p r i n c i p l e s o f t h e method o f m e c h a n i c a l o b j e c t t e c h n i c a l d i a g n o s i n g ... 15
2 . P r e s e n t s t a t e o f t h e a r t o f t e c h n i c a l d i a g n o s t i c s o f m achines . . . . 18
3 . Aim an d s c o p e o f t h e p a p e r ... 19
C h a p t e r I . VIBRO-ACOUSTIC DIAGNOSTIC TESTS ... 23
1 . 1 . D i a g n o s t i c m o d e l s o f v i b r o - a c o u s t i c p r o c e s s g e n e r a t i o n ... 23
1 . 2 . P h y s i c a l c a u s e s o f v i b r a t i o n g e n e r a t e d i n m a t e r i a l system ... 25
1 . 2 . 1 . F o r c e d v i b r a t i o n o f r e t o r s ... 25
1 . 2 . 2 . P h e n o m e n o l o g ic a l f o r m u l a t i o n o f t h e c a u s e s o f r o l l i n g b e a r i n g v i b r a t i o n ... 27
1 . 2 . 3 . V i b r a t i o n o f g e a r s ... 30
1 . 3 . T e c h n i c a l d e s c r i p t i o n o f an o b j e c t b e i n g t e s t e d ... 35
1 . 4 . P h e n o m e n o l o g i c a l f o r m u l a t i o n o f t h e c a u s e s o f h e a d power t r a n s m i s s i o n s y s t e m v i b r a t i o n ... 36
1 . 5 . D e t e r m i n a t i o n o f c h a r a c t e r i s t i c f r e q u e n c i e s o f h e a d power t r a n s m i s s i o n s y s t e m ... 39
1 . 6 . A n a l y s i s o f v i b r a t i o n s i g n a l p a t h ... 43
1 . 6 . 1 . Model o f m u l t i - o u t p u t l i n e a r s y s t e m ... 44
1 . 6 . 2 . M i n i m i z a t i o n o f t h e c o n d i t i o n s d e t e r m i n i n g t h e s y st e m 1 . 7 . V i b r a t i o n s i g n a l e s t i m a t e d v a l u e s b e i n g u s e d ... 50
1 . 7 . 1 . N u m e r i c a l e s t i m a t e d v a l u e s o f v i b r a t i o n p r o c e s s a m p l i t u de ... 51
1 . 7 . 2 . S p e c t r a l c o n c e n t r a t i o n o f p r o c e s s power ... 53
1 . 7 . 3 . Band s p e c t r a l c o n c e n t r a t i o n c o e f f i c i e n t o f power ... 54
1 . 7 . 4 . C e p s t r u m method ... 55
1. 8 . M e a s u r i n g s y s t e m b e i n g u s e d ... 58
1 . 9 . Lever h e a d s t a n d t e s t s ... 60
1 . 1 0 . V i b r a t i o n t e s t r e s u l t s and t h e i r a n a l y s i s ... 63
1 . 1 0 . 1 . R o o t - m e a n - s q u a r e v a l u e s o f v i b r a t i o n p a r a m e t e r s ... 63
1 . 1 0 . 3 . W eigh t d i r e c t i v e f a c t o r o f v i b r a t i o n p a r a m e t e r s ... 67
1 . 1 0 . 3 . Number o f v i b r a t i o n p r o c e s s t r a n s i t i o n s th r o u g h a z e r o l e v e l ... 72
- 10 -
P a g e
1 . 1 0 . 4 . W eigh t d i r e c t i v e f a c t o r o f v i b r a t i o n p a r a m e t e r s ... 74
1 . 1 0 . 5 . S p e c t r a l e s t i m a t e d v a l u e s o f v i b r a t i o n p r o c e s s e s ... 76
1 . 1 0 . 5 . 1 . Power s p e c t r a l c o n c e n t r a t i o n f u n c t i o n s ... 76
1 . 1 0 . 5 . 2 . Band c o e f f i c i e n t s o f pow er s p e c t r a l c o e f f i c i e n t s ... 83
1 . 1 1 . R e l a t i v e c l a s s i f i c a t i o n o f d y n am ic s t a t e s o f some k i n e m a t i c e l e m e n t s o f pow er t r a n s m i s s i o n s y s t e m ... 87
1 . 1 2 . V e r i f i c a t i o n o f w e a r - o u t f a i l u r e s o f m ain s t r u c t u r a l members w it h some e s t i m a t e d v a l u e s o f v i b r a t i o n ... 90
1 . 1 3 . Summary and f i n a l c o n c l u s i o n s d e r i v e d fro m v i b r a t i o n t e s t s . . . . 93
C h a p t e r I I . ACOUSTIC EMISSION IN DIAGNOSTIC TESTS OF MACHINES ... 96
1 1 . 1 . A c o u s t i c e m i s s i o n p a r a m e t e r s ... 97
1 1 . 2 . EA c h a r a c t e r i s t i c d e p e n d i n g on t h e dyn am ic s t a t e o f m a t e r i a l . . 98
1 1 . 3 . EA s i g n a l t r a n s f o r m a t i o n i n s o u n d - e l e c t r i c c h a n n e l ... 100
1 1 . 4 . M e a s u r i n g a p p a r a t u s b e i n g u s e d ... 103
1 1 . 5 . S t a n d t e s t s o f l e v e r h e a d s by EA method ... 104
1 1 . 5 . 1 . D e s c r i p t i o n o f t h e m e a s u r i n g s y s t e m b e i n g u s e d ... 105
1 1 . 5 . 2 . M e a su re m e n t r e s u l t s an d t h e i r a n a l y s i s ... 106
1 1 . 5 . 2 . 1 . D i s t r i b u t i o n o f EA a m p l i t u d e r a t e u n d e r i d l e r u n n i n g c o n d i t i o n s ... 106
1 1 . 5 . 2 . 2 . Time f u n c t i o n s o f EA c o u n t number u n d e r i d l e r u n n i n g c o n d i t i o n s ... 113
1 1 . 2 . 2 . 3 . D i s t r i b u t i o n o f EA a m p l i t u d e r a t e u n d e r s t a t i c l o a d ... 116
1 1 . 2 . 2 . 4 . Time f u n c t i o n s o f EA c o u n t number u n d e r nomi n a l l o a d c o n d i t i o n s ... 120
1 1 . 6 . L a b o r a t o r y t e s t s o f t h e m a t e r i a l s a m p l e s o f t h e h e a d s t r u c t u r a l members ... 1 2 2 1 1 . 6 . 1 . D e s c r i p t i o n o f t h e m a t e r i a l t e s t e d ... ... 122
1 1 . 6 . 2 . EA a c t i v i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f t e s t e d m a t e r i a l s ... 124
1 1 . 6 . 3 . P a r a m e t r i c i n t e r d e p e n d e n c e o f EA s i g n a l s i n s t a n d and l a b o r a t o r y t e s t s ... 126
1 1 . 7 . F i n a l r e m a r k s and c o n c l u s i o n s d e r i v e d fro m EA meth od t e s t s . . . . 128
C h a p t e r I I I . THERMOVISUAL TESTS ON HEAT PROCESSES IN LEVER HEADS . . . . 131
.
4 111.1. P r i n c i p l e o f t h e r m o v i s u a l s y s t e m o p e r a t i o n ... 132I I I . 1 .1. T h e r m o v i s u a l im ag e p r o j e c t i o n ... 133
I I I . 1 .2. D ep end ence o f d e t e c t o r o u t p u t s i g n a l on w o r k in g c o n d i t i o n s ... 135
111.2. AGA-750 t h e r m o v i s u a l s y s t e m b e i n g u s e d ... 137
ment ...
1 1 1 . 4 . F i n a l r e m a r k s and c o n c l u s i o n s d e r i v e d from t h e r m o v i s u a l t e s t s .
SUMMARY OF THE WHOLE PAPER ... ...
S u p p l e m e n t . DETERMINATION OF FREE VIBRATION FREQUENCY OF THE HEAD POWER TRANSMISSION SYSTEM ELEMENTS ...
D . 1 . P h y s i c a l modei o f t h e pow er t r a n s m i s s i o n s y s t e m ...
D . 1 . 1 . D e t e r m i n a t i o n ' o f p h y s i c a l model p a r a m e t e r s ...
