專利名稱:輪胎均勻性設(shè)備的機(jī)器振動(dòng)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及機(jī)器狀態(tài)測(cè)量領(lǐng)域,更具體地說是涉及一種利用安裝在載荷車輪上的測(cè)力傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)輪胎均勻性設(shè)備的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量的方法。
在充氣輪胎的制造工藝中,流入輪胎模的橡膠或帶束,卷邊,襯套,胎冠,涂膠簾布層等在直徑上微小的差別有時(shí)都將引起成品輪胎的不均勻性。不均勻性達(dá)到一定的程度將在與該輪胎接觸的表面,如路面上引起力的變化,該路面將對(duì)安裝有所述輪胎的汽車產(chǎn)生振動(dòng)和聲波上的干擾。無論產(chǎn)生力變化的起因如何,當(dāng)這種變化超過容許的最大值時(shí),將對(duì)使用這種輪胎的汽車的行駛產(chǎn)生不利的影響。
由上述不均勻性所產(chǎn)生的輪胎的不均勻性的不利的影響,將導(dǎo)致輪胎在路面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),同時(shí)施加在路面上的多種形式的力的波動(dòng)。例如,輪胎的不均勻性,最好是將其描述為輪胎的“不圓度”,這種不均勻性將引起施加在輪胎徑向上或垂直于旋轉(zhuǎn)軸和與路面“非切線”方向的輪胎徑向力的變化。另外,施加在輪胎軸向或平行于旋轉(zhuǎn)軸方向的橫向力將由于錐度過大而增加,該橫向力用非錐形輪胎所引起的橫向力的凈平均值的一半來定義,它將引起輪胎在一個(gè)方向上不斷地拉伸。
對(duì)于不均勻的輪胎,在其轉(zhuǎn)動(dòng)期間,輪胎上的徑向和橫向的力將會(huì)改變。這種在輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)期間徑向和橫向力的變化,通常是由于輪胎圓周或胎面的中心線的鋼性和/或幾何形狀的差別所引起。如果這些差別很小,則當(dāng)所述輪胎安裝在汽車上時(shí),這種徑向和橫向方向力的變化是無關(guān)緊要的,其影響可忽略不記。然而,當(dāng)這種差別超過某一量級(jí)時(shí),這種徑向和橫向力的變化將足以引起汽車行使不平穩(wěn)和/或難于控制的情況。另外,如前所述,錐度過大將使得轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎向一邊拉伸。
因此,以前已經(jīng)有人開發(fā)出修正過度力變的方法,該方法是用諸如磨削工具將輪胎肩部和/或胎面中心區(qū)域的橡膠去掉。大多數(shù)的這種修正方法包括了這樣的步驟,即將胎面標(biāo)記成一系列圓周增量,并隨著這些增量與路面接觸得到一系列表示由輪胎施加的力的測(cè)量結(jié)果。然后對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼并根據(jù)譯碼的結(jié)果所產(chǎn)生的樣式修改臺(tái)面上的橡膠。這些修正方法通常在輪胎均勻性機(jī)器設(shè)備上進(jìn)行,該機(jī)器包括用來使貼靠在自由轉(zhuǎn)動(dòng)的載荷車輪表面的試驗(yàn)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)。在這個(gè)試驗(yàn)裝置中,載荷車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方式與轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎所施加的力有關(guān),并由放置在適當(dāng)位置的測(cè)量裝置來測(cè)量這些力。當(dāng)進(jìn)行試驗(yàn)的輪胎產(chǎn)生的結(jié)果小于可接受結(jié)果時(shí),輪胎肩部和中部凸緣磨削器在測(cè)量設(shè)備所檢測(cè)到不均勻的精確位置上,將輪胎面上少量的橡膠磨掉。隨著輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng),測(cè)量和磨削同時(shí)進(jìn)行。技術(shù)先進(jìn)的輪胎均勻性設(shè)備(TUM),如Akron Standard Co.ofAkron Ohio生產(chǎn)的型號(hào)為D70LTW的設(shè)備的力測(cè)量結(jié)果是由計(jì)算機(jī)譯碼的,并使用計(jì)算機(jī)控制的磨削器將輪胎面上的橡膠去掉。在美國專利第3,739,533號(hào),第3,946,527號(hào),第4,914,869號(hào),和第5,263,284號(hào)中公開了利用這些方法的設(shè)備的例子。
