Základní diagnostická měření

Transkript

1 TECHNIKU A TECHNOLOGII České vysoké učení technické v Praze, fakulta strojní Horská 3, Praha 2, tel.: , fax: Základní diagnostická měření P.Bach SD-LS-2009

2 2 Pavel Bach Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii Centrum je součástí ČVUT, fakulty strojní v Horské ul. Má pracoviště také na VUT v Brně, TU v Liberci a TU v Plzni Hlavní prostory jsou v přízemí budovy B p.bach@rcmt.cvut.cz

3 3 Činnost Centra v Horské: technická pomoc výrobcům obráběcích strojů Konstrukce, Technologie třískové obrábění, Zkušebna, Výroba unikátních dílců Laserová technologie Pohony

4 4 Zkoušky obráběcích strojů zkoušky během vývoje prototypů, přejímky nových, sériových strojů před expedicí k zákazníkovi nebo u zákazníka po uvedení do chodu, sledování strojů v průběhu jejich používání ve výrobě (udržování kvality výrobků a také optimalizace oprav strojů)

5 5 Norma ISO 230 Měření geometrické přesnosti dle ČSN ISO Stanovení přesnosti nastavení polohy v číslicově řízených osách dle ČSN ISO Měření tepelného chování a teplot dle ČSN ISO Stanovení přesnosti kruhové interpolace dle ČSN ISO Měření akustického tlaku a výkonu dle ČSN ISO Stanovení přesnosti nastavení v diagonálách pracovního prostoru dle ČSN ISO Stanovení přesnosti chodu vřeten za rotace dle ČSN ISO 230-7

6 6 Další zkoušky obráběcích strojů Měření statické tuhosti obráběcích strojů (norma není, bude vyloženo dle měřícího předpisu Zkušební akreditované laboratoře RCMT, MP-01-08) Měření vibrací dle ČSN ISO , ČSN ISO , ČSN ISO a MP (dynamická poddajnost, stabilita obrábění, využití výkonu pohonu vřetena) Diagnostická měření dle ČSN ISO , ČSN ISO , ČSN a MP-05-2.

7 7 Zaměření přednášek a cvičení Základní diagnostická měření Diagnostika a monitoring vřeten Přesnost chodu vřeten za rotace dle ČSN ISO Stabilita obrábění (měření frekvenčních přenosů a zkouška využití instalovaného výkonu pohonu vřetena ladění/optimalizace vřeten) Modální analýza obráběcích strojů (diagnostika rámů - vyhledání dynamicky slabých míst stroje) Termodiagnostika (měření teplotních polí strojů detekce zdrojů tepla termostabilita obráběcího stroje) Přejímací měření hluku obráběcích strojů (ekvivalentní hladina akustického tlaku, hygienické předpisy) Měření označená kurzívou již byla probírána v předmětu MĚŘENÍ

8 8 Zaměření přednášek a cvičení -pokračuje Tribo-diagnostika (diagnostika podle částicové analýzy olejových náplní) Diagnostika ložisek Diagnostika ozubení a převodovek Metody snižování vibrací (bezdemontážní vyvažování a pružné ukládání strojů) Speciální metody měření geometrické přesnosti (artefakty, samocentrovatelné hlavy) Přesnost nastavení polohy v osách při různých posuvových rychlostech Měření označená kurzívou již byla probírána v předmětu MĚŘENÍ

9 9 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Měření házení rotorů Sledování trendů diagnostických veličin

10 10 Diagnostické veličiny Kmity (vynucené), absolutní, relativní, fáze kmitů Otáčky (otáčková frekvence, zubová frekvence) Teplota Hlučnost Výkonnost stroje Stav olejové náplně Elektrické veličiny

11 11 Detekce závad Závada, poškození Diagnostický veličina Nevývahy rotorů Nesouosost hřídelů Poškození valivého ložiska Poškození kluzného ložiska Poškození ozubených kol Mechanická vůle Vady řemenů Vady elektromotorů Kmitavý signál (absolutní, relativní) fáze kmitů ložiskové frekvence Teplota Otáčky Hlučnost Výkonnost Strav olejových náplní Elektrické veličiny

12 TECHNIKU A TECHNOLOGII Základní diagnostická měření 12 Četnost závad obráběcích strojů dynamicky slabý rám ztráta výkonnosti poškození ložisek vřeten kolizí nesprávné seřízení pohonů nevývaha rotorů nesprávná geometrie rámu poškození ložisek vřeten přetížením poškození ložisek vřeten teplem nesprávná montáž valivých ložisek vady řemenic a řemenů nesouosost hřídelů staticky slabý rám házení rotorů a otočných stolů opotřebení ozubení poškození vedení