D. 1 . 1 . 1 . D e t e r m i n a t i o n o f t h e moments o f i n e r t i a ...
D . 1 . 1 . 2 . D e t e r m i n a t i o n o f r i g i d i t y c o e f f i c i e n t s ...
D . 1 . 1 . 3 . D e t e r m i n a t i o n o f f r e e v i b r a t i o n f r e q u e n c y ...
LITERATURE ...
S U M M A R Y
WYKAZ WA Ż NIEJSZYCH OZNACZEŃ
x ( t ) - p r z e b i e g s y g n a ł u w e j ś c i o w e g o , y (t ) - p r z e b i e g s y g n a ł u w y j ś c i o w e g o , h ( t ) - o d p o w ie d ź im p u lso w a u k ł a d u , H (f) - t r a n s m i t a n c j a u k ł a d u ,
S ( f ) , S ( f ) - j e d n o s t r o n n e f u n k c j e g ę s t o ś c i widmowej mocy s y g n a ł ó w na
x y
w e j ś c i u i w y j ś c i u ,
z ( t ) - p r z e b i e g s y g n a ł u z w i ą z a n e g o z z a k ł ó c e n i a m i , rCE) - f u n k c j a a u t o k o r e l a c j i ,
S ( f ) - n-wymiarow a k w a d ra to w a m a c i e r z widmowa, Y - w a r t o ś ć s k u t e c z n a s y g n a ł u ,
RMS
Y - w a r t o ś ć ś r e d n i a s y g n a ł u ,
$ - w a r t o ś ć s z c z y t o w a s y g n a ł u ,
<5y - w a r i a n c j a s y g n a ł u ,
(KD T ) i - s z c z y t o w y w s p ó ł c z y n n i k k ie r u n k o w y ,
P , Li
(W T ) 1 - wagowy w s p ó ł c z y n n i k k ie r u n k o w y , P t L
(Kq ) 1 - o b c i ą ż e n i o w y w s p ó ł c z y n n i k k ie r u n k o w y , Y - w a r t o ś ć s y g n a ł u w y j ś c i o w e g o ,
X - w a r t o ś ć s y g n a ł u w e j ś c i o w e g o , f - c z ę s t o t l i w o ś ć R i c e ’ a p r o c e s u ,
®yP , L ( f ^ ) - pasmowy w s p ó ł c z y n n i k g ę s t o ś c i widmowej mocy, Cy(T) - f u n k c j a c e p s t r u m ,
W* , - o d p o w i e d n i o s t a n y z d a t n o ś c i o r a z n i e z d a t n o ś c i r ó ż n y c h k l a s , A0X A0X
b - w s p ó ł c z y n n i k n a p i ę c i o w y tem p a a m p l i t u d EA, Wa k % - w s p ó ł c z y n n i k a s y m e t r i i k o r e l a c y j n e j ,
L, - p o z io m zm ian w s p ó ł c z y n n i k a n a p i ę c i o w e g o tem p a a m p l i t u d , b
B - ś r e d n i w s p ó ł c z y n n i k i n t e n s y w n o ś c i im p u lsó w , I - w s p ó ł c z y n n i k o b c i ą ż e n i o w y mocy tem pa a m p l i t u d ,
M
I - w s p ó ł c z y n n i k o b c i ą ż e n i o w y s i ł y tem p a a m p l i t u d ,
widmowy w s p ó ł c z y n n i k t r a n s m i s j i a t m o s f e r y , w s p ó ł c z y n n i k i s z t y w n o ś c i ,
w s p ó ł c z y n n i k i d y s s y p a c j i , w s p ó ł c z y n n i k i p o d a t n o ś c i ,
w s p ó ł c z y n n i k r o z p r o s z e n i a e n e r g i i , w s p ó ł c z y n n i k i t ł u m i e n i a ,
c z ę s t o ś c i d r g a ń w ła s n y c h u k ł a d u .
WSTĘP
W p r z e m y ś l e węglowym p o w s z e c h n e z a s t o s o w a n i e z n a j d u j ą ś c ia n o w e ko m bajny bębnowe p ł y t k o z a b i o r o w e . W k o n s t r u k c j i kombajnów w ęglow ych w y k o r z y s t a n o z a sadę budowy k l o c k o w e j , c o p o z w o l i ł o na n i e z a l e ż n y r o z w ó j p o s z c z e g ó l n y c h z e społów k o m b a jn u . Z e s p o ł y t e ł ą c z y s i ę z e s o b ą z ł ą c z a m i śru b o w y m i, t w o r z ą c zwarty k o r p u s m a sz y n y . Z e s p o ł y ko m ba jnu s ą p o s a d o w i o n e n a s a n i a c h k o m ba jn o wych b ę d ą c y c h k o n s t r u k c j ą n o ś n ą c a ł e g o k o m b a jn u . W s k ł a d ś c i a n o w e g o k o m b a j
nu węglowego w chodzą n a s t ę p u j ą c e z e s p o ł y z a s a d n i c z e : - s i l n i k e l e k t r y c z n y ,
- c i ą g n i k kombajnowy, - g ł o w i c a u r a b i a j ą c a , - o r g a n u r a b i a j ą c y ,
- s k r z y n i a a p a r a t u r y e l e k t r y c z n e j , - s a n i e kom bajnowe.
S i l n i k z a s i l a n y p r ąd e m e l e k t r y c z n y m z a m i e n i a e n e r g i ę e l e k t r y c z n ą na me
c h a n ic z n ą , k t ó r a j e s t p r z e k a z y w a n a p o p r z e z p r z e k ł a d n i e z ę b a t e i h y d r a u l i c z ne do p o s z c z e g ó l n y c h e le m e n t ó w wykonaw czych ko m bajnu ś c i a n o w e g o .
Podstawowym z e s p o ł e m k o m ba jn u ś c i a n o w e g o j e s t g ł o w i c a u r a b i a j ą c a , s t a n o wiąca p r z e k ł a d n i ę z ę b a t ą p r z e n o s z ą c ą moment o b r o t o w y s i l n i k a e l e k t r y c z n e g o na o r g a n u r a b i a j ą c y . Wewnątrz g ł o w i c y z n a j d u j e s i ę z e s p ó ł k ó ł z ę b a t y c h o r a z s p r z ę g ł o z ę b a t e do r o z ł ą c z e n i a c i ą g u k i n e m a t y c z n e g o . R am ieniow e g ł o w i c e u r a b i a j ą c e u m o ż l i w i a j ą p r z e m i e s z c z e n i e o r g a n ó w u r a b i a j ą c y c h w p ł a s z c z y ź n i e pionowej w z a l e ż n o ś c i o d a k t u a l n e j g r u b o ś c i p o k ł a d u . S z c z e g ó ł o w y o p i s t e c h niczny g ł o w i c y ko m ba jno w ej p o d an o w p . 1 . 3 .
Z uwagi na w y s t ę p o w a n i e c z ę s t y c h a w a r i i e k s p l o a t a c y j n y c h ele m e n t ó w kon
s t r u k c y j n y c h u k ł a d u nap ęd ow eg o g ł o w i c z n a c z ą c y m z a g a d n i e n i e m w c z a s i e p r o c esu p r o d u k c j i c z y t e ż re m o n t u g ł o w i c j e s t ko m p lek sow a o c e n a i c h s t a n u t e c h n ic z n e g o , a w s z c z e g ó l n o ś c i w y k r y w a n ie , l o k a l i z o w a n i e o r a z k l a s y f i k o w a n i e pow sta łych n i e s p r a w n o ś c i , c o w k o n s e k w e n c j i winno p r o w a d z i ć do p op ra w y j a k o ś c i produkow anych g ł o w i c zarów no w f a z i e p r o d u k c j i , j a k i r e m o n t u , p r z y c z y n i a j ą c s i ę do z w i ę k s z e n i a i c h n i e z a w o d n o ś c i e k s p l o a t a c y j n e j . Z t e g o względu s z c z e g ó l n ą uwagę w p r o c e s i e k o n t r o l i j a k o ś c i m aszyn g ó r n i c z y c h n a b i e r a j ą o b e c n i e m eto dy z m i e r z a j ą c e do o k r e ś l e n i a s t a n u t e c h n i c z n e g o m aszyny bez j e j dem on taż u o r a z c i ą g ł a m o d y f i k a c j a p r o w a d z ą c a do p op ra w y i c h e f e k tyw ności i s k u t e c z n o ś c i jjl2, 1 3] .
