مدلی جدید برای برآورد اندازه عیب عنصر یاتاقان غلتکی
چکیده
در اینجا مدلی جدید براساس قضیه تماس هرتزین برای برآورد اندازه عیب پوسته پوسته شدن خط روی کاسه بیرونی یاتاقان پیشنهاد شده است. نقطه ورود براساس رابطه شکل هندسی ساچمه- کاسه تعیین می شود، در حالیکه نقطه خروج از سیگنال حوزه زمانی مشخص می شود. بنابراین، اندازه عیب را می توان از طریق سیگنال ارتعاش بدون نیاز به اندازه گیری بار اضافی یاتاقان و سختی برآورد نمود. در این راستا آزمایشاتی برروی ماشین ابزار CNC 3 محوره با سرعتهای 500-3000rpm انجام شده و با استفاده از روش پیشنهادی سه عیب پوسته پوسته شدن خط برآورد گردید. مدل پیشنهادی قادر به برآورد اندازه عیب با حداقل خطای مربوط به سرعت ، خطای آفست و انحراف معیار است.
1. مقدمه
تعمیر براساس وضعیت (CBM)، روشی موثر برای جلوگیری از هزینه های غیر ضروری تعمیران و از کارافتادگی ناشی از خرابی پیش بینی نشده ماشین است. تشخیص عیب یاتاقان، ابزاری ارزشمند برای CBM به حساب می آید، زیرا اطلاعات مربوط به سلامت یاتاقان در ماشینهای چرخان (چرخنده) من جمله محور (هرزگرد) را فراهم می آورد. اخیراً، محققین پیشنهاد کرده اند که وقتی عنصر غلتکی (غلتشی) از عیب پوسته پوسته شدن خط برروی حلقه گردش عبور می کند، رویداد ورود کم فرکانس قابل تکرار و خروج فرکانس بالااز طریق پاسخ ارتعاش شناسایی می شوند. بر اساس مدلهای دینامیکی سیستم یاتاقان و نتایج آزمایش، پیشنهاد شده است که از اختلافات زمانی بین رویدادهای ورود و خروج می توان برای برآورد اندازه عیب استفاده نمود. محاسبه طبق رویدادهای ورود وخروج، روشی امیدوارکننده برای تعیین شدت آسیب پوسته گونه برای الگوریتم CBM به حساب می آید. اما، از آنجایی که تعیین لحظه عبور مرکز ساچمه از لبه ورود در الگوی ارتعاش سخت و دشوار است، در نتیجه مطالعات قبل از روشهای غیر مستقیم برای برآورد اندازه عیب استفاده می کنند. در این مقاله، روشهای غیر مستقیم به برآورد نقطه ورود بدون استفاده از اطلاعات سیگنال ورود اشاره می کنند. در این روشهای غیر مستقیم، فاصله حرکت ساچمه در طول ورود، نادیده گرفته شده یا طبق ماکزیمم بار و سختی یاتاقان محاسبه می شود. بنابراین، نتایج برآورد کار قبل از خطای مربوط به سرعت، خطای آفست بزرگ، و انحراف معیار قابل توجه آسیب می بیند. بنابراین، مدل جامع تر برای انتقال اطلاعات زمانی سیگنال ارتعاش به اندازه عیب، عاملی مهم برای بهبود برآورد به حساب می آید. در اینجا مدل جدیدی برای برآورد اندازه عیب براساس قضیه تماس هرتزین پیشنهاد شده است. در مدل پیشنهاد شده، برای مکانیابی نقطه ورود در سیگنال ارتعاش، براساس شکل هندسی یاتاقان و خصوصیت مواد، مدت رویداد اندازه گیری می شود. بنابراین، برای محاسبه اندازه عیب، نیازی به اندازه گیری ماکزیمم بار و سختی یاتاقان نمی باشد. از آنجایی که تغییر بار و سختی یاتاقان سخت و دشوار بوده و برای یک سیستم یاتاقان حقیقی، با گذشت زمان تغییر می کند، در نتیجه روش پیشنهادی، کاندیدی مناسب برای CBM به شمار می رود.
Abstract
A new model based on the Hertzian contact theorem is proposed to estimate the size of a line spall defect located on the bearing’s outer race. The entry point can be determined from the ball-race geometry relation, while the exit point can be identified from the time domain signal. Therefore, the defect size can be estimated from the vibration signal without requiring additional bearing load and stiffness measurements. Experiments were performed on a 3-axis CNC machine tool at speeds ranging from 500- 3000rpm and three line spall defects were estimated using the proposed method. The proposed model is demonstrated to estimate defect size with minimal speed related error, offset error, and standard deviation.
1. Introduction
Condition Based Maintenance (CBM) is an effective method to prevent unnecessary maintenance cost and downtime resulting from unanticipated machine failure[1, 2]. Bearing diagnostics are a valuable tool for CBM, as they provide information related to a bearing’s health in rotary machines including spindles [3, 4]. Recently, researchers have proposed that when a rolling element passes a line-spall defect on the raceway, a repeatable low-frequency entry event and a high-frequency exit event can be identified from the vibration response[5]. Based on dynamic models of the bearing system and experiment results, it has been proposed that the time difference between the entry and exit events can be used to estimate the size of the defect [6-8]. Calculating from the entry and exit events is a promising method to quantify the severity of a spall-like damage for a CBM algorithm. However, because the moment when the ball center pass through the entry edge is hard to determine in the vibration pattern, previous studies use indirect methods to estimate defect size [5, 9]. “Indirect methods” in this paper refer to estimation of the entry point without using information from the entry signal. In these indirect methods, the ball travel distance during the entry event is either ignored or calculated from bearing maximum load and stiffness. Thus, the estimation results in prior work suffer from speed related error, large offset error, and significant standard deviation. Therefore, a more comprehensive model that transfers the time information of the vibration signal into the defect size is critical to improve the estimation. A new defect size estimation model is proposed based on the Hertzian contact theorem. In the proposed model, the duration of the entry event is measured to locate the entry point in the vibration signal, based on the bearing geometry and material property. Therefore, measuring the bearing maximum load and stiffness is not required to calculate the defect size. Because bearing load and stiffness is difficult to determine and changes over time for an actual bearing system, the proposed method is a viable candidate for CBM.
چکیده
1. مقدمه
2. کار قبلی
1. 2 الگوی ارتعاش
2. 2 روشهای برآورد اندازه عیب
3. مدل برآورد اندازه عیب
1. 3 رابطه شکل هندسی یاتاقان
2. 3 دستیابی به مدل و بحث راجع به آن
4. تجهیزات تست و نتایج آزمایش
1. 4 تجهیزات تست
2. 4 تولید عیب
3. 4 نتایج آزمایش و بحث
5. نتایج
Abstract
1. Introduction
2. Prior work
2.1 The vibration pattern
2.2 Defect size estimation methods
3. The defect size estimation model
3.1 Bearing geometry relationship
3.2 Model derivation and discussions
4. Test equipment and experiment results
4.1 Test equipment
4.2 Defect generation
4.3 Experiment results and discussions
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه