SU1481601A1 - Method of monitoring technical condition of mining machine reduction gears by vibration loads - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области виброакустической диагностики горных машин и может быть использовано дл  контрол  технического состо ни  редукторов (Р) очистных и проходческих комбайнов. Цель изобретени  - повышение точности контрол  технического состо ни  Р за счет учета их реальной нагруженности. Дл  этого во врем  работы горной машины регистрируют вибросигнал в режиме нагружени  Р и осуществл ют его квантование по времени и по уровню. На каждом I-м интервале выдел ют максимальное значение A_I вибросигнала. Задают величину предельного числа циклов нагружени  и выдел ют максимальное значение амплитуды вибросигнала A_MAX за I-1 временных интервалов, прошедших с начала эксплуатации Р. На каждом I-м временном интервале сравнивают значение A_I с выделенным A_MAX. По результатам сравнени  определ ют число N_эI циклов нагружени  на I-м временном интервале и величину ΣN_эI суммарного числа циклов нагружени  по выведенным математическим зависимост м. При этом на каждом I-м временном интервале сравнивают величину ΣN_эI суммарного числа циклов нагружени  с величиной N_O предельного числа циклов нагружени  и по результатам сравнени  оценивают техническое состо ние редуктора. При превышении величиной ΣN_эI величины N_O включают аварийный сигнал выработки редуктора. 1 ил.The invention relates to the field of vibro-acoustic diagnostics of mining machines and can be used to monitor the technical condition of the gearboxes (P) of clearing and tunneling machines. The purpose of the invention is to improve the accuracy of control of the technical condition of P by taking into account their actual loading. To do this, during the operation of the mining machine, the vibration signal is recorded in the loading mode P and quantized by time and level. At each I-th interval, the maximum value A _{I of the} vibration signal is extracted. Set the value of the limit number of loading cycles and select the maximum amplitude of the vibration signal A _MAX for I-1 time intervals that have passed since the start of operation P. At each I-th time interval, the value of A _{I is} compared with the selected A _MAX . The comparison results determine the number N _eI of loading cycles in the I-th time interval and the value ΣN _{eI of the} total number of loading cycles according to the derived mathematical dependencies. Moreover, at each I-th time interval, the value ΣN _{eI of the} total number of loading cycles is compared with N _O limit number of loading cycles and by comparison results assess the technical condition of the reducer. When ΣN eI is _exceeded, N _O values include an alarm signal for the gearbox generation. 1 il.

Description

II

Изобретение относитс  к области виброакустической диагностики горных машин и может быть использовано дл  контрол  технического состо ни  редукторов очистных и проходческих комбайнов.The invention relates to the field of vibro-acoustic diagnostics of mining machines and can be used to monitor the technical condition of the gearboxes of cleaning and tunneling machines.

Целью изобретени   вл етс  повы- шение точности контрол  технического состо ни  редукторов горных машин за счет учета реальной нагруженности.The aim of the invention is to improve the accuracy of the control of the technical condition of the reduction gears of mining machines by taking into account the actual load.

На фиг. I представлено устройство, реализующее способ; на фиг. 2 - диаграммы , по сн ющие работу способа.FIG. I presents a device that implements the method; in fig. 2 - diagrams describing the operation of the method.

Сущность способа заключаетс  в следующем.The essence of the method is as follows.

При работе горной машины регистрируют вибросигнал в режиме нагружени  редуктора, выдел ют на каждом i i-м интервале А- максимальное значение амплитуды вибросигнала, задают величину N0 предельного числа циклов нагружени , выдел ют максимальное значение AWCIKC амплитуды вибросигнала за i-1 временных интервалов, прошедших с начала эксплуатации редуктора , на каждом i-м временном интервале сравнивают значение AJ с выделенным Ам01КСи, если AJ Ад,вкЈ, то определ ют число N3i циклов нагружени  на i-мWhen a mining machine is operating, a vibration signal is recorded in the gearbox loading mode, the maximum amplitude value of the vibration signal is selected at each i i-th interval, the value N0 of the maximum number of loading cycles is determined, the maximum AWCIKC amplitude value of the vibration signal is selected during the i-1 time intervals that have passed from the beginning of operation of the reducer, at each i-th time interval, the value of AJ is compared with the selected Am01KSi, if AJ Ad is on, then the number of loading cycles N3i on the i-th

