Monitorizarea Stării Rulmenților cu Aplicație în Mecatronică

Domeniu: Mecanică

Conține 4 fișiere: doc, ppt

Pagini : 123 în total

Cuvinte : 19478

Mărime: 3.28MB (arhivat)

Publicat de: Costel Oroș

Puncte necesare: 13

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: S.L. Dr. Viorel Paleu

UNIVERSITATEA TEHNICA „GH. ASACHI” IASI

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

Memoriu justificativ 3
CAPITOLUL 1 5
Semnale. Clasificare. Transformari aplicate semnalelor 5
1.1. Definitia si clasificarea semnalelor 6
1.2. Transformarea in domeniul Z 11
1.3. Functia de transfer digital a unui sistem numeric 12
1.4. Functia de transfer echivalenta 16
1.5. Transformata Fourier Discreta (DFT – Discret Fourier Transform) 17
1.5.1. Definitia transformatei Fourier discrete 17
1.5.2. Frecventa DFT si definitia spectrelor de amplitudini si faze 18
1.5.3. Redundanta Transformatei Fourier Discrete (DFT) 19
1.6.Transformata Fourier rapida (FFT- Fast Fourier Transform) 20
1.7. Inversa Transformatei Fourier Discrete (IDFT) 20
CAPITOLUL 2 22
Vibratii. Caracteristici, Control, Tehnici de prelucrare a semnalului vibroacustic 22
2.1. Caracteristicile vibratiilor 23
2.1.1 Consideraţii generale 23
2.1.2. Vibraţii periodice 24
2.1.3. Vibraţii neperiodice 27
2.1.4. Vibraţii aleatoare 27
2.1.5. Şocuri şi mişcări tranzitorii 30
2.2. Controlul vibratiilor si zgomotului 32
2.2.1. Controlul vibraţiilor 32
2.3. Tehnici de procesare a semnalului 42
2.3.1. Scheme generale pentru procesarea semnalului vibroacustic 42
2.3.2. Traductoare pentru vibraţii 43
2.4. Metode de analiză a semnalului vibroacustic 58
2.4.1. Analiza în domeniul frecvenţă 58
2.4.2. Analiza în domeniul timp 61
2.4.3. Analiza în domeniul amplitudine 62
2.4.4. Analiza prin funcţia de autocorelaţie 62
2.4.5. Analiza CEPSTRUM 63
2.4.6. Funcţia de răspuns în frecvenţă 66
2.4.7. Metoda analizei modale 66
2.5. Tehnica de analiză în frecvenţă a semnalului vibroacustic 70
2.5.1. Analizorul cu filtre discrete 72
2.5.2. Analizorul cu filtru acordabil 72
2.5.3. Analizorul paralel în timp real 72
2.5.4. Analizorul cu compresia timpului 73
2.5.5. Analizorul cu filtre numerice 73
2.5.6. Analizorul FFT 74
2.5.7. Analiza Zoom FFT 77
2.6. Diagnosticarea vibroacustică a rulmenţilor 77
2.6.1. Consideraţii teoretice 77
2.6.2. Achiziţia şi procesarea semnalului vibroacustic al rulmenţilor 80
CAPITOLUL 3 82
Stand experimental. 82
3.1. Testari pe rulmenti din otel si hibrizi (pe standul de turatie ridicata) 83
3.2. Materiale utilizate 83
3.2.1. Rulmenti din otel si hibrizi seria 7206CTAP4 83
3.2.2. Ulei mineral H9 si aditivul polimeric 85
3.3. Instalatia experimentala utilizata la testarea rulmentilor radiali-axiali cu bile din otel si ceramice (hibrizi) 86
3.3.1. Partea mecanica a instalatiei experimentale 88
3.3.2. Descrierea dispozitivului de testat rulmenti radiali-axiali cu bile din otel si ceramice 89
3.3.3. Partea de actionare electrica a instalatiei experimentale 90
3.3.4. Partea de achizitie de date 92
3.3.5. Conditiile de desfasurare ale testarilor pe rulmenti 94
3.4. Masurarea momentului de frecare si a temperaturii de echilibru din rulmentii de turatie inalta - o metoda de apreciere a dinamicii si fiabilitatii rulmentilor 95
3.5. Rezultate numerice si experimentale ale testarilor efectuate pe rulmenti radiali-axilali de turatie ridicata cu bile din otel si nitrura de siliciu 96
Concluzii: 100
Bibliografie: 101

Extras din proiect

Memoriu justificativ

In cadrul fiecarei cercetari desfasurate, indiferent de domeniul la care ne referim, rezultatele obtinute pe cale teoretica sunt fara de valoare practica daca nu sunt confirmate de rezultate experimentale corespunzatoare.

De obicei, pentru validarea imediata a rezultatelor teoretice obtinute se face apel la prezentari comparative ale acestora cu rezulatele teoretice si experimentale obtinute de alti cercetatori, in acelasi domeniu si pe o tema, pe cat posibil, cat mai apropiata de cea in cauza. In scopul confirmarii si punerii in practica a solutiilor obtinute in urma cercetarilor teoretice trebuie desfasurate noi experimente.

Aceste noi experimentari se pot efectua pe masini si standuri deja existente, pe standuri readaptate si imbunatatite, sau pe standuri noi. In functie de disponibilitatile financiare si de dotarea existenta in cadrul unui laborator de cercetare, poate fi adoptata una sau mai multe dintre metodele enumerate mai sus.

