Виброакустический метод технической диагностики

Анализ рассмотренных методов показывает, что ряд из них применяется при стационарных режимах работы объекта (метод нормированных параметров и его разновидности – статопараметрический и силовой методы, метод эталонных зависимостей), другие обеспечивают диагностирование объекта в динамических режимах его работы (временной метод, метод нормированных осциллограмм). К последним часто относят также методы виброакустической диагностики [37, 40, 41]. В связи с этим комплексное диагностирование объектов различного назначения и их составных частей может быть достигнуто только при рациональном сочетании различных методов.

Вибрация – это колебательный процесс, происходящий в механических системах.

Классификация методов неразрушающего контроля:

1. По характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: механические колебания.

Механическими колебаниями называют движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин.

2. По первичному информативному параметру: Статистические параметры колебательного процесса (механических колебаний)

Виброакустическими колебаниями называют механические колебания (вибрационные, акустические, газо-гидроакустические), сопровождающие функционирование объекта.

виброакустический неразрушающий контроль: Вид неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров виброакустических колебаний, возникающих при работе контролируемого объекта

виброакустический метод: Метод неразрушающего контроля, основанный на регистрации, измерении и анализе параметров виброакустических колебаний, возникающих при работе контролируемого объекта

виброакустический метод: Метод неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров сигналов, измеренных в процессе регистрации виброакустических колебаний, возникающих при работе контролируемого объекта.

Механическими колебаниями называют движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин.

Акустическими называют колебания упругой среды, формирующие упругие волны, возбуждаемые соударением деталей, трением, процессами протекания жидкости или газа.

поэтому

Виброакустическими колебаниями называют механические колебания (вибрационные, акустические, гидрогазоакустические), сопровождающие функционирование объекта.

Виброакустическим сигналом называют физическую величину, характеризующую виброакустические колебания.

Данный вид колебательного процесса представляет собой комбинации и суперпозиции движения материальной точки, вызванные как изменением её координат вследствие деформации поверхности в данной точке от воздействия упругих волн, так и изменением координат данной точки вследствие движения объекта, как единого целого.

Вибродиагностический метод – это метод виброакустического (по ГОСТ – акустического) НК, основанный на измерении и анализе параметров виброакустического сигнала, возникающего при работе ОК [37, 40, 41].

Или согласно ГОСТ - вибрационно-диагностический метод – это метод акустического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров вибрации, возникающей при работе объекта контроля.

Кроме того, существуют следующие понятия в области вибрационно-диагностического метода:

а) вибрационный неразрушающий контроль – это неразрушающий контроль, основанный на измерении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля;

в) вибрационная диагностика – это техническая диагностика, основанная на анализе вибрации объекта диагностирования

Виброакустический метод диагностирования используют при установившемся режиме работы объекта. Изменение виброакустических параметров можно представить в виде периодических затухающих колебаний (Рис. 7.4, в, кривая 2). Подобный характер изменения физической величины в ряде случаев наблюдается в электрических цепях, например изменение в отдельные периоды напряжения зажигания на свече карбюраторного двигателя.

Колебания и причины.

Свободные колебания – это колебания, происходящие без переменного внешнего воздействия. Свободные колебания, у которых под действием сил сопротивления уменьшается амплитуда называются затухающими.  Силы сопротивления колебаниям подразделяют на внутренние и внешние. Колебания, вызванные и поддерживаемые внешними возмущающими силами, называются вынужденными. При совпадении частоты возмущающей силы и резонансной частоты системы или ее части возникает резонанс.

Основной причиной колебаний деталей агрегатов и возбуждения колебательных процессов являются динамические нагрузки. Вследствие усталости поверхностного слоя при относительном скольжении поверхностей, и вследствие микро-шероховатостей, возникает усталостный износ, который приводит к увеличению зазоров и росту уровня вибрации. В тоже время на этапе приработки деталей по мере увеличения зазоров постоянное увеличение уровня вибрации обычно не наблюдается.

Вибрационные колебания на корпусных деталях машин являются обычно следствием действия ударных нагрузок. Переменные нагрузки в элементах механизмов при наличии между сопряженными деталями зазоров приводят к соударению этих деталей, что вызывает вибрацию деталей механизмов и всего агрегата. В поршневом двигателе внутреннего сгорания удары формируются шатунно-кривошипным механизмом топливоподающей аппаратурой, газораспределительным механизмом, в результате процессов сгорания, впуска и выпуска газов, а также вспомогательными механизмами. В коробках передач, ведущих мостах трансмиссии виброимпульсы обусловлены соударением зубьев зубчатых колес, тел качения в подшипниках и др.