временном интервале и величину иtime interval and the magnitude and

5. N . суммарного числа циклов нагру1 5. N. total number of load cycles1

жени  по следующим зависимост м: N3. - K(A5/AMej imarriages for the following dependencies: N3. - K (A5 / AMej i

IN3, - N3{+ Г N. ,IN3, - N3 {+ N. G.,

если А . Aif a. A

Э|E |

ЛL

МРКО то N3i и 2lN3iMRKO then N3i and 2lN3i

определ ют по следующим зависимост м:determined by the following dependencies:

JN35 К(АМЯКС/А,)4,JN35 K (AMYAKS / A,) 4,

}iN3i N3i + (AMakc/A-) ЈN,I ,} iN3i N3i + (AMakc / A-) ЈN, I,

где К 3600 ft const, i - 1 ,...,n, f - частота циклов нагружени  , t - длительность временного ин- -JQ тервала,where K 3600 ft const, i - 1, ..., n, f is the frequency of loading cycles, t is the duration of the temporary in-JQ terval,

при этом на каждом i-м временном инпat the same time on every i-th time inp

тервале сравнивают величину the interval compare value

1one

с величиной N0 и по результатам сравнени  оценивают техническое состо - J5 ние редуктора.with the value of N0 and by comparison, the technical condition of the reduction gear is evaluated.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит вибродатчик I, пороговый блок 2, первый пр мой ключ 3, блок 4 квантовани  по уровню,блок Ю 5 квантовани  по времени, блок 6 выде- лени  максимального значени , обратный ключ 7, первый сумматор 8, первый блок 9 пам ти, первый блок 10 сброса пам ти в нулевое состо ние, 45 второй обратный ключ 11, сигнум-реле 12, блок 13 задержки на врем  И,, первый блок 14 задержки на врем  Сг , третий пр мой ключ 15, первый блок 16 делени , четвертый пр мой ключ 17, 50 второй блок 18 делени , второй блок 19 задержки на врем  Jj, функциональный преобразователь 20, усилитель 21, второй сумматор 22, второй блок 23 сброса пам ти в нулевое состо - 55 ние, второй блок 24 пам ти, п тый 25, шестой 26 и седьмой 27 пр мые ключи, блок 28 умножени , первый индикаторA device that implements the proposed method contains a vibration sensor I, a threshold unit 2, a first direct key 3, a quantization unit 4 in terms of time, a unit of time quantization 5, a unit for selecting the maximum value 6, a reverse key 7, the first adder 8, the first memory block 9, first memory reset unit 10 to the zero state, 45 second return key 11, signum relay 12, time delay block 13 AND, first delay block 14 time Cr, third direct key 15, first dividing unit 16, fourth direct key 17, 50 second dividing unit 18, second delay unit 19 by time Jj, fun national converter 20, amplifier 21, second adder 22, second memory reset unit 23 to 55, second memory block 24, fifth 25, sixth 26 and seventh 27 direct keys, multiplication unit 28, first indicator

д d

00

5five

-JQ -Jq

J5J5

Ю 45 50 55 S 45 50 55

29, третий сумматор 30, блок 31 задани  N0, второй пороговый блок 32.29, the third adder 30, block 31 of the job N0, the second threshold block 32.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Рассматривают в качестве примера фрагмент вибросигнала, полученный при К М включении горной машины в работу, проквантованный по времени и уровню, где Т tM + tn длительность временного интервала квантовани  ; t н и t n - длительности соответственно импульса и паузы элементов 5 (фиг. 1); Tk- длительность К-го включени  горной машины в работу .Consider as an example the fragment of the vibrosignal obtained when K M is turning the mining machine into operation, quantized by time and level, where T tM + tn is the duration of the quantization time interval; t n and t n - duration, respectively, of the pulse and pause elements 5 (Fig. 1); Tk is the duration of the K-th powering of the mining machine to work.

