Diagnostyka uszkodzeń lokalnych na podstawie sygnału drgań w maszynach górniczych

• Autorzy: Bartelmus W. , Zimroz R. , Hryniszyn S.

Warianty tytułu

EN

Diagnostic local fault detection on vibration signals in mining machinery

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono sposoby detekcji lokalnych uszkodzeń w łożyskach i przekładniach zębatych stosowanych w maszynach górnictwa odkrywkowego. Obiektami badań diagnostycznych były łożyska bębna napędowego przenośnika taśmowego, zazębienia przekładni napędu przenośników taśmowych, praca jarzma przekładni planetarnej napędu koła czerpakowego koparki kołowej. Diagnozowano lokalne uszkodzenia na pierścieniu wewnętrznym, zewnętrznym i elemencie tocznym łożyska oraz uszkodzenia na zębach przekładni zębatej, których przyczyną mogą być pęknięcie zęba u podstawy, wykruszenie zęba. Nie jest możliwe wykrycie początkowego uszkodzenia lokalnego oceniając go na podstawie przebiegu czasowego czy widma sygnału drganiowego. Do oceny uszkodzeń wykorzystano więc krótko-czasową transformację Fouriera i przedstawienie sygnału w formie spektrogramu czasowo-częstotliwościowego. Wykorzystano również filtrację pasmową, dla szerokości pasma dobranego na podstawie oceny maksymalnej wartości kurtozy. Dla usuwania składowych traktowanych jako zakłócenia z transformaty Fouriera zastosowana technikę "FFT based zeroing", a następnie odwrotną transformatę Faouriera. Uzyskany przebieg czasowy po odwrotnej transformacji Fouriera poddano transformacji Hilberta, na podstawie której znajdowano widmo obwiedni. Wykryto nie rozwinięte uszkodzenie na bieżni zewnętrznej łożyska bębna napędowego, uszkodzenia lokalne w zazębieniu, a także nieprawidłową pracę jarzma przekładni planetarnej napędu koła czerpakowego.

EN

The paper shows the ways of local fault detection using vibration signal as the source of information on some components of mining machinery condition. These are bearing and gears that are located in belt conveyor drive pulleys, gearboxes driving belt conveyors. There is also studied the case of the local fault caused by an arm in a planetary gearbox that is used for driving a bucket wheel in an excavator. The local faults in bearing are caused by spall on an inner, outer ring or ball surface which occurs as a result of fatigue. The local faults in gears results from a spell, crack and breakage of one tooth. The local fault caused by a planetary gearbox arm is a special case of a local fault that needs further study. Local faults may cause mining machinery failure and in consequence lost of prediction. The local faults can be classify as danger faults. The signals are low energy signals buried in vibration signals generated by machines. There is a need to use special signal analysis techniques for extracting local fault signals. The local fault signal are information signals the other are interferences. One always should be conscious of a factors that have influence to a diagnostic signal. In the paper are taken into consideration design, technological operation and change of condition factors. The paper shows that in the raw signal presented by a time course or spectrum it is difficult to evaluated the existence of a local fault in a diagnosed object. For local fault evaluation has been used Shot Time Fourier Transformation (STFT) signal filtration bvy need pass filter, Hilbert Transformation for signal demodulation and spectrum of envelope. The scope of band pass filtration is evaluated on kurtosis analysis. For removing interferences FFT based zeroing is used. And after this procedure the Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT) is is used to obtain the time course signal and next make envelop analysis. Using these techniques local faults in bearings and gears have been found.

Słowa kluczowe

PL

diagnostyka maszyn; diagnostyka wibroakustyczna; maszyny górnicze

EN

machine diagnostic; vibroacoustic diagnostic; mine machines

• Wydawca: Instytut Górnictwa Odkrywkowego "Poltegor-Instytut"
• Czasopismo: Górnictwo Odkrywkowe
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 47, nr 4-5
• Strony: 22--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Bartelmus W.

• Zakład Systemów Maszynowych, Instytut Górnictwa Politechnika Wrocławska

autor

Zimroz R.

• Zakład Systemów Maszynowych, Instytut Górnictwa Politechnika Wrocławska

autor

Hryniszyn S.

• BOT KWB Bełchatów S.A.

Bibliografia

• [1] Bartelmus W., Computer aided multistage gearbox diagnostic inference by computer simulation. Scientific papers of the Institute of Mining of the Wroclaw University of Technology 2002
• [2] Bartelmus W., Diagnostyka maszyn górniczych górn. odkryw. Wyd. Śląsk 1998
• [3] Szabatin J., Teoria sygnałów WKiŁ wyd. 2 Warszawa 1990
• [4] Radkowski S., Zawisza M., Kurioza jako parametr diagnostyczny - możliwości i ograniczenia. PM zeszyt 8, 1996
• [5] Paul D. Samuel, Darryll J.Pines, A review of vibration-based techniques for helicopter transmission diagnostics. Journal of Sound and Vibration Volume 282, Issues 1-2, 6 April 2005
• [6] D.Ho RB Randall, Optimisation of bearing diagnostic techniques using simulated and actual bearing fault signals. Mechanical Systems and Signal Processing 2000 14(5)
• [7] Bartelmus W., Mathematical Modelling and Computer Simulations as an Aid to Gearbox Diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing 2001 Vol.15, nr 5
• [8] Bartelmus W., Zimroz R., Wady і zalety analiz: cepstrum, widmo obwiedni i bispectrum w diagnostyce wielostopniowych przekładni zębatych. 3rd International Congress of Technical Diagnostics. Diagnostics ,2004. Poznań
• [9] Zimroz R., Metoda diagnostyki wielostopniowych przekładni zębatych w układach napędowych przenośników taśmowych z zastosowaniem modelowania. Rozprawa doktorska Politechnika Wrocławska Wroclaw 2002
• [10] Wang W., Early detection of gear tooth cracking using resonance demodulation technique. Mechanical Systems and Signal Processing 2001 15(5)