由輪胎均勻性設(shè)備的磨削裝置所產(chǎn)生的任何的振動(dòng)是由其力變測(cè)量元件檢測(cè)的。少量的振動(dòng)是允許的,因?yàn)殡娮訛V波器可消除這種無關(guān)的噪聲。但當(dāng)馬達(dá)軸承磨損或磨削輪損壞或安裝不當(dāng)時(shí),將產(chǎn)生過量的振動(dòng)。這種振動(dòng)被所述力測(cè)量元件檢測(cè)到,這將使得輪胎均勻性設(shè)備在錯(cuò)誤的位置上磨削輪胎面,導(dǎo)致磨削時(shí)試驗(yàn)間過長,處理的輪胎過少,磨削的輪胎碎屑過多。另外,需要檢測(cè)由兩種在頻率和相位上稍有差別的振動(dòng)源,如多個(gè)磨削馬達(dá)所引起的拍頻。
目前,先有的檢測(cè)過量振動(dòng)的方法是使用帶有可移動(dòng)加速度計(jì)的外部振動(dòng)分析儀,技術(shù)人員將該儀器手動(dòng)安裝在輪胎均勻性設(shè)備的不同點(diǎn)上。這種技術(shù)的問題在于設(shè)備成本高,需要數(shù)個(gè)小時(shí)才能完成振動(dòng)分析,輪胎均勻性設(shè)備的綜合停機(jī)時(shí)間開銷大。同時(shí),由于該設(shè)備的故障通常不易察覺,所以,在出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞之前,問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
如上所述,及前面列舉的專利所例示的,對(duì)于修正輪胎不均勻性的努力已經(jīng)作過,并正在繼續(xù)這方面的工作以使其更加有效。然而,在先有技術(shù)中,沒有一個(gè)提出要在安裝輪胎前計(jì)算輪胎均勻性設(shè)備中的額外振動(dòng)量。
本發(fā)明提供一種對(duì)于具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的輪胎均勻性設(shè)備的振動(dòng)分析方法。當(dāng)機(jī)器空轉(zhuǎn)時(shí),測(cè)力傳感器監(jiān)測(cè)輪胎均勻性設(shè)備的振動(dòng)。安裝在載荷車輪上的測(cè)力傳感器產(chǎn)生輸出電壓信號(hào),該信號(hào)被放大,然后通過從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換成為未濾波放大電壓信號(hào)而被計(jì)算機(jī)所采集。利用通常的快速富里埃變換將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成為頻率域表示。計(jì)算機(jī)對(duì)每一個(gè)輪胎均勻性設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)部分計(jì)算代表各組頻率和其幅度的功率頻譜。然后被選頻率組和它們的幅度與被選頻率組的可接受幅度比較。當(dāng)不同頻率的幅度中至少有一個(gè)大于該頻率的可接受幅度時(shí),計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外,功率頻譜還可以檢測(cè)兩個(gè)振動(dòng)源之間的相互作用,這種相互作用產(chǎn)生通常具有低的頻率值的拍頻先有方法和裝置不能提供象本發(fā)明這樣的優(yōu)點(diǎn),即,在不增加功能部件的數(shù)量的情況下,減少操作成本,利用易于得到的材料和普通的元件,通過方法步驟與元器件的一種新的,有用的,不易察覺的結(jié)合而獲得比先有技術(shù)設(shè)備更多的優(yōu)點(diǎn),得到本發(fā)明要達(dá)到的目的。
本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量輪胎均勻性設(shè)備中額外振動(dòng)量的方法。另一個(gè)目的是排除先有技術(shù)方法所存在的問題和限制。從以下的講解和權(quán)利要求書中,將明顯地看到本發(fā)明其他的目的。
