Способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач

(51)01 13/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Антипенко Григорий Леонидович Антипенко Дмитрий Григорьевич Максименко Алексей Никифорович Моргалик Борис Маркович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач, включающий подведение к ведущему и ведомому зубчатым колесам крутящего момента и момента сопротивления соответственно, отличающийся тем, что задатчиком, связанным с ведущим колесом, генерируют высокочастотный опорный сигнал, считывают датчиками высокочастотный опорный гармонический сигнал от ведущей шестерни и гармонический сигнал зубцовой частоты ведомой шестерни и сопоставляют их путем подсчета количества импульсов опорного сигнала в каждом импульсе ведомой шестерни, их сравнения между собой и выявления импульса ведомой шестерни длительностью, превышающей длительности остальных импульсов, причем по разнице между количеством импульсов опорного сигнала в длительности импульса ведомой шестерни при подведении к ведущему колесу крутящего момента и при подведении к нему тормозного момента определяют величину углового зазора в зацеплении, которая характеризует износ боковых поверхностей зубьев. 9279 1 2007.06.30 Изобретение относится к способам контроля и диагностирования зубчатых зацеплений строительно-дорожных машин, судовых редукторов, коробок передач автомобилей,тракторов и др. и ориентировано на распознавание величин суммарного износа зубьев и шлицев механических передач. Известен способ диагностирования технического состояния трансмиссий транспортных средств, заключающийся в сравнении промежутков времени, за которые коленчатый вал двигателя совершит определенное число оборотов при отключенной трансмиссии и при включенной той или иной передаче и вывешенном ведущем мосте 1. Этот способ позволяет диагностировать трансмиссию в целом, поскольку на величину промежутка времени, в течение которого коленчатый вал двигателя совершает заданное число оборотов, влияет не только состояние зубчатых зацеплений, но и состояние подшипников, сцепления, шлицевых соединений, условий смазки и др. Поэтому данный способ не позволяет судить о величинах износа зубчатых зацеплений трансмиссии. Известен также способ диагностирования зубчатых редукторов, заключающийся в том, что в качестве диагностического параметра измеряют случайную составляющую интервала времени между полным оборотом ведущего и ведомого сопряженных зубчатых колес, получаемую с помощью оптических конечных выключателей, установленных на ведомых и ведущих колесах редуктора, формируют однородный статистический массив указанного диагностического параметра, строят гистограмму распределения и по ее форме делают вывод о состоянии каждой пары сопряженных зубчатых колес 2. Этот способ позволяет судить о наличии дефектов, вызывающих кинематическую неравномерность вращения зубчатых колес, однако не позволяет оценить величины бокового зазора зубьев,связанного с их износом. Кроме того, достаточно сложен и трудоемок сам алгоритм определения дефекта. Известны и другие способы и устройства для диагностирования трансмиссий 3, однако они не позволяют выявлять конкретные технические дефекты зубчатых зацеплений трансмиссий. А недостаточная точность оценки технического состояния узлов трансмиссий обусловлена не только несовершенством способов диагностирования, но и громадным разнообразием конструкций и модификаций трансмиссий, высокой плотностью их компоновки и сложностью доступа к диагностическим местам. Кроме того, известные диагностические способы и устройства не позволяют однозначно локализовать разнообразные по своей технической природе дефекты, определить их характер и уровень опасности для дальнейшей эксплуатации автомобиля или механизма без ремонта или регулирования, а также выявить и документально зафиксировать динамику развития дефектов данного конкретного автомобиля или механизма. Основная техническая проблема состоит в том, что известные относительно простые и широкодоступные способы и устройства для диагностирования технического состояния трансмиссий обычно узко специализированы по видам диагностируемых дефектов и маркам автомобилей, а универсальные диагностические стенды чрезмерно дороги, технически сложны в изготовлении и эксплуатации и труднодоступны для большинства пользователей. В то же время ужесточение требований к снижению стоимости и увеличению скорости диагностирования при одновременном повышении уровня сервисного обслуживания и обеспечения технической надежности техники и соответственно технической оснащенности центров диагностики и ремонта требует относительно простых в изготовлении и использованииуниверсальных средств диагностики, пригодных для самых разнообразных марок автомобилей и другой техники и позволяющих не только дешево, быстро и точно выявлять наличие и характер дефектов, но и определять тенденции их развития и необходимость регулирования или ремонта отдельных узлов. Целью изобретения является создание способа диагностирования и простой в изготовлении и эксплуатации информативной универсальной системы диагностики, позволяющей выполнить контроль технического состояния трансмиссий любых машин без их разборки 2 9279 1 2007.06.30 при одновременной возможности однозначной локализации дефекта, точно определить их месторасположение, характер и уровень их опасности для дальнейшей эксплуатации, а также выявить и зафиксировать динамику развития дефектов. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении достоверной информации о величине износа боковых поверхностей зубьев, шлицевых и шпоночных соединений. Способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач, включающий подведение к ведущему и ведомому зубчатым колесам крутящего момента и момента сопротивления соответственно, отличающийся тем, что задатчиком, связанным с ведущим колесом, генерируют высокочастотный опорный сигнал, считывают датчиками высокочастотный опорный гармонический сигнал от ведущей шестерни и гармонический сигнал зубцовой частоты ведомой шестерни и сопоставляют их путем подсчета количества импульсов опорного сигнала в каждом импульсе ведомой шестерни, их сравнения между собой и выявления импульса ведомой шестерни длительностью, отличающейся от длительности остальных импульсов, причем по разнице между количеством импульсов опорного сигнала в длительности импульса ведомой шестерни при подведении к ведущему колесу крутящего момента и при подведении к нему тормозного момента определяют величину углового зазора в зацеплении, которая характеризует износ боковых поверхностей зубьев. Таким образом, величина углового зазора в зубчатом зацеплении определяется по наибольшей разности интервалов времени прохождения зубьев ведомой шестерни относительно неподвижных датчиков, найденного по количеству импульсов высокочастотного опорного сигнала при тестовом воздействии на передачу, направленном на выбор зазоров одного, а затем противоположного направления, и сравнения его с допустимым. Предлагаемый способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач поясняется чертежом. На фиг. 1 изображена схема диагностирования зубчатых зацеплений механических передач, а на фиг. 2 - схема выявления величины бокового износа зубьев. Для диагностирования зубчатых зацеплений ведущей шестерни 1 и ведомой 2, к которым соответственно подведен крутящий момент Мд и момент сопротивления Мс, вращающихся с угловыми скоростями 1 и 2, с ведущим колесом 1 связан задатчик высокочастотного опорного сигнала, представляющий собой зубчатый венец 3 с числом зубьев, существенно превышающим число зубьев ведущей шестерни 1, например зубчатый венец маховика двигателя, и датчик 4 (например индукционный), считывающий с ведущего вала (зубчатый венец 3) высокочастотный опорный сигнал 6. У зубчатого венца ведомой шестерни 2 установлен аналогичный датчик 5, считывающий импульсы зубцовой частоты 7 ведомой шестерни 2. Опорный сигнал 6 от ведущего вала (зубчатый венец 3) и сигнал зубцовой частоты 7 с ведомой шестерни 2 поступают в электронный блок 8 для сопоставления их между собой. Принцип определения величин углового зазора в зубчатом зацеплении при использовании предлагаемого способа диагностирования зубчатых передач поясняется на фиг. 2. В электронный блок 8 поступают высокочастотный гармонический сигнал от датчика 4 на фиг. 1 (опорный сигнал 1 на фиг. 2) и гармонический сигнал зубцовой частоты от датчика 5, связанного с ведомой шестерней 2, для удобства преобразованные в прямоугольные импульсы 2 (фиг. 2). В такте Т 1 по переднему фронту импульса 2 запускается счетчик импульсов опорного сигнала СЧ 1 и останавливается по завершении такта Т 1. В следующем такте Т 2 запускается другой счетчик СЧ 2, и по окончании такта счетчики сравниваются между собой и с заданным предельным отклонением числа импульсов опорного сигнала на каждом такте Т, заложенных в программе. Если числа импульсов на счетчиках одинаковы, то первый счетчик обнуляется и вновь вступает в работу на такте Т 3. Если на этом такте в зубчатом зацеплении выбирается зазор(фиг. 2), то изменится мгновенное 3 9279 1 2007.06.30 значение передаточного числа в зацеплении, а следовательно, и длительность периода Т 3 сигнала зубцовой частоты по отношению к опорному сигналу. Следовательно, количество импульсов опорного сигнала в такте Т 3 будет больше, чем в такте Т 2, что и будет отражено счетчиком СЧ 1. Если количество импульсов счетчика СЧ 1 будет превышать допустимое, выдается сообщение о предельном боковом износе зубьев колес на блок индикации 9. Предложенный способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач позволяет в количественной форме путем прямого измерения оценить степень износа боковых поверхностей зубьев по величине суммарного углового зазора в зацеплении, а по его приросту за определенный промежуток времени, при известном предельно допустимом угловом зазоре, можно прогнозировать остаточный ресурс механической передачи. При этом не требуется дорогостоящей аппаратуры, а глубина и точность диагностирования определяется в основном не аппаратными, а программными средствами. Источники информации 1. Патент РФ 20559218, МПК 01 М 17/00 // БИ 12. 2. Патент РФ 2035714, МПК 01 М 15/00 // БИ 14. 3. Патент РФ 2165605, МПК 01 М 15/00 // БИ 11. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4