Alegerea metodelor de experimentare si a standurilor necesare efectuarii acestor experimentari necesita o trecere in revista a mijloacelor de experimentare existente, a posibilitatilor de modificare si concepere, proiectare si executie a unor dispozitive sau standuri noi.

Fiecare cercetare teoretica are loc, in cele mai multe cazuri, datorita necesitatii stringente de rezolvare a unei probleme practice, problema semnalata de diferite intreprinderi sau agenti comerciali. Prin urmare, rezultatele fiecarei cercetari teoretice trebuie sa-si gaseasca o aplicatie practica imediata.

Confirmarea sau infirmarea rezultatelor teoretice poate fi obtinuta doar prin desfasurarea de experimente. Aceste experimente trebuie sa respecte, cat mai fidel, conditiile reale inregistrate in aplicatiile practice industriale.

In domeniul rulmentilor hibrizi, la nivel mondial, studiile au inceput relativ tarziu, comparativ cu studiile desfasurate in domeniul rulmentilor in totalitate din otel. Exista doar cateva tari in lume specializate in producerea si prelucrarea materialelor ceramice pe baza de nitrura de siliciu, dintre acestea putem enumera: Japonia, USA si Germania.

Din acest motiv, in celelalte tari ale lumii nu s-au desfasurat la scara ampla cercetari privind proiectarea si optimizarea rulmentilor hibrizi. In tarile cu traditie in producerea materialelor ceramice pentru rulmenti, cercetarile cu privire la rulmentii hibrizi au cunoscut o mare amploare in ultimul deceniu.

Conditiile din ce in ce mai severe in care trebuie sa functioneze rulmentii obisnuiti (temperaturi mari, sarcini ridicate, medii corozive, viteze inalte etc.) au condus la aparitia rulmentilor hibrizi, cu elemente fabricate din materiale ceramice, o aplicatie imediata a acestora fiind, spre exemplu, rezemarea arborilor masinilor unelte speciale si industria constructiilor aeronautice.

In tara noastra nu exista inca cercetari efectuate pe aceasta tema, dupa cunostinta autorului acestui studiu. Cercetarile recente privesc, in special, tribologia si modurile de uzare a materialelor multistrat (straturi protectoare de nitrura de titan pe substrat de otel).

In aceste conditii, laboatoarele de cercetare din tara noastra, dezvoltate in scopul desfasurarii de experimente pe rulmenti din otel, nu s-au preocupat, in mod deosebit, de proiectarea si executia echipamentelor necesare efectuarii de testari ale materialelor ceramice.

Tinand cont de cele enumerate, este necesara utilizarea standurilor si aparatelor existente, readaptarea si imbunatatirea acestora, precum si proiectarea unor noi standuri si dispozitive, in vederea testarii materialelor ceramice pentru rulmenti, a rulmentilor hibrizi, a masurarii diferitilor parametri cinematici si dinamici si a aprecierii durabilitatii acestui nou tip de rulment.

CAPITOLUL 1

Semnale. Clasificare. Transformari aplicate semnalelor

1.1. Definitia si clasificarea semnalelor

Semnalul, ca definitie, reprezinta o notiune abstracta, intelegand prin semnal o indicatie, un semn. Putem vorbi de semnal atat in procesele de transmitere a curentului electric sau a caldurii, cat si in procesul de transformare chimica ce are loc la nivelul scoartei cerebrale. Notiunea este comuna, referindu-se la tot ceea ce se poate percepe prin mijloace naturale, mecanice, electronice, etc. Insasi comunicarea interumana se realizeaza prin diferite semnale (vorbirea, miscarea, etc.).

In ingineria sistemelor, semnalele pot purta informatie sau energie, ele pot fi cauza unui eveniment sau consecinta unei actiuni. Relatate la un sistem mecatronic, semnalele reprezinta intrari sau iesiri.

Semnalele pot fi clasificate intr-o gama larga, in functie de forma, amplitudine, durata, etc. Uneori semnalele se pot exprima analitic, alteori doar grafic.

O clasificare amanuntita a semnalelor este realizata de catre Poularikas [2000], dupa cum urmeaza:

1. Clasificarea fenomenologica – bazata pe tipul de evolutie a semnalului:

- Semnale deterministe - semnale ale caror evolutie in timp este previzibila, putand fi descrise de un model matematic. Semnalele deterministe pot fi la randul lor clasificate in semnale periodice, cvasi-periodice si transitorii (neperiodice).

Pentru un semnal periodic x(t), de perioada T, este valabila egalitatea:

. Semnalele cvasi-periodice pot fi descompuse in serii Fourier (reprezinta o combinatie de functii sinusoide). Restul semnalelor deterministe, care nu sunt nici periodice si nici cvasi-periodice sunt semnale tranzitorii, caracterizate prin spectrul Fourier continuu.

- Semnale aleatoare – cu o evolutie ce nu poate fi prezisa (nu pot fi exprimate analitic, pot fi reprezentate doar grafic). In lumea reala, marea majoritate a semnalelor sunt aleatoare (spre exmplu, vorbirea umana).

2. Clasificarea energetica:

- Semnale de energie – cele care au energie finita;

- Semnale de putere – cele care au putere medie finita si energie infinita.