Учитыва , что f j f const, t ; Т const, дл  рассматриваемого фрагмента имеютConsidering that f j f const, t; T const, for the fragment in question have

N, -К(0/А()N, -K (0 / A ()

N -К(А(/А4) N Aj/Aj)6;N -K (A (/ A4) N Aj / Aj) 6;

N3 K(At/A3) + Кг(Аг/А3)4;N3 K (At / A3) + Kg (Ag / A3) 4;

N4 К(А3/А)+ N3(A3/A4)4,N4 K (A3 / A) + N3 (A3 / A4) 4,

N5 K(AS/A4)4 + N+ N5 K (AS / A4) 4 + N +

N6 K(A4/A4)+ N5 ,N6 K (A4 / A4) + N5,

где К 3600 fТ const. Отсюда следует, что эквивалентное число циклов нагружени , накапливаемое на каждом i-м временном интервале, равноwhere K 3600 fT const. It follows that the equivalent number of loading cycles accumulated in each i-th time interval is equal to

f К(А,/Амвксй А; 4 А.f K (A, / Amvksy A; 4 A.

N, N,

ii

«аце“Ace

31 I ,)4; ,31 I,) 4; ,

где Аwhere a

миксmix

макс i - максимальное значение max i - maximum value

вибросигнала за (i-l)-x временных интервалов, а суммарное число циклов нагружени , накопленных за i временных интервалов , равноvibration signal for (i-l) -x time intervals, and the total number of loading cycles accumulated during i time intervals is equal to

i-1i-1

N3i + I N,; / А,Алв1ке; lw-+ ,./; XH..N3i + I N; / A, Alv1ke; lw- +,. /; Xh ..

Если горна  машина не работает, то выходной сигнал блока 2 равен нулю, ключ 3 закрыт и измеренный вибросигнал с вибродатчика 1 не поступает на дальнейшую обработку. При включении горной машины в работу сигнал а 1, ключ 3 открыт и вибросигнал поступает в блоки 4 и 6. При в 1 (импульс на выходе блока 5) происходит квантование вибросигналаIf the machine does not work, the output signal of unit 2 is zero, key 3 is closed and the measured vibration signal from vibration sensor 1 is not received for further processing. When the mining machine is turned on, the signal а 1, the key 3 is open and the vibration signal goes to blocks 4 and 6. At 1 (pulse at the output of block 5), the vibration signal is quantized

5five

по уровню (блок 4) и выделение его максимального значени  на данном временном интервале квантовани  А; (блок 6). Но поскольку при этом ключby level (block 4) and highlighting its maximum value in a given quantization time interval A; (block 6). But since the key is

7закрыт, то полученный сигнал А; не поступает на дальнейшую обработку.7 is closed, then the received signal A; does not arrive for further processing.

При в 0 (пауза на выходе блока 5) ключ 7 открываетс  и полученный сигнал А; сравниваетс  на сумматореWhen at 0 (pause at the output of block 5), key 7 is opened and the received signal A; compared on adder

8с максимальным значением вибросигнала Амакс,полученным на всех предыдущих временных интервалах и хран щимс  в блоке 9 пам ти. Если А- то сигнал на первом выходе сигнум-реле 12 (+) принимает значение логической 1, открываетс  ключ 15 и с выдержкой времени (блок 14) ключ 25, сигналы А; и Амакс поступают в блок 16, выходной сигнал кото рого (пропорциональный А;/Ама|(С) в функциональном преобразователе 20 и усилителе 21 преобразуетс  в эквива- лентноечисло циклов нагружени  N3; и подаетс  на вход сумматора 22, где суммируетс  с выходным сигналом блока 24 пам ти, пропорциональным сумме эквивалентных чисел циклов нагружени . накопленных на всех предыдущих8 with the maximum value of the Amaks vibration signal obtained at all previous time intervals and stored in memory block 9. If A is the signal at the first output of the signal-relay 12 (+) takes the value of logical 1, the key 15 is opened and with the time delay (block 14) the key 25, the signals A; and Amax arrive at block 16, the output of which (proportional to A; / Ama | (C) in the functional converter 20 and amplifier 21 is converted into equivalent load cycles N3; and is fed to the input of adder 22, where it is summed with the output signal of the block 24 memories proportional to the sum of equivalent numbers of loading cycles accumulated on all previous