1 . O g ó ln e z a ł o ż e n i a meto dy d i a g n o z o w a n i a t e c h n i c z n e g o o b i e k t ó w m e c h a n lc znych
W p r o c e s i e d i a g n o s t y c z n y m można w y r ó ż n i ć t r z y p od staw ow e c z y n n o ś c i , a m i a n o w i c i e :
a) p o m ia r y w a r t o ś c i o k r e ś l o n y c h p a r a m e tr ó w d i a g n o s t y c z n y c h i i c h p o r ó w n a n ie z u s t a l o n y m i u p r z e d n i o w a r t o ś c i a m i g ó r n i c z y m i ;
b) a n a l i z ę p r z y c z y n i c h a r a k t e r u p o w s t a ł y c h o d c h y le ń od w a r t o ś c i g r a n i c z n y ch ;
c ) o c e n ę p r a w d o p o d o b n e j m i a r y s p r a w n o ś c i t e c h n i c z n e j m a sz y n y .
Również b a r d z o i s t o t n y m ele m e n te m w p r o c e s i e k o n t r o l i s t a n u d y n a m ic z n e g o m a sz yn y j e s t z b i e r a n i e , a n a l i z o w a n i e i s t a t y s t y c z n e o p r a c o w a n i e i n f o r m a c j i o c h a r a k t e r y s t y c z n y c h n i e s p r a w n o ś c i a c h , n a p o d s t a w i e k t ó r y c h można s f o r m u ło w a ć z a l e c e n i a do p o p ra w y s k u t e c z n o ś c i s t o s o w a n e j m etody o r a z o k r e ś l i ć k i e r u n k i m o d e r n i z a c j i i d o s k o n a l e n i a wyrobu f i n a l n e g o . Duże z n a c z e n i e ma t a k ż e sam p r o c e s o k r e ś l e n i a p r z y s z ł y c h s t a n ó w o b i e k t u , na p o d s t a w i e k t ó r y c h można p r z e w i d z i e ć c z a s p r a w i d ł o w e j j e g o p r a c y |j26, 39*].
K o n t r o l a s t a n u t e c h n i c z n e g o m aszyny o r a z p o p r a w n o ś ć p r z y j ę t e g o r o z w i ą z a n i a k o n s t r u k c y j n e g o winny b y ć r ó w n ie ż p r z e d m io t e m a n a l i z y d y n a m ic z n e j u k ł a du nap ęd ow ego m a sz y n y , k t ó r ą można p r z e p r o w a d z i ć na d r o d z e t e o r e t y c z n o - d o - ś w i a d c z a l n e j , m o d e l u j ą c p r o c e s y z a c h o d z ą c e w t r a k c i e o b c i ą ż e n i a d y n a m ic z n e g o , u w z g l ę d n i a j ą c p r z y tym n a s t ę p u j ą c e z j a w i s k a f i z y c z n e :
- w z g lę d n y r u c h e le m e n t ó w , - w zajem n ą wymianę e n e r g i i ,
- po k o n y w a n ie d y s s y p a c y j n y c h i t e c h n o l o g i c z n y c h oporów r u c h u .
Wymienionym z ja w i s k o m t o w a r z y s z ą m e c h a n ic z n e w zajem ne o d d z i a ł y w a n i a e l e mentów p a r k i n e m a t y c z n y c h , k t ó r e p o w o d u ją c i ą g ł ą zm ianę c e c h g e o m e t r y c z n y c h węzłów w sk u t e k o d d z i a ł y w a ń s p r ę ż y s t y c h o r a z lu zó w p o w s t a ł y c h w w yniku n i e p r a w i d ł o w e g o m on taż u i u s z k o d z e ń lo s o w y c h p o w i e r z c h n i s t y k u . O k r e ś l e n i e w i e l k o ś c i i r o d z a j u t y c h o d d z i a ł y w a ń ma s z c z e g ó l n e z n a c z e n i e , bowiem p o j a w i e n i e s i ę n a d m ie r n y c h lu z ó w wprowadza do u k ł a d u d o d a tk o w ą l i c z b ę s t o p n i sw o bo dy, a tym samym zm ianę pod staw ow ych p a r a m e t r ó w d y n a m ic z n y c h u k ł a d u n a pędow ego [^65, 66] .
W y tw a rz an ie ele m e n tó w m aszyn i mechanizmów j e s t n i e o d ł ą c z n i e z w i ą z a n e z r ó ż n e g o r o d z a j u p r z y p a d k o w ś c i ą . W ra m ach k a ż d e j k l a s y t o l e r a n c j i wykonaw
c z y c h z a w s z e i s t n i e j e przy p a d k o w y r o z r z u t wymiarów m ię d z y ró ż n y m i e g z e m p l a r z a m i t e j s a m e j p a r t i i w yrob u . Po dobną p r z y p a d k o w o ś ć można za o b ser w o w a ć m ie r z ą c w ł a ś c i w o ś c i m a t e r i a ł o w e tw orzyw a p o s z c z e g ó l n y c h e le m e n t ó w , t a k i e j a k n p . s p r ę ż y s t o ś ć , p l a s t y c z n o ś ć , t w a r d o ś ć c z y t e ż z d o l n o ś ć t ł u m i e n i a d r g a ń . W d z i e d z i n i e w ł a ś c i w o ś c i i n f r a s t r u k t u r a l n y c h w p ie r w s z y m r z ę d z i e n a l e ż y w ym ien ić r ó ż n i c e w k ł a d z i e f iz y k o c h e m ic z n y m i m i k r o s t r u k t u r z e ele m e n tó w ma
s z y n , a z w ł a s z c z a i c h w a r st w w i e r z c h n i c h , gd yż o n e t o s ą w ł a ś n i e n a j b a r d z i e j n a r a ż o n e na d z i a ł a n i e kom pleksow ych o b c i ą ż e ń w p r o c e s i e e k s p l o a t a c j i . Pod
- 17 -
c z a s m ontażu w s p ó ł p r a c u j ą c y c h e le m e n t ó w w f u n k c j o n a l n ą z i n t e g r o w a n ą c a ł o ś ć , mimo s t a r a n n e g o d o b o r u i k o j a r z e n i e p a r o b r o t o w y c h , n a każdym e t a p i e p o w s t a j ą n i e u n i k n i o n e , p r z y p a d k o w e o d c h y ł k i od w z o r c a i d e a l n e g o p r o c e s u m o n t a ż u . A n a l i z a p a r t i i m a sz yn t e g o sam eg o t y p u w yk aż e w ię c p r zy p a d k o w y r o z k ł a d w ł a s n o ś c i g e o m e t r y c z n o - m e c h a n i c z n y c h w okół ś r e d n i e j o k r e ś l o n e j w ł a s n o ś c i a m i w z o r ca , p o w o d u ją c y r o z r z u t w c h a r a k t e r z e p r o c e s ó w d y n a m ic z n y c h z a c h o d z ą c y c h w m aszynach [ 4 9 ] .
P o d c z a s p r a c y u r z ą d z e n i a m e c h a n ic z n e r e a l i z u j ą r ó ż n e p r o c e s y w y j ś c i o w e , k t ó r e można p o d z i e l i ć n a :
- r o b o c z e , z w i ą z a n e b e z p o ś r e d n i o z w ł a s n o ś c i a m i u żytkow ym i f u n k c j i c e l u d a nego u r z ą d z e n i a ( p r z e m i a n y e n e r g e t y c z n e , wymiana c i e p ł a , t a r c i e p r z y w s p ó ł p r a c y e le m e n t ó w m echa n izm ów ),
- t o w a r z y s z ą c e , do k t ó r y c h n a l e ż y z a l i c z y ć szum y, d r g a n i a , j a k r ó w n ie ż i l o ś ć w y d z i e l o n e g o c i e p ł a o k r e ś l o n e g o p r z e z s z y b k o ś ć n a r a s t a n i a t e m p e r a t u r y o k r e ś l o n y c h e le m e n t ó w .