根據(jù)以下結(jié)合附圖所做的敘述,本發(fā)明所列舉的實(shí)施例的結(jié)構(gòu),操作,和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見,這里
圖1是根據(jù)本發(fā)明的安裝有輪胎的輪胎均勻性設(shè)備的頂視圖的示意的圖解說明;圖2是輪胎均勻性設(shè)備的載荷車輪的側(cè)視圖的示意的圖解說明,如圖1所示載荷車輪安裝在兩個(gè)測(cè)力傳感器之間,測(cè)力傳感器將其產(chǎn)生的輸出信號(hào)送到與計(jì)算機(jī)連接的電氣信號(hào)調(diào)節(jié)器中;圖3是說明參考本發(fā)明的操作的流程圖;圖4用圖解法說明輪胎均勻性設(shè)備中的橫向測(cè)力傳感器的信號(hào)所產(chǎn)生的功率頻譜,在該圖中磨削組件是不轉(zhuǎn)動(dòng)的;圖5用圖解法說明輪胎均勻性設(shè)備中的橫向測(cè)力傳感器的信號(hào)所產(chǎn)生的功率頻譜,在該圖中磨削組件是轉(zhuǎn)動(dòng)的;圖6用圖解法說明輪胎均勻性設(shè)備中的徑向測(cè)力傳感器的信號(hào)所產(chǎn)生的功率頻譜,在該圖中磨削組件是不轉(zhuǎn)動(dòng)的;圖7用圖解法說明是輪胎均勻性設(shè)備中的徑向測(cè)力傳感器的信號(hào)所產(chǎn)生的功率頻譜,在該圖中磨削組件是轉(zhuǎn)動(dòng)的;參看圖1和圖2,它們例示了一種根據(jù)本發(fā)明的安裝有輪胎12的輪胎均勻性設(shè)備(TUM)10。輪胎12是典型的充氣輪胎,該輪胎的環(huán)形的胎面具有頂部和底部輪肩區(qū)域和位于頂部和底部輪肩區(qū)域之間的中心區(qū)域。輪胎12安裝在輪箍14上,該輪箍固定在輪胎主軸16上,將該輪胎充氣到所需壓力。變速馬達(dá)17,如圖中虛線所示,轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎主軸16和輪箍14。通過載荷車輪18向輪胎12施加負(fù)載,該載荷車輪圍繞穿過其中心的主軸20旋轉(zhuǎn)。在測(cè)試輪胎的不均勻性期間,載荷輪18壓在充氣輪胎上以施加一個(gè)特定的力(例如,600到1900磅)來模擬道路情況。載荷輪18,主軸20,徑向和橫向測(cè)力傳感器36,38組件安裝在軸承座上(圖中未畫出),并可用常規(guī)的裝置,如通過循環(huán)球式連接運(yùn)行的電動(dòng)馬達(dá)使其運(yùn)動(dòng),移動(dòng)載荷輪18使其與輪胎12接合和不接合。肩部磨削器組件24實(shí)際上包括了相同的肩頂部和肩底部磨削器(這里只對(duì)24進(jìn)行說明),該磨削器包括由馬達(dá)推動(dòng)的磨削輪,該輪可獨(dú)立地移向并靠緊輪胎12的肩部區(qū)域。如圖所示,肩頂部磨削器24包括由馬達(dá)28a驅(qū)動(dòng)的磨削輪26a,可用任何常規(guī)裝置,如液壓伺服機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)使該磨削器與輪胎12的肩部接合和不接合。中心磨削器組件30位于距輪12附近,相對(duì)于輪12而言,離開載荷輪18的距離是順時(shí)針大約90°。中心磨削組件30有一個(gè)由馬達(dá)34驅(qū)動(dòng)的磨削輪32,可用任何常規(guī)裝置,如液壓伺服機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)使該磨削輪32與輪胎12的胎面的中心區(qū)域接合和不接合。
如圖2所示,常規(guī)的徑向和橫向測(cè)力傳感器36,38安裝在主軸20上,載荷輪18懸在他們中間。通常,徑向和橫向測(cè)力傳感器36,38分別用來測(cè)量從緊靠著載荷輪18轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎12傳送來的徑向和橫向力。每一個(gè)測(cè)力傳感器36,38上都包括橫向測(cè)力感應(yīng)部件,該部件用來測(cè)量沿與載荷輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向延伸的、由緊靠載荷輪18的輪胎12所施加的橫向力。測(cè)力傳感器36、38同時(shí)還包括徑向測(cè)力感應(yīng)部件,用來測(cè)量在載荷輪18和輪胎12的相交點(diǎn)處,由緊靠載荷輪18的輪胎12,通過所述載荷輪圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸20所施加的徑向力。