t-it-i

временных интервалах 5 N .. В ре1time intervals 5 N .. In PE1

зультате этого на выходе сумматора 2 имеют сигнал, пропорциональный сумме эквивалентных чисел нагружени , накопленных на всех i интервалах.При приходе следующего импульса с блока 5 открываетс  ключ 26 и происходит смена информации в блоке 24 пам ти, выходной сигнал которой сравниваетс  на сумматоре 30 с выходным сигналом блока 31, пропорциональным предельному числу циклов нагружени  N0. Полученный при этом сигнал разности индицируетс  на индикаторе 29 в виде остаточного ресурса и по нему производ т оценку изменени  технического досто ни  редуктора. Кроме того, если этот же сигнал разности станет равным или меньшим нул , то сработает пороговый блок 32 и загоритс  аварийный индикатор 33, сигнализирующий о выработке редуктором ресурса. Если при в О Амдкс, то сигнал на втором выходе сигнум-реле 12 (-) принимает значение логической 1, открываютс  ключ 17 и с выдержкой времени ключ 11 (блок 13) и ключ 27 (блок 19). Происходит смена информации в блоке 9 пам ти. Сигналы As a result, the output of adder 2 has a signal proportional to the sum of equivalent load numbers accumulated at all i intervals. When the next pulse arrives from block 5, the key 26 opens and the information in memory block 24 is changed, the output of which is compared on the adder 30 with the output signal of block 31, proportional to the limit number of loading cycles N0. The resulting difference signal is indicated on the indicator 29 as a residual resource and is used to estimate the change in the technical condition of the gearbox. In addition, if the same difference signal becomes equal to or less than zero, then the threshold unit 32 will trigger and the alarm indicator 33 will turn on, signaling that the gearbox has developed a resource. If at O Amdks, the signal at the second output of the signal-relay 12 (-) takes the value of logical 1, the key 17 is opened and the key 11 with time delay (block 13) and the key 27 (block 19). The information is changed in memory block 9. Signals

00

5five

5five

1one

0 0

00

5five

00

5five

5five

601 6601 6

и AMaitC поступают в блок 18 делени , выходной сигнал которого (пропорциональный Aw 1KC/Aj) в функциональном преобразователе 20 и усилителе 21 преобразуетс  в эквивалентное число циклов нагружени .и подаетс  на вход сумматора 22, где суммируетс  с выходным сигналом блока 28 умножени , пропорциональным скорректированному числу циклов нагружени , накопленныхand AMaitC is fed to dividing unit 18, whose output (proportional to Aw 1KC / Aj) in the functional converter 20 and amplifier 21 is converted to an equivalent number of loading cycles and fed to the input of adder 22, where it is summed with the output signal of multiplication unit 28 proportional to the corrected the number of loading cycles accumulated

на всех предыдущих временных интерваМ лах Ј N .. Далее работа устройстваon all previous time intervals m lah Ј N .. Further operation of the device

1 313

аналогична описанной. Все описанные процедуры повтор ютс  на каждом i-м временном интервале квантовани .similar to that described. All the described procedures are repeated on each i-th quantization time interval.

Блоки I0 и 23 служат дл  сброса блоков 9 и 24 пам ти в нулевое состо ние при вводе в эксплуатацию новой горной машины или замене редуктора. Блоки 13, 14 и 19 служат дл  разделени  во времени операций сравнени , делени , преобразовани  и записи в пам ть.Blocks I0 and 23 serve to reset blocks 9 and 24 of the memory to the zero state when commissioning a new mining machine or replacing the gearbox. Blocks 13, 14, and 19 are used to divide, compare, divide, transform, and write to memory in time.