Wśród z j a w i s k t o w a r z y s z ą c y c h i s t o t n e m i e j s c e z a j m u j ą p r o c e s y w i b r a c y j n e , t e r m i c z n e o r a z z j a w i s k o e m i s j i a k u s t y c z n e j ( E A ) . Do pod staw ow y ch z a g a d n i e ń d i a g n o s t y k i w i b r a c y j n e j n a l e ż y z a l i c z y ć z n a l e z i e n i e s p o s o b u r o z d z i e l e n i a s y g n a ł u u ż y t e c z n e g o o r a z u t w o r z e n i e t a k i e j , j e g o m i a r y , k t ó r a by w s p o s ó b n a j p e ł n i e j s z y o d z w i e r c i e d l a ł a s t a n d y n a m ic z n y o k r e ś l o n e j p a r y k i n e m a t y c z n e j b a d a n e g o u k ł a d u . Ważnym p a r a m e t r e m w p r o c e s i e k o n t r o l i s t a n u t e c h n i c z n e g o j e s t r ó w n i e ż t e m p e r a t u r a o b i e k t ó w m e c h a n ic z n y c h i i c h e le m e n t ó w , ś w i a d c z ą c a 0 p r a w i d ł o w o ś c i t e c h n i c z n e j k o n s t r u k c j i o b i e k t u , j e g o w yk o n an ia i p r a w i d ł o w o ś c i p r a c y . W ie c e j i n f o r m a c j i z a w i e r a r o z k ł a d t e m p e r a t u r o b i e k t u , a j e s z c z e w i ę c e j o b r a z c i e p l n y o b i e k t u , zwany term ogram em . Z a g a d n i e n i e m z o b r a z o w ania s t a n u c i e p l n e g o c i a ł z a j m u j e s i ę g a ł ą ź n a u k i i t e c h n i k i zwana t e r m o - g r a f i ą i j e j n a j n o w s z a o d m ia n a z o b r a z o w a n a w c z a s i e r z e c z y w i s t y m - t e r m o - wiz j a .
Term ow izory mogą b y ć w y k o r z y st y w a n e we w s z y s t k i c h d z i e d z i n a c h n a u k i i t e c h n i k i , w k t ó r y c h w y s t ę p u j e p r z e p ł y w c i e p ł a [i 9] .
O p ró c z z j a w i s k w i b r o a k u s t y c z n y c h i t e r m i c z n y c h , u w z g l ę d n i a n y c h w d i a g n o s t y c e t e c h n i c z n e j m a sz yn i u r z ą d z e ń , w p r a c y w y k o r z y s t a n o r ó w n ie ż w tym samym c e l u z j a w i s k o e m i s j i a k u s t y c z n e j (E A ) , j a k o nową m eto dę s t o s o w a n ą po r a z p i e r w s z y w p r o c e s i e k o n t r o l n e g o d i a g n o z o w a n i a z ł o ż o n y c h uk ła d ó w m echa
n i c z n y c h , do j a k i c h n a l e ż ą g ł o w i c e kom bajnow ego [ 6 9 , 7 0 , 7 l ] .
E m i s j a a k u s t y c z n a o b e j m u j e p r z e d z i a ł c z ę s t o t l i w o ś c i u l t r a d ź w ię k o w y c h 1 s t a n o w i z a n i k a j ą c ą f a l ę , s p r ę ż y s t ą , p o w s t a ł ą w w yniku g w a ł t o w n e g o w yzw o le
n i a e n e r g i i s p r ę ż y s t e j n a g r o m a d z o n e j w m a t e r i a l e . P r z y czym p r z e z p o j ę c i e m a t e r i a ł u n a l e ż y r o z u m i e ć zarów no m a t e r i a ł y w p o s t a c i g r u n t u , b e t o n u , c e r a m i k i , j a k t e ż m e t a l i i i c h s t o p ó w . K ażdy z m a t e r i a ł ą w t a k r o z u m ia n y c h ma p i e r w o t n y l u b n a b y t y w t r a k c i e o b r ó b k i c z y e k s p l o a t a c j i n i e j e d n o r o d n y r o z k ł a d w e w n ę t r z n e j e n e r g i i s p r ę ż y s t e j . J e ś l i w pew n ej c h w i l i p o j a w i s i ę z e w n ęt rz n a p r z y c z y n a z m i e n i a j ą c a r o z k ł a d e n e r g i i w e w n ę t r z n e j , t o wówczas w pewnych o b s z a r a c h m a t e r i a ł u n a s t ą p i w y z w o le n ie p o r c j i e n e r g i i s p r ę ż y s t e j
w p o s t a c i z a n i k a j ą c e j f a l i s p r ę ż y s t e j . Wynika s t ą d , ż e EA j a k o n o ś n i k i n f o r m a c j i może s p e ł n i a ć u z u p e ł n i a j ą c ą f u n k c j e w b a d a n i a c h d i a g n o s t y c z n y c h ma
s z y n . W p r z y p a d k u b a d a n i a g ł o w i c kombajnowych EA może d o s t a r c z y ć o k r e ś l o n y c h i n f o r m a c j i u m o ż l i w i a j ą c y c h l o k a l i z a c j e węzłów k i n e m a t y c z n y c h c h a r a k t e r y z u j ą c y c h s i e wysokim s t o p n i e m i n t e n s y w n o ś c i ge n e ro w a n y ch f a l s p r ę ż y s t y c h EA, a tym samym g o r s z y m s t a n e m t e c h n i c z n y m . Z u w a g i j e d n a k na s t o c h a s t y c z n y c h a r a k t e r g e n e r a c j i f a l s p r ę ż y s t y c h EA w m a t e r i a ł a c h k o n s t r u k c y j n y c h i s t o t n y m z a g a d n i e n i e m j e s t o p r a c o w a n i e s k u t e c z n e j m e t o d y k i o b r ó b k i s y g n a ł u EA u m o ż l i w i a j ą c e j w y s e l e k c j o n o w a n i e t a k i e m m i a r y , k t ó r a b y ł a b y p r o p o r c j o n a l n a do i n t e n s y w n o ś c i ge n e ro w a n ych f a l s p r ę ż y s t y c h EA. W p r a c y p o d j ę t o u d a n ą p r ó b ę u s t a l e n i a o d p o w i e d n i c h m i a r d i a g n o s t y c z n y c h sy g n a ł ó w EA ( s . 106).
A n a l i z o w a n e w p r a c y t r z y d z i e d z i n y d i a g n o z o w a n i a m aszyn g ó r n i c z y c h wyko
r z y s t u j ą c e p r o c e s y w i b r a c y j n e w p a ś m i e c z ę s t o t l i w o ś c i a k u s t y c z n y c h , z j a w i s k o EA o r a z p r o c e s y t e r m i c z n e c h a r a k t e r y z u j ą c e i n t e n s y w n o ś ć p r z e m i a n c i e p l nych w u k ł a d z i e napędowym g ł o w i c y s t a n o w i ą p r z e d m i o t p o d j ę t y c h b a d a ń d o - ś w i a d c z a l n o - a n a l i t y c z n y c h , p r o w a d z ą c y c h do u s t a l e n i a s t o p n i a i c h p r z y d a t n o ś c i w p r o c e s i e k o n t r o l i s t a n u j a k o ś c i g ł o w i c r a m ie n io w y c h .
