شناسایی کرک شفت بر اساس سیگنال های AE و ارتعاش
چکیده
یکی از عیوب و نقایص جدی رخ داده در ماشین آلات دوار، ترک خوردن شفت می باشد. اما، مکان یابی و تعیین عمق ترک، کاری سخت و دشوار می باشد. در این مقاله، از سیگنال انتشار آکوستیک (AE) و پاسخ ارتعاش برای تشخیص ترک و از تبدیل موجک در مورد سیگنال AE برای تجزیه آن به یک سری سیگنال های حوزه زمانی استفاده می شود که هر یک باند فرکانس اکتاوی خاصی را پوشش می دهند. سپس از روش اتحاد بهبود یافته مبتنی بر آستانه و روش همبستگی متقابل ، برای مکانیابی ترک شفت و از روش المان محدود برای ساخت مدل روتور ترک خورده استفاده شده و با مقایسه پاسخ ارتعاش آزمایش و شبیه سازی، عمق ترک شناسایی می گردد. نتایج آزمایش نشان می دهد که سیگنال AE برای مکانیابی ترک شفت ، موثر و راحت بوده و از سیگنال ارتعاش می توان برای تعیین عمق ترک شفت استفاده نمود.
1. مقدمه
یکی از عیوب تکراری و خطرناک در ماشین آلات دوار، ترک شفت می باشد. توسعه ترک می تواند منجر به شکستن شفت گردد که فاجعه ای برای ماشین آلات دوار به حساب آمده و هزینه های اقتصادی زیادی به بار می آورد. تشخیص زودهنگام، به موقع و درست ترک شفت ماشین آلات دوار، بسیار مهم و ضروری بوده و ازآسیب های شدید و تعمیرات گران قیمت اجتناب می ورزد.
در این راستا تحقیقات جامعی روی ارتعاش سیستم روتور ترک خورده انجام شده است. Dimarogonas و همکاران [1] ترک سطح عرضی را به عنوان کشسانی یا الاستیسیته محلی مدلسازی کردند که الاستیسیته کل ساختار ترک خورده مورد نظررا تغییر داده و بین عمق ترک با کاهش فرکانس طبیعی ارتباط برقرار نمود. Dimarogonas و همکاران [2و 3]، همچنین المان محدود ترک خورده Euler-Bernoulli را توسعه و با ماتریس نرمی محلی عمومی با جملات قطری و غیر قطری، اثر کوپلینگ ناشی از ترک را معرفی کردند. Sinou و Lees [4]با استفاده از شیوه حوزه فرکانس/ زمان، پاسخ دینامیکی روتوری با ترک عرضی را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و مولفه های هارمونیک 2X در نیمه فرکانس اول، 3X در یک سوم از فرکانس اول مشاهده گردید.
Abstract
The shaft crack is one of the main serious malfunctions that often occur in rotating machinery. However, it is difficult to locate the crack and determine the depth of the crack. In this paper, the acoustic emission (AE) signal and vibration response are used to diagnose the crack. The wavelet transform is applied to AE signal to decompose into a series of time-domain signals, each of which covers a specific octave frequency band. Then an improved union method based on threshold and cross-correlation method is applied to detect the location of the shaft crack. The finite element method is used to build the model of the cracked rotor, and the crack depth is identified by comparing the vibration response of experiment and simulation. The experimental results show that the AE signal is effective and convenient to locate the shaft crack, and the vibration signal is feasible to determine the depth of shaft crack.
1. Introduction
The shaft crack is a frequent and dangerous fault in rotating machinery. The expanding of crack may lead to the fracture of the shaft, which is a disaster for rotating machinery and causes great economic cost. It is very important and necessary to early detect and diagnose the shaft crack of rotating machinery timely and accurately, avoiding severe damage and expensive repairs.
A comprehensive research has been performed on the vibration of a cracked rotor system. Dimarogonas et al. [1] modeled a transverse surface crack as a local elasticity, which alters the elasticity of the whole cracked structure under consideration and related the crack depth with the decrease of the natural frequency. Dimarogonas et al. [2, 3] also developed a finite cracked Euler – Bernoulli element, and introduced the effect of coupling due to a crack expressed by a general local compliance matrix that had diagonal and non-diagonal terms. Sinou and Lees [4] analyzed the dynamic response of a rotor with transverse crack using the alternate frequency/time domain approach, and 2X harmonic components are observed at one-half of the first frequency, 3X at one-third of the first frequency. Bachschmid and Tanzi [5] presented a method to calculate the breathing behavior of transverse cracks of different types in rotating shafts including the thermal effects. Davies and Mayes [6] studied the effect of a propagating transverse crack on the dynamics of a rotor-bearing system using an experimental spin rig. They concluded that except for very large cracks, the vibration behavior is similar to that of a slotted shaft with additional excitation due to the crack opening and closing.
چکیده
1. مقدمه
2. راه اندازی و برپایی آزمایش
3. مکانیابی ترک با سیگنال AE
1. 3 روش مکانیابی مبتنی برآستانه
2. 3 روش همبستگی متقابل
3. 3 روش اتحاد بهبود یافته
4. 3 مکانیابی ترک
4. شناسایی عمق ترک
1. 4. مدل المان محدود سیستم روتور ترک خورده
2. 4 شناسایی عمق ترک
5. نتایج
Abstract
1. Introduction
2. Experimental set-up
3. Crack location identification by AE signal
3.1. Threshold-based location method
3.2. Cross-correlation method
3.3. The improved union method
3.4. Crack location identification
4. Crack depth identification
4.1. Finite element model of cracked rotor system
4.2. Crack depth identification
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