Методы анализа сигналов

Одним из основных методов анализа параметров виброакустических колебаний является спектральный анализ. Под спектром вибрации понимают совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей вибрацию, в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих. В тоже время под энергетическим спектром понимают спектр колебаний, в котором величинами, характеризующими гармонические составляющие колебаний, являются квадраты амплитуд скорости, характеризующие удельную энергию указанных составляющих. Непрерывный спектр – это спектр колебаний или частот, в котором частоты гармонических составляющих колебаний образуют непрерывное множество. Спектр собственных частот представляет собой совокупность собственных частот линейной системы, расположенных в порядке возрастания. Часто вместо спектрального анализа используют гармонический анализ, под которым подразумевают представление анализируемых колебаний (вибрации) в виде суммы гармонических колебаний. При этом целое число, равное отношению частоты гармоники к частоте анализируемых периодических колебаний, называют номером гармоники. Для диагностирования отдельных неисправностей используют спектральный анализ огибающей виброакустического сигнала, при этом для выделения огибающей, как правило, используют фильтрацию вибрации в высокочастотной области, детектирование и применение фильтра нижних частот.

Физический смысл

Этот метод основан на измерении параметров упругих колебаний, возникающих или возбуждаемых в ОК.

Недостатки

Применение вибродиагностического метода может вызывать отрицательный экономический эффект.

Слабая чувствительность к изменениям сравнительно низкоуровневых частотных составляющих при оценке состояния по общему уровню вибрации

Зависимость ряда диагностических признаков от индивидуальных особенностей агрегатов.

Достоинства

Этот метод контроля оборудования приносит наибольший эффект при непрерывном мониторинге эксплуатируемого оборудования.

При вибромониторинге появляется возможность за наблюдением технического состояния функционирующего оборудования и возможность предсказания момента времени перехода его или любой его части в предельное состояние.

Чувствительность

Вибродиагностический метод работает при возникновении свободных и вынужденных колебаний в объекте контроля, поэтому чувствительность данного метода определяется способностью дефектов проявляться в виде упругих колебаний.

Область применения Объекты контроля, генерирующие виброакустический сигнал (двигатели, насосы, компрессора, трубопроводы и др.)

Датчики

Принцип действия пьезоэлектрических датчиков вибрации основан на генерировании электрического заряда.

Для усиления сигнала с датчика используют усилитель заряда или напряжения. Длина кабеля не влияет на коэффициент преобразования пьезодатчика, включенного на вход усилителя заряда.

 

Контрольные вопросы

1. Виброакустический неразрушающий контроль;

2. Виброакустический метод;

3. Виброакустическим сигналом называют ….;

4. Виброакустический метод технической диагностики. Физические основы. Достоинства и недостатки;

5. Приведите определение термину "энергетический спектр".

6. Приведите определение термина "номер гармоники":

7. Приведите определение термина "спектр собственных частот":

8. Необходимо ли применение фильтрации в алгоритме вычисления огибающей высокочастотной вибрации? Приведите алгоритм выделения огибающей.

9. Какова основная причина колебания деталей агрегатов?

10. Вследствие чего возникает усталостный износ:

11. Характерно ли на этапе приработки постоянное увеличение уровня вибрации?

12. Приведите определение термина "гармонический анализ":

13. Приведите определение термина "непрерывный спектр":

14. Приведите определение термина "спектр вибрации":

15. Какие колебания называются вынужденными?

16. Какие бывают силы сопротивления колебаниям?

17. На чем основан принцип действия пьезоэлектрических датчиков вибрации?

18. Влияет ли длина кабеля на коэффициент преобразования пьезодатчика, включенного на вход усилителя заряда?

19. Способы подключения датчика к усилителю

20. Какие колебания называются затухающими?

21. Что называется резонансом?

22. Что такое вибрация?

23. Какие колебания называются свободными?

24. Что называется резонансом?

25. Что такое вибрация?

26. Приведите определение термина "вибрационный неразрушающий контроль":

27. Приведите определение термина "вибрационная диагностика":

 

 

начать 24.12.2018 Поток магистры

 

Метод акустической эмиссии