2 . A k t u a l n y s t a n w ie d z y w z a k r e s i e d i a g n o s t y k i t e c h n i c z n e j maszyn
P row adzone d o t y c h c z a s p r a c e z z a k r e s u w i b r o a k u s t y c z n e j d i a g n o s t y k i ma
s z y n z w i ą z a n e b y ł y g ł ó w n i e z o k r e ś l e n i e m p r z y d a t n o ś c i do o c e n y d i a g n o s t y c z n e j s t a n u m aszyny p o w s z e c h n ie s t o s o w a n y c h e s t y m a t s t a t y s t y c z n y c h t a k i c h j a k f u n k c j a g ę s t o ś c i widmowej mocy, f u n k c j a a u t o - c z y i n t e r k o r e l a c j i , f u n k c j a r o z k ł a d u g ę s t o ś c i p r a w d o p o d o b ie ń s t w a a m p l i t u d , j a k r ó w n ie ż meto dy o p a r t e na f u n k c j i k o h e r e n c j i [ j j ] . Z a s t o s o w a n i e f u n k c j i k o h e r e n c j i do o c e n y s t a n u z a z ę b i e n i a k ó ł z ę b a t y c h w y d a j e s i ę b y ć d o ś ć p r o b l e m a t y c z n e z u w ag i n a l o s o w o ś ć zm ian t e j f u n k c j i w z a l e ż n o ś c i od zm ia ny p o ł o ż e n i a c z u j n i k a na k o r p u s i e p r z e k ł a d n i . Na p o d k r e ś l e n i e z a s ł u g u j ą r ó w n ie ż o p r a c o w a n e o s t a t n i o meto dy d o t y c z ą c e e s t y m a c j i o b w ie d n i s y g n a ł ó w WA, j a k r ó w n ie ż c z y n n e g o e k s p e r y m e n t u d i a g n o s t y c z n e g o w w aru n k ach l o s o w y c h , k t ó r e mogą b y ć z powodzeniem s t o s o w a ne do p r o s t y c h u k ła d ó w m e c h a n ic z n y c h D l -
P row adz one s ą r ó w n ie ż p r a c e z w i ą z a n e z p o s z u k i w a n i e m w ła ś c i w y c h k r y t e r i ó w w n io s k o w a n i a , u m o ż l i w i a j ą c y c h i d e n t y f i k a c j e k l a s s t a n ó w m aszyn na p o d s t a w i e metod r o z p o z n a w a n i a o b r a z ó w , t e o r i i sy stem ó w i t e o r i i z b i o r ó w ro z m y ty c h [ j 5 j .
Mimo d u ż e j i l o ś c i p r a c , w t e j d z i e d z i n i e b a d a ń odczuwa s i ę j e d n a k b r a k o c e n b a r d z i e j m i a r o d a j n y c h z o r i e n t o w a n y c h na o k r e ś l o n y t y p u s z k o d z e n i a o b i e k t u . S t o s o w a n e d o t y c h c z a s m i a r y a m p lit u d o w e m a j ą n i e k o r z y s t n ą c e c h ę , g d y ż s ą d o ś ć w r a ż l i w e na zm ia ny t r a n s m i t a n c j i u k ł a d u w b a d a n y c h p u n k t a c h pom iarowych k o r p u s u m a sz y n y , a p o n a d t o z a l e ż ą r ó w n ie ż od zm iennych warunków p r a c y m a sz y n y . U w z g l ę d n i a j ą c t e f a k t y a u t o r w p r o w a d z ił i o k r e ś l i ł w p r a c y e s t y m a t y b e z wymiarowe, k t ó r e n i e p o s i a d a j ą t y c h n i e k o r z y s t n y c h c e c h , c o s t a n o w i o i c h l e p s z e j p r z y d a t n o ś c i w p r o c e s i e d i a g n o z o w a n i a t e c h n i c z n e g o z ł o ż o n y c h u k ładów mechan i c z n y c h .
- 1 9 -
Celem p r a c y j e s t o p r a c o w a n i e s k u t e c z n y c h m eto d k o n t r o l i zm ian s t a n u d y n am icznego z ł o ż o n y c h u k ła d ó w m e c h a n ic z n y c h o p a r t y c h n a o d p o w i e d n i e j r e j e s t r a c j i i a n a l i z i e s y g n a ł ó w d i a g n o s t y c z n y c h o b e j m u j ą c y c h t r z y d z i e d z i n y u w z g l ę d n i a j ą c e p r o c e s y w i b r a c y j n e , z j a w i s k o EA o r a z p r o c e s y t e r m i c z n e , a w s z c z e g ó l n o ś c i :
- p o s z u k i w a n i e o d p o w i e d n i c h w i e l k o ś c i f i z y c z n y c h s y g n a ł u d i a g n o s t y c z n e g o , o d z w i e r c i e d l a j ą c y c h w s p o s ó b n a j o d p o w i e d n i e j s z y zm ia ny s t a n u d y n a m ic z n e go d i a g n o z o w a n y c h ele m e n tó w m a sz y n y ,
- u t w o r z e n i e s z e r e g u o r y g i n a l n y c h e s t y m a t wymiarow ych, j a k r ó w n ie ż bezw y
m iarow ych c e c h u j ą c y c h s i ę dużym z a k r e s e m zm ian w f u n k c j i o b c i ą ż e n i a s t a t y c z n e g o o r a z k i e r u n k u o b r o t u w a łu w y j ś c i o w e g o ,
- o p r a c o w a n i e metod d i a g n o s t y c z n y c h o b e j m u j ą c y c h zarów no z a k r e s c z ę s t o t l i w o ś c i a k u s t y c z n y c h , j a k r ó w n i e ż w y s o k o c z e s t o t l i w o ś c i o w e pasmo EA, u m o ż l i w i a j ą c y c h p r z e p r o w a d z e n i e g l o b a l n e j k l a s y f i k a c j i s t a n u d y n a m ic z n e g o c a ł e j maszyny o r a z n i e k t ó r y c h p a r k i n e m a t y c z n y c h u k ł a d u n ap ęd ow eg o w zględem umownie p r z y j ę t e g o i t e o r e t y c z n i e u z a s a d n i o n e g o w zorco w ego p o z io m u o d n i e s i e n i a ,
- w y z n a c z e n i e c h a r a k t e r y s t y k o b c i ą ż e n i o w y c h p a r a m e t r ó w EA u m o ż l i w i a j ą c y c h r o z r ó ż n i e n i e m a t e r i a ł o w e n i e k t ó r y c h e le m e n t ó w k o n s t r u k c y j n y c h u k ł a d u n a pędowego g ł o w i c w w ar u n k ach s t a n o w i s k o w o - l a b o r a t o r y j n y c h ,
- w y k a z a n ie p r z y d a t n o ś c i u t w o r z o n y c h r o z k ł a d ó w t e r m i c z n y c h o t r z y m a n y c h na p o d s t a w i e t e r m o w iz y jn y c h b a d a ń p r o c e s ó w c i e p l n y c h g e n e ro w a n yc h p r z e z o k r e ś l o n e p a r y k i n e m a t y c z n e w w ar u n k ach zm iany o b c i ą ż e n i a s t a t y c z n e g o .
P r a c a s k ł a d a s i e z t r z e c h r o z d z i a ł ó w o b e j m u j ą c y c h t r z y n i e z a l e ż n e d z i e d z in y d i a g n o z o w a n i a t e c h n i c z n e g o .
R o z d z i a ł I o b e j m u j e p r o b l e m a t y k ą z w i ą z a n ą z k o n t r o l n ą d i a g n o s t y k ą w i b r o - a k u s t y c z n ą , p r o w a d z o n ą n a s p e c j a l n y m s t a n o w i s k u pom iarowym w u k ł a d z i e mocy k r ą ż ą c e j . W skazano t u n a z ł o ż o n o ś ć p r o c e s u d i a g n o z o w a n i a w i b r a c y j n e g o w o d n i e s i e n i u do m aszyn o z ł o ż o n e j k o n s t r u k c j i m e c h a n i c z n e j , j a k r ó w n ie ż na i s t o t n ą r o l e z n i e k s z t a ł c e ń i z a k ł ó c e ń z a l e ż n y c h o d m i e j s c a o d b i o r u d r g a ń na k o r p u s i e . U w z g l ę d n i a j ą c pewne c e c h y m o d e l i m a t e m a t y c z n o - f i z y c z n y c h b a d a nego o b i e k t u i s t o s o w a n e g o s y s t e m u d i a g n o s t y c z n e g o w y k a z a n o , ż e w pewnych warunkach e k s p e r y m e n t u d i a g n o s t y c z n e g o można z m in i m a l i z o w a ć : wpływ t r a n s m i - t a n c j i u k ł a d u n a e s t y m a c j e r e j e s t r o w a n y c h s y g n a ł ó w w i b r o a k u s t y c z n y c h . Utwo
rzone w t y c h w a r u n k a c h m i a r y s y g n a ł ó w w i b r o a k u s t y c z n y c h w p o s t a c i o d p o w ie d nich w s p ó łc z y n n ik ó w k ie r u n k o w y c h i pasmowych p a r a m e t r ó w d r g a ń u m o ż l i w i a j ą p r z e p r o w a d z e n i e k l a s y f i k a c j i s t a n u d y n a m ic z n e g o b a d a n e g o o b i e k t u . Zwrócono ró w nież uwagę n a i s t o t n e z n a c z e n i e w y z n aczo n y ch d o ś w i a d c z a l n i e c z ę s t o t l i w o ś c i R i c e ’ a p r z e m i e s z c z e n i a i p r ę d k o ś c i d r g a ń w p r o c e s i e d i a g n o z o w a n i a z ł o żonych u k ła d ó w m e c h a n i c z n y c h , n a p o d s t a w i e k t ó r y c h można b y ł o d o k o n a ć l o k a l i z a c j i głó w n y ch ź r ó d e ł d r g a ń w o k r e ś l o n y c h p u n k t a c h p om ia row ych k o r p u s u .