測(cè)力傳感器36、38產(chǎn)生與徑向和橫向力幅度成正比的電壓信號(hào),該電壓信號(hào)分別通過線路42和44輸入到電信號(hào)調(diào)節(jié)器40,該調(diào)節(jié)器將測(cè)力傳感器36,38所產(chǎn)生的力測(cè)量電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以輸入并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)45內(nèi)的信號(hào)。該電信號(hào)調(diào)節(jié)器包括徑向頂部和橫向頂部放大器46和48,該放大器各自通過線路44與測(cè)力傳感器38相連,該電信號(hào)調(diào)節(jié)器還包括徑向底部和橫向底部放大器50和52,該放大器各自通過線路42與測(cè)力傳感器36相連,如圖2所示。
徑向頂部和徑向底部放大器46,50輸出的放大了的信號(hào)分別通過線路54和56連接到信號(hào)線58。徑向頂部和徑向底部放大器46,50的組合放大的輸出信號(hào)經(jīng)線路58輸入到抗混疊濾波器60,該濾波器將高頻輸出去掉,即去掉從測(cè)力傳感器36,38來的超過45赫茲的高頻信號(hào),以便放大的測(cè)力傳感器信號(hào)中的高頻成分在模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換中不會(huì)引起混疊。電信號(hào)調(diào)節(jié)器40中還包括低通濾波器62,該濾波器通過線路64與抗混疊濾波器60相連。該低通濾波器62將徑向頂部和徑向底部放大器46,50的混合輸出信號(hào)中的高于16赫茲的信號(hào)衰減,將信號(hào)頻帶限制在輪胎和載荷輪所產(chǎn)生的頻率上。低通濾波器62的輸出信號(hào)通過線路66直接送入計(jì)算機(jī)45。
橫向頂部和橫向底部放大器48和52輸出被放大的電壓信號(hào),這些信號(hào)直接經(jīng)過線路68和70,并在線路72中混合,然后輸入到抗混疊濾波器74以去掉輸出信號(hào)中的高頻成分,即去掉從測(cè)力傳感器36,38來的超過45赫茲的高頻信號(hào),以便被放大的測(cè)力傳感器信號(hào)中的高頻成分在模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換中不會(huì)引起混疊。電信號(hào)調(diào)節(jié)器40中還包括低通濾波器76,該濾波器通過線路78與抗混疊濾波器74相連。低通濾波器76將橫向頂部和橫向底部放大器48,52的混合輸出信號(hào)中高于16赫茲的信號(hào)衰減,將信號(hào)頻帶限制在輪胎和載荷輪所產(chǎn)生的頻率上。低通濾波器76的輸出信號(hào)通過線路80直接送入計(jì)算機(jī)45。
計(jì)算機(jī)45通過其程序來確定輪胎12的錐度,橫向力的量值,徑向偏心度,和徑向力的量值,并控制修正磨削的動(dòng)作。正如在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人Goodyear Tire & Rubber Co.,公司的題目為“修正充氣輪胎錐度,徑向偏心,和力的變化的方法”,系列號(hào)為08/534,809的美國專利申請(qǐng)中所敘述的那樣。該計(jì)算機(jī)與輪肩磨削組件24和中心磨削組件26相連接,根據(jù)需要對(duì)這些磨削組件進(jìn)行定位。