13 13 Četnost zkoušek obráběcích strojů objednaných v RCMT českými výrobci Dynamika (ztráta výkonnosti, nestabilita obrábění) 100 Seřízení pohonů Měření tepelného pole stroje (termostabilita) Dynamická přesnost 5 osých strojů Geometrická přesnost Statika Hlučnost 10

14 14 Náklady na údržbu ve strojírenství Plán a konstrukce 4% Řízení 5% Obchod 9% Údržba 9% Služby 22% Doprava 7% Výroba 29% Ostatní 3% Administrativa 12%

15 15 Optimální doba pro opravu náklady na opravu v % hodnoty stroje Příliš dlouhý interval mezi měřeními Optimální interval měření Měření zbytečněčasto Předčasná oprava záběh Optimální okamžik opravy bezvadný provoz měsíce od uvedení do provozu Pozdní oprava závada

16 16 Trendování, grafy trendů diagnostických veličin 80 PORUCHA teplota C Rozvoj vady Rozpoznání vady a plán opravy Charakteristická hodnota pro stroj Nutná oprava oprava měsíce provozu od začátku sledování

17 17 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Měření házení rotorů Sledování trendů diagnostických veličin

18 18 Měření otáček, otáčkové a zubové frekvence f o n 60 [Hz], otáčková frekvence f z nz. 60 [Hz], zubová frekvence

19 19 Sada diagnostických přístrojů

20 20 Otáčkoměr

21 21 Označení rotoru před měřením otáček

22 22 Tachosonda = otáčkoměr

23 23 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Měření házení rotorů Sledování trendů diagnostických veličin

24 24 Měření úrovně vibrací 1 T v v 2 () t dt ef T 0 v ef v RMS RMS=Root Mean Square

25 25 Měření úrovně vibrací GRAFY Špičková a efektivní hodnota

26 26 Měření úrovně vibrací konzola vřetena

27 27 Vibrometr firmy ADASH se snímačem V RMS Otáčky Spektra signálů Vyvažuje rotory

28 28 Měření fáze kmitavých signálů Měření dvoukanálové, dvěma snímači Grafy Smysl výchylek

29 29 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření házení rotorů -vřeten Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Sledování trendů diagnostických veličin

30 30 Měření házení rotorů (vřetena, řemenice, el. motory, hřídele )

31 31 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření házení rotorů -vřeten Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Sledování trendů diagnostických veličin

32 32 Měření teplot - soustružnicko-frézovací centrum Nesymetrický ohřev bočních stěn stroje

33 33 Příklad stolu karuselu

34 34 Příklad stolu=vřetena karuselu teplotní pole

35 35 Příklad vřeteníku portálové frézky

36 36

37 37

38 38 Příklad pohonu vodorovného smykadla frézky kuličkový šroub

39 39 Čidla - teploměry Měření házení rotorů (vřetena, řemenice, el. motory, hřídele ) Měřicí ústředna Čidla - výchylky

40 40 Výsledky měření teplot vřetena odporovými čidly

41 41 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření házení rotorů -vřeten Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Sledování trendů diagnostických veličin

42 42 Měření deformací/výchylek a vůlí

43 43 Měření deformací/výchylek a vůlí

44 44 Měření deformací/výchylek a vůlí dynamometr

45 Stojánky a snímače 45 Měření deformací/výchylek a vůlí

46 46 Měření deformací/výchylek a vůlí Registrace deformací

47 49 Obsah protokolu o měření v laboratořích Titulní list Úvod cíle měření, úkol Postup zkoušky a okolnosti měření (metoda měření, použitá měřidla, údaje o stroji), Výsledky (tabulky, grafy, interpretace výsledků, tj. závěry plynoucí z naměřených dat) Nejistoty měření

48 50 Titulní list obsah: Název zkoušky Místo měření Typ stroje Datum zkoušky Použitá metoda (odkaz na normu) Použitá měřidla (název, typ, sériové číslo) Teplota prostředí Postup zkoušky (odkaz na měřicí předpis nebo normu nebo tělo protokolu) Výsledky zkoušky včetně nejistot Kdo měřil data a vypracoval protokol Jméno cvičícího učitele autora protokolu

49 51 Děkuji za pozornost Otázky na: Příště: Vibrodiagnostika Diagnostika a monitoring vřeten Přesnost chodu vřeten za rotace dle ČSN ISO 230-7