3. Cel i zakres pracy
P r z e d s t a w i o n a m eto da d i a g n o z o w a n i a w i b r a c y j n e g o s t a n o w i ważne u z u p e ł n i e n i e metod j u ż s t o s o w a n y c h i może b y ć z pow odzeniem w y k o r z y s t a n a do o c e n y s t a n u t e c h n i c z n e g o r ó ż n y c h u r z ą d z e ń m e c h a n ic z n y c h .
R o z d z i a ł XI p r a c y o b e j m u j e b a d a n i a d i a g n o s t y c z n e g ł o w i c kombajnowych wy
k o r z y s t u j ą c e z j a w i s k o EA w p a ś m i e c z ę s t o t l i w o ś c i u l t r a d ź w i ę k o w y c h . Celem p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń d i a g n o s t y c z n y c h m e to d ą EA b y ł a o c e n a p r z y d a t n o ś c i t e j m eto dy do o k r e ś l e n i a s t a n u d y n a m ic z n e g o g ł o w i c r a m ie n io w y c h kombajnów ś c ia n o w y c h KGS-320 p o d c z a s i c h p r a c y n a b i ę g u ja ło w y m , j a k ró w n ie ż p o d o b c i ą ż e n i e m s t a t y c z n y m . Wprowadzone w p r a c y e s t y m a t y r e j e s t r o w a n y c h sy g n a ł ó w EA w p o s t a c i w sp ó łc z y n n ik ó w n a p i ę c i o w y c h i o b c i ą ż e n i o w y c h tempa a m p l i t u d s t a n o w i ą o r y g i n a l n e u z u p e ł n i e n i e s t o s o w a n y c h d o t y c h c z a s z d ete rm in o w an y ch m i a r , o p i s u j ą c y c h i n t e n s y w n o ś ć ge n e ro w a n y ch f a l s p r ę ż y s t y c h EA. B a d a n i a t e b y ł y p r o w a d z o n e d w ukieru n kow o. P i e r w s z y k i e r u n e k z w ią z a n y b y ł z b a d a n i a m i c a ł e g o u k ł a d u napędow ego g ł o w i c y w w arun kach s t o p n i o w e g o o b c i ą ż e n i a s t a t y c z n e g o , n a t o m i a s t d r u g i k i e r u n e k d o t y c z y ł b a d a ń l a b o r a t o r y j n y c h p r ó b e k p o b r a nych z o k r e ś l o n y c h ele m e n tó w napędowych g ł o w i c y , p o d d an y ch n a s t ę p n i e j e d n o osiow em u ś c i s k a n i u m echanicznem u p o d c z a s w z r a s t a j ą c e g o o b c i ą ż e n i a z e w n ę t r z n e g o . U z y sk a n e w t y c h w aru n k ach c h a r a k t e r y s t y k i o b c i ą ż e n i o w e tem pa a m p l i t u d p o z w o l i ł y na i d e n t y f i k a c j ę n i e k t ó r y c h e le m e n t ó w k o n s t r u k c y j n y c h u k ł a d u n a pędow ego g ł o w i c kombajnowych. F a k t t e n s t a n o w i i s t o t n ą now ość w p r o c e s i e b a d a ń s t a n o w i s k o w o - l a b o r a t o r y j n y c h u k ła d ó w m e c h a n i c z n y c h , o b e jm u ją c y c h u l t r a d ź w i ę k o w y p r z e d z i a ł c z ę s t o t l i w o ś c i .
R o z d z i a ł I I I d o t y c z y ł b a d a ń z z a k r e s u z j a w i s k t e r m i c z n y c h , k t ó r y c h c e l e m b y ł o w y z n a c z e n i e c i e p l n e g o o b r a z u o b i e k t u w c z a s i e r z e c z y w i s t y m za pomocą a p a r a t u r y t e r m o w i z y j n e j . O trzym ane term o gram y u m o ż l i w i a ł y p r z e p r o w a d z e n i e o c e n y p r z e b i e g ó w t e r m o s t a t y c z n y c h i t e r m o k i n e t y c ż n y c h o k r e ś l o n y c h w ęzłów u k ł a d u k i n e m a t y c z n e g o b a d a n y c h g ł o w i c . P o z w o l i ł o t o na p r z e p r o w a d z e n i e d o k ł a d n e j a n a l i z y t e r m i c z n e j , u m o ż l i w i a j ą c e j r e j e s t r a c j ę m i e j s c p r z e g r z a n i a , a p o ś r e d n i o r ó w n ie ż o c e n ę i n t e n s y w n o ś c i t a r c i a o k r e ś l o n y c h węzłów n a p ę d o wych g ł o w i c y . P o p r z e z wpro wadzone n a s t ę p n i e w z g lę d n e m i a r y s t a n u c i e p l n e g o a u t o r w s k a z a ł na i s t o t n ą r o l ę z j a w i s k c i e p l n y c h c z ę s t o n i e d o c e n i a n y c h w p r o c e s i e d i a g n o z o w a n i a o b i e k t ó w m e c h a n i c z n y c h . T e m p e r a t u r a j a k o p a r a m e t r f i z y c z n y , a w s z c z e g ó l n o ś c i j e j zm ia ny w c z a s i e , w yz n aczon e n p . p r z e z r o z k ł a d y t e m p e r a t u r o w e na p o w i e r z c h n i k o r p u s u o b i e k t u m e c h a n i c z n e g o w o k r e ś l o nych p u n k t a c h w ęz łow ych , s t a n o w i r ó w n ie ż ź r ó d ł o i s t o t n y c h i n f o r m a c j i o p r z e b i e g u p r o c e s ó w c i e p l n y c h z a c h o d z ą c y c h w m a s z y n a c h . P r z e p r o w a d z o n a i n t e r p r e t a c j a r o z k ł a d ó w p o t w i e r d z i ł a p r z y d a t n o ś ć p o m ia r u p r o m i e n io w a n i a p o d c z e r w o n e go do o k r e ś l e n i a s t a n u c i e p l n e g o b a d a n y c h g ł o w i c r a m ie n io w y c h .
O p i e r a j ą c s i ę na b a d a n y c h p r o c e s a c h f i z y c z n y c h g e n ero w a n y ch p r z e z u k ł a d napędowy g ł o w i c y , o p r a c o w a n o m etody p o z w a l a j ą c e na o k r e ś l e n i e zm iany s t a n u d y n a m ic z n e g o spowodowane b ł ę d a m i wykonaw czymi, n i e j e d n o r o d n o ś c i ą m a t e r i a ł o wą ele m e n tó w k o n s t r u k c y j n y c h c z y t e ż b ł ę d a m i montażowymi o k r e ś l o n y c h p a r k i n e m a t y c z n y c h u k ł a d u n a p ęd o w e g o , p r z e k r a c z a j ą c y m i d o p u s z c z a l n e po z io m y t o l e r a n c j i w y k o n a w c z o -m o n ta ż o w ej. P r z e d s t a w i o n e m etody k o m p lek so w eg o d i a g n o z o - -
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w ania mogą b y ć z a s t o s o w a n e z a s a d n i c z o do do w o ln eg o u k ł a d u d y n a m ic z n e g o , w k tó r y m w y s t ę p u j ą k o ł a z ę b a t e , w a ły o r a z ł o ż y s k a .