本發(fā)明對(duì)輪胎均勻性設(shè)備10的振動(dòng)進(jìn)行分析,以確定設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)部分故障的存在,并克服引起對(duì)輪胎過渡磨削的誤測(cè)量的問題。詳細(xì)地說,本發(fā)明的目的在于在機(jī)器空轉(zhuǎn)期間使用測(cè)力傳感器36和38測(cè)量輪胎均勻性設(shè)備10的振動(dòng)。在將一個(gè)輪胎從輪胎軸16上卸下并將另一個(gè)輪胎安裝在輪箍14上然后對(duì)其充氣到所需的壓力,這段時(shí)間是輪胎均勻性設(shè)備10的典型的空轉(zhuǎn)時(shí)間。用于測(cè)量輪胎均勻性設(shè)備10的振動(dòng)的測(cè)力傳感器36和38輸出對(duì)應(yīng)該設(shè)備的振動(dòng)的電壓信號(hào)。從測(cè)力傳感器36和38輸出的電壓信號(hào)同樣也與載荷輪18的振動(dòng)有關(guān)。載荷輪18的振動(dòng)主要是由機(jī)器10的振動(dòng)所引起,而機(jī)器1O的振動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)部件如載荷輪主軸20,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輪胎軸16,輪胎磨削組件24和中心磨削組件34所引起。從測(cè)力傳感器36和38輸出的電壓信號(hào)分別通過線路42和44送到電信號(hào)調(diào)節(jié)器40中。詳細(xì)地說,從測(cè)力傳感器36輸出的電壓信號(hào)通過線路42輸入到徑向底部放大器50和橫向底部放大器52,從測(cè)力傳感器38輸出的電壓信號(hào)直接通過線路44輸入到徑向頂部放大器46和橫向頂部放大器48。由橫向頂部放大器48和橫向底部放大器52放大的電壓信號(hào)分別經(jīng)過互連的線路68和70、并通過線路82送到計(jì)算機(jī)45中。來自徑向頂部放大器46和徑向底部放大器50放大的電壓信號(hào)經(jīng)過互連的線路54和56、并通過線路84送到計(jì)算機(jī)45中。徑向和橫向測(cè)力傳感器36和38的電壓信號(hào)以模擬信號(hào)的形式輸入到計(jì)算機(jī)45內(nèi),該信號(hào)對(duì)應(yīng)于預(yù)定時(shí)間內(nèi)所監(jiān)測(cè)到的徑向和橫向力。
計(jì)算機(jī)45在預(yù)定的時(shí)間對(duì)從徑向和橫向測(cè)力傳感器36和38所輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣,并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)。然后,計(jì)算機(jī)45再將數(shù)字量信號(hào)通過普通快速富里埃變換(FFT)程序轉(zhuǎn)換成頻率域表示。如圖4-7所示,計(jì)算機(jī)對(duì)這種頻率域信號(hào)表示進(jìn)行處理,以便計(jì)算出功率譜,即,以赫茲為單位的離散頻率分量與以磅為單位的離散頻率分量的幅度或量值之間的關(guān)系曲線。然后把被選頻率分量與輪胎均勻性設(shè)備10的不同轉(zhuǎn)動(dòng)部件所產(chǎn)生的代表臨界頻率的被選頻率組相比較。被選頻率組的容許的幅度,即代表由按規(guī)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)部件所產(chǎn)生的臨界頻率,被輸入到計(jì)算機(jī)。如果由測(cè)力傳感器36,38輸出的電壓信號(hào)所產(chǎn)生的不同頻率組的幅度,大于與輪胎均勻性設(shè)備的各轉(zhuǎn)動(dòng)部件相對(duì)應(yīng)的被選頻率組的容許幅度,計(jì)算機(jī)則輸出報(bào)警信號(hào)。該報(bào)警信號(hào)表示輪胎均勻性設(shè)備10的轉(zhuǎn)動(dòng)部分有故障。該報(bào)警信號(hào)將輸入到顯示器上或用于啟動(dòng)如燈或鈴,用笛聲報(bào)警的報(bào)警裝置,來通知操作人員輪胎均勻性設(shè)備10的振動(dòng)超出了某一容許的限度水平。引起有害振動(dòng)的輪胎均勻性設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)部件,將如下面所敘述的那樣被隔離。
圖3所顯示的流程圖是分析輪胎均勻性設(shè)備振動(dòng)的程序。首先啟動(dòng)輪胎均勻性設(shè)備10。然后,在設(shè)備空轉(zhuǎn)期間,即當(dāng)輪胎沒有安裝在輪箍14上時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件。接下來,徑向和橫向測(cè)力傳感器36和38監(jiān)視徑向和橫向的受力。然后電信號(hào)調(diào)節(jié)器40放大徑向和橫向測(cè)