Следовательно, в процессе работы горной машины способ и реализующее его устройство обеспечивают контроль технического состо ни  редуктора с учетом реальной в данных услови х вибронагруженности, что достигаетс  путем самообучени  в определении максимального значени  вибросигнала, со- ;0тветствующего реальному максималь- (ному моменту нагрузки. Это обуслов- |ливает повышение точности контрол  технического состо ни  редукторов горных машин, что предопредел ет со+- кращение длительности простоев, вызванных отказами в рабочие смены, и, как следствие, увеличение эксплуатационной производительности горных машин. Кроме того, исключаетс  этап эталонных испытаний редуктора с це- |Лью определени  АмаКЈ.Consequently, in the course of the mining machine operation, the method and the device implementing it ensure the control of the technical condition of the gearbox with regard to the actual vibration load, which is achieved by self-training in determining the maximum value of the vibration signal corresponding to the actual maximum load. causes an increase in the accuracy of control of the technical condition of the reduction gears of mining machines, which predetermines the co + reduction of the duration of downtime caused by failures in shifts, and, ak consequence, increase operational productivity mining machines In addition, eliminated phase reference test gear with tse- |. Lew determination AmaKЈ.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ контрол  технического состо ни  редукторов горных машин по вибрационным нагрузкам, заключающийс  в регистрации вибросигнала в режиме нагружени  редуктора, квантовании его по времени и уровню, выделении на каждом i-м временном интервале максимального А; значени  амплитуды вибросигнала , определении числа Nэ циклов нагружени  на i-м временном интервалеThe method of controlling the technical condition of the gearboxes of mining machines by vibration loads, which consists in registering the vibration signal in the loading mode of the gearbox, quantizing it by time and level, extracting a maximum A at each i-th time interval; the amplitude value of the vibration signal, determining the number N e of loading cycles on the i-th time interval п и величины 2 N суммарного числаn and the values of 2 N total number циклов нагружени  за все временные интервалы, прошедшие с начала эксплуатации редуктора, отлич ающий с   тем, что, с целью повышени  точности за счет учета реальной нагру- женности редуктора, задают величину N0 предельного числа циклов нагружени , выдел ют максимальное AWWKO значение амплитуды вибросигнала за 1-1 временных интервалов, прошедших с начала эксплуатации редуктора, на каждом i-м временном интервале сравнивают значение А ; с выделенным Ам«кс и,если A.,c то определ - ют число М5, циклов нагружени  на 1-мloading cycles for all time intervals that have passed since the beginning of the gearbox operation, which is different from the fact that, in order to increase the accuracy by taking into account the real load of the gearbox, the maximum AWWKO amplitude value of the vibration signal is set to N0 -1 time intervals that have passed since the beginning of operation of the gearbox, at each i-th time interval compare the value of A; with allocated Am "ks and, if A., c, then determine the number M5, of loading cycles on the 1st временном интервале и величину AN3|time interval and the value of AN3 | суммарного числа циклов нагружени total number of load cycles по следующим зависимост м:according to the following dependencies: NN 3131 K(A;/AwaKC )K (A; / AwaKC) LN,; NLn; N 3 13 1 tN,,tN ,, а если А,1 Амакс , ю Ыз;и ZN 3( определ ют из следующих зависимостейand if A, 1 Amaks, yu Ls; and ZN 3 (determined from the following dependencies N3i K(AMakC/A,), N3i K (AMakC / A,), -|«э, НЭ,+(,)Ь ,- | "e, NE, + (,) b, где К 3600 ft const; i 1 ,. . . ,n-, f - частота циклов нагружени ,Гц; t - длительность временного интервала , ч,where K 3600 ft const; i 1,. . . , n-, f - frequency of loading cycles, Hz; t is the duration of the time interval, h, при этом на каждом i-м временном инIat the same time on every i-th temporary inI тервале сравнивают величину Ј Nерв N value is compared in the interval i i суммарного числа циклов нагружени  с величиной NO предельного числа циклов нагружени  и по результатам сравнени  оценивают техническое состо ние редуктора.the total number of loading cycles with the magnitude NO of the maximum number of loading cycles; and, by comparison, the technical condition of the gearbox is assessed. ома 1тohm 1t OLOL VV 1№Ш(1№SH ( -tlzH-tlzH   Фие.1Phie.1 Фиг. ZFIG. Z