WIBROAKUSTYCZNE BADANIA DIAGNOSTYCZNE
P r o b l e m a t y k a z w i ą z a n a z d i a g n o s t y k ą t e c h n i c z n ą , a w s z c z e g ó l n o ś c i z d i a g n o s t y k ą w i b r o a k u s t y c z n ą m aszyn i u r z ą d z e ń m e c h a n ic z n y c h wymaga z n a j o m o ś c i pewnych o g ó l n y c h p o j ę ć i z a l e ż n o ś c i c h a r a k t e r y z u j ą c y c h dynam ik ę p r a c y u k ł a dów f i z y c z n y c h . W z w ią z k u z tym z o s t a n ą na w s t ę p i e o p i s a n e pewne p r a w i d ł o w ości i z a l e ż n o ś c i z w i ą z a n e z g e n e r a c j ą d r g a ń u k ła d ó w m e c h a n ic z n y c h z a w i e r a ją c y c h typowe e l e m e n t y k o n s t r u k c y j n e t a k i e j a k w a ł y , k o ł a z ę b a t e o r a z ł o ż y ska t o c z n e .
1 . 1 . DIAGNOSTYCZNE MODELE GENERACJI PROCESÓW WIBROAKUSTYCZNYCH
Chcąc u z y s k a ć i n f o r m a c j e o s t a n i e t e c h n i c z n y m m a sz yn y z a w a r t e w e m ito w a nych p r o c e s a c h w i b r o a k u s t y c z n y c h , n a l e ż y n a j p i e r w z a p o z n a ć s i ę z m e c h a n i z mem i c h g e n e r a c j i .
A n a l i z a p r o c e s ó w d y n a m ic z n y c h t a k i c h j a k : d r g a n i a , n a p r ę ż e n i a , h a ł a s , chwilowy moment napędow y w m a sz y n a c h o s t a c j o n a r n y m r u c h u okresowym w yk azu
j e , że p r o c e s y t e można u z n a ć z a s ł a b o o k r e s o w e [ 2 6 ] . Z ło ż o n e s ą one z p r o c e s u z d e t e r m in o w a n e g o - p o l i h a r m o n i c z n e g o i z a k ł ó c e ń o s z e r o k i m w id m ie t z w . szumu. D o k ła d n a a n a l i z a widmowa t y c h p r o c e s ó w p o t w i e r d z a t e n wniosek-, wyka
z u ją c o b e c n o ś ć w w id m ie c z ę s t o ś c i p o d st a w o w e j z w i ą z a n e j z l i c z b ą o b r o tó w o r a z s z e r e g u l i n i o w o z a l e ż n y c h w y ż s z y c h s k ł a d o w y c h h a r m o n ic z n y c h . Z n a j ą c kinem atykę pew nej k l a s y m aszyn można z g ó r y o k r e ś l i ć , j a k a s k ł a d o w a j e s t zw iązana z p r a c ą d a n e g o e l e m e n t u k o n s t r u k c y j n e g o m a sz y n y . O g ó ln y s c h e m a t pow sta w an ia d i a g n o s t y c z n e g o s y g n a ł u w i b r o a k u s t y c z n e g o p r z e d s t a w i o n o na r y s . 1-1 £49] . Podstawowymi ź r ó d ł a m i g e n e r a c j i s y g n a ł u s ą p a r y k i n e m a t y c z n e 3 , w y t w a r z a ją c e c i ą g n a s t ę p u j ą c y c h po s o b i e im p u lsó w u d e r z e n io w y c h 1. W s z y s t k i e e le m e n t y o b i e k t u p r a c u j ą w o k r e ś l o n e j k o l e j n o ś c i , g e n e r u j ą c z d e r z e n i a w p a r a c h k i n e m a t y c z n y c h . R o z p a t r u j ą c w t y c h w aru n k ach p o ł o ż e n i e i m p u l s u u d e r z e n io w e g o w zględem s y g n a ł u o d n i e s i e n i a 2 można o k r e ś l i ć p a r ę k in e m a t y c z n ą , k t ó r a go w y t w o r z y ł a , c o b ę d z i e m o ż liw e w ó w cz as, j e ś l i znamy n a s t ę pstwo c z a s o w e i n t e r e s u j ą c y c h z d e r z e ń w s t o s u n k u do pewnego s y g n a ł u o d n i e s i e n i a . W t a k i m p r z y p a d k u s y g n a ł o d n i e s i e n i a s t e r u j e bram ką u r z ą d z e n i a s t r o - b u j ą c e g o , o t w i e r a j ą c bram kę c o ś c i ś l e o k r e ś l o n y p r z e d z i a ł c z a s u T , z o k r e ślonym i n t e r w a ł e m o t w a r c i a . W w yniku z d e r z e n i a c z ę ś c i g e n e ro w a n e s ą d r g a n i a , w k t ó r y c h j e s t zakod ow ana i n f o r m a c j a o s t a n i e p a r k i n e m a t y c z n y c h . I n f o r m a -
- 24 -
Obiekt Urządzenie diagnostyczne
^ *, ---
R y s . 1 - 1 . S ch em at p o w s t a w a n i a s y g n a ł u w i b r o a k u s t y c z n e g o
1 - c i ą g im p u lsó w u d e r z e n io w y c h , 2 - s y g n a ł o d n i e s i e n i a , 3 - ź r ó d ł o s y g n a ł u ( e l e m e n t m a s z y n y ) , 4 - k o d o w an ie s y g n a ł u , 5 - k o r p u s m a sz y n y , 6 - z a k ł ó c e n i a , 7 - c z u j n i k d r g a ń , 8 - m i k r o f o n , 9 - u k ł a d r o z d z i e l e n i a s y g n a ł u , 10 - u k ł a d p o m ia r u p a r a m e t r ó w s y g n a ł u , x - | , x2, . . . , x n - r z e c z y w i s t e w a r t o ś c i p a r a m e t r ó w s t r u k t u r y p a r k i n e m a t y c z n y c h , s -|»s 2' • •»%! - s y g n a ł y p a r k in em a
t y c z n y c h , s ( t ) - d i a g n o s t y c z n y s y g n a ł d r g a n i o w y , ,3 ( t ) - d i a g n o s t y c z n y s y g n a ł h a ł a s o w y , s'-| , s 2 , . • . , s ' - s k ł a d o w e s y g n a ł u w i b r o a k u s t y c z n e g o ,
x!| , x^ , . . . , x ' - z m ie r z o n e w a r t o ś c i p a r a m e t r ó w s t r u k t u r y F i g . 1 - 1 . C r e a t i o n d i a g r a m o f v i b r o a c o u s t i c s i g n a l
1 - s e q u e n c e o f im p a c t p u l s e s , 2 - r e f e r e n c e s i g n a l , 3 - s i g n a l s o u r c e (ma
c h i n e c o m p o n e n t ) , 4 - s i g n a l c o d i n g , 5 - m a ch in e f r a m e , 6 - n o i s e , 7 - v i b r a t i o n p i c k - u p , 8 - m i c r o p h o n e , 9 - s i g n a l s e p a r a t i o n s y s t e m , 10 - s i g n a l p a r a m e t e r m e a s u r i n g s y s t e m , x - | , x 2 , . . . , x n - r e a l v a l u e s o f k i n e m a t i c p a i r s t r u c t u r e p a r a m e t e r s , s - | , s 2 , . . . , s n - k i n e m a t i c p a i r s i g n a l s , s ( t ) d i a g n o s t i c v i b r a t i o n s i g n a l , i Ś ( t ) - d i a g n o s t i c n o i s e s i g n a l , s i , s 2 , . . .,s~ - c o m p o n en ts o f v i b r o a c o u s t i c s i g n a l , x'-j , X 2 , . . . ,x{, - m e a s u r e d v a l u e s o f s t r u c
t u r e p a r a m e t e r s
c j e t e s ą o k r e ś l o n e p r z e z c z a s o w e p o ł o ż e n i e i m p u l s u t , d ł u g o ś ć j e g o t r w a n i a t , a m p l i t u d ę A o r a z j e g o k s z t a ł t . Generowane d r g a n i a r o z p r z e s t r z e n i a j ą s i ę w o ś r o d k u 5 st a n o w ią c y m z e s p o l o n y u k ł a d d y n a m ic z n y m a sz yn y i d o c i e r a j ą do p r z e t w o r n ik ó w e n e r g i i 7 , 8 , p r z e k a z u j ą c i n f o r m a c j e o c h a r a k t e r z e w zajem n ego o d d z i a ł y w a n i a c z ę ś c i , a tym samym o i c h s t a n i e , t e c h n i c z n y m . P r z e t w o r n i k 7 s ł u ż y do p e r c e p c j i d r g a ń i j e s t z r e g u ł y c z u j n i k i e m p i e z o e l e k t r y c z n y m . W zew nętrznym o b w o d z ie c z u j n i k a można wykonywać k o l e j n e c a ł k o w a n ia i u z y s k a ć w t e n s p o s ó b s y g n a ł p r o p o r c j o n a l n y do p r ę d k o ś c i l u b p r z e m i e s z c z e n i a d r g a ń . R ó w n o le g le można r ó w n i e ż z a s t o s o w a ć p r z e t w o r n i k 8 , b ę d ą c y m ik r o fo n e m k o n d e n sa to r o w y m , k t ó r z y p r z e t w a r z a zm iany c i ś n i e n i a a k u s t y c z n e g o n a s y g n a ł e l e k t r y c z n y . Wynika s t ą d m o ż l iw o ś ć o c e n y s t a n u d y n a m ic z n e g o p a r k i n e m a t y c z n y c h m a sz yn y p o p r z e z p o m ia r i a n a l i z ę o d p o w i e d n i c h p a ra m e tr ó w d r g a ń l u b h a ł a s u . J e d n a k n a l e ż y t u z w r ó c i ć uwagę n a f a k t , że d r g a n i a r e j e s t r o w a n e s ą z r e g u ł y n a k o r p u s i e m aszyny i z t e g o w z g lę d u n a l e ż y u w z g l ę d n i ć wpływ t r a n s m i t a n c j i n a e s t y m a c j ę r e j e s t r o w a n y c h s y g n a ł ó w , o d z w i e r c i e d l a j ą c y c h s t a n d y n a m ic z n y o k r e ś l o n y c h ele m e n t ó w k o n s t r u k c y j n y c h
uk ła d u n a p ęd o w e g o . Z p r z e t w o r n ik ó w 7 , 8 s y g n a ł e l e k t r y c z n y j e s t podawany do u r z ą d z e ń 9 i 10 r o z d z i e l e n i a , p r z e t w a r z a n i a i p o m ia r u o k r e ś l o n y c h p a r a m e trów. W y jścio w y s y g n a ł w i b r o a k u s t y c z n y s ( t ) s t a n o w i su m a r y c z n y z b i ó r o d d z i a ływ a n ia w s z y s t k i c h p a r k i n e m a t y c z n y c h u k ł a d u . Z z a g a d n i e n i e m tym w i ą ż ą s i e dwa p od staw ow e p r o b l e m y , k t ó r y c h r o z w i ą z a n i e s t a n o w i p r z e d m i o t b a d a ń w i e l u p r ac z t e j d z i e d z i n y . P i e r w s z y p r o b l e m j e s t z w i ą z a n y z e z n a l e z i e n i e m s k u t e c z n y c h s p o s o b ó w r o z d z i e l e n i a s y g n a ł u w y j ś c i o w e g o s ( t ) n a s k ł a d o w e s ^ s ^ , . . . . , sn , z k t ó r y c h k a ż d a w in n a o d z w i e r c i e d l a ć s t a n d y n a m ic z n y o k r e ś l o n e j p a r y k i n e m a t y c z n e j . N a t o m i a s t d r u g i p r o b l e m d o t y c z y z a g a d n i e n i a pom ia rów w a r t o ś c i o k r e ś l o n y c h p a r a m e t r ó w o r a z p r z e p r o w a d z e n i a n a i c h p o d s t a w i e o c e n y s t a nu t e c h n i c z n e g o o k r e ś l o n y c h p a r k i n e m a t y c z n y c h b a d a n e g o u k ł a d u .
1 . 2 . FIZYCZNE PRZYCZYNY DRGAŃ GENEROWANYCH W UKŁADACH MECHANICZNYCH
%
Podstawowymi e l e m e n t a m i w i ę k s z o ś c i u r z ą d z e ń m e c h a n ic z n y c h s ą w a ł y , ł o ż y ska i k o ł a z ę b a t e , k t ó r e o d p o w i e d n i o z e s o b ą p o ł ą c z o n e t w o r z ą z ł o ż o n e kon
s t r u k c j e , c e c h u j ą c e s i ę p r a k t y c z n i e n i e o g r a n i c z o n ą l i c z b ą s t o p n i sw o bo dy.
Do z a s a d n i c z y c h m e c h a n ic z n y c h p r z y c z y n d r g a ń n a l e ż y z a l i c z y ć w y s t ę p o w a n ie s i ł b e z w ł a d n o ś c i p o d c z a s r u c h u e le m e n t ó w z e zm iennymi p r z y ś p i e s z e n i a m i , s i ł t a r c i a o r a z s i ł im p u ls o w y c h , spowodowanych z d e r z e n i a m i w s p ó ł p r a c u j ą c y c h c z ę ś c i n a s k u t e k i s t n i e n i a lu z ó w . I s t n i e n i e luzó w w p a r a c h k in e m a t y c z n y c h maszyny s t a n o w i g łó w n ą p r z y c z y n ę w y s t ę p o w a n i a z d e r z e ń , w w yniku k t ó r y c h p o w s t a j ą s i ł y im p u lso w e o z n a c z n e j i n t e n s y w n o ś c i i k r ó t k i m c z a s i e t r w a n i a . Z uwagi n a w y s t ę p u j ą c e s p r z ę ż e n i a z w r o tn e w e l e m e n t a c h d y n a m ic z n y c h u k ł a d u napędowego, j a k r ó w n i e ż r e j e s t r o w a n e c z ę s t o t l i w o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n e , o d z w i e r c i e d l a j ą c e p a sm a wzmożonej e m i s j i d r g a ń t y c h e le m e n t ó w , p o n i ż e j z o s t a ną p r z e a n a l i z o w a n e głów ne p r z y c z y n y d r g a ń po d staw o w y ch e le m e n t ó w k i n e m a t y c z nych u k ła d u n ap ęd ow eg o g ł o w i c y .
1 . 2 . 1 . D r g a n i a wymuszone w ir n ik ó w
S z c z e g ó l n ą c e c h ą z j a w i s k d y n a m ic z n y c h w y s t ę p u j ą c y c h w u k ł a d a c h w i r u j ą cych j e s t f a k t j e d n o c z e s n e g o w y s t ę p o w a n i a r u c h u d r g a j ą c e g o w i r n i k a ( d r g a n ia g i ę t n e , g i ę t n o - s k r ę t n e , l u b g i ę t n o - s k r ę t n o - w z d ł u ż n e w a łu ) o r a z r u c h u wirowania - c h w ilo w y c h o b r o t ó w w a ł u w i r n i k a . Oba t e r u c h y s ą w z a j e m n ie u z a le ż n io n e i s p r z ę ż o n e p r z y czym n a o g ó ł t e n p i e r w s z y r u c h ma c h a r a k t e r z a b u r z a j ą c y , n i e k o r z y s t n y , n a t o m i a s t d r u g i z w i ą z a n y j e s t z poprawnym fu n k cjonowaniem w i r n i k a . P r z y c z y n y z a b u r z e ń p o d st a w o w e g o r u c h u w ir n ik ó w s ą bardzo r ó ż n o r o d n e [^41, 44^]. N i e k t ó r e w y n i k a j ą z sam ych warunków p r a c y w i r n ika , n a t o m i a s t p r z y c z y n ą i n n y c h mogą by ć n i e d o k ł a d n o ś c i t e c h n o l o g i c z n e , montażowe c z y t e ż z u ż y w a n ie s i ę c z ę ś c i w p r o c e s i e e k s p l o a t a c j i .
J e d n ą z n a j p o w a ż n i e j s z y c h p r z y c z y n z a b u r z e ń r u c h u w i r u j ą c e g o s t a n o w i ą odśrodkowe s i ł y b e z w ł a d n o ś c i , p o w s t a j ą c e w sk u t e k n i e p o k r y w a n i a s i ę o s i w i
rowania z j e d n ą z g ł ó w n y c h , c e n t r a l n y c h o s i b e z w ł a d n o ś c i u k ł a d u w i r u j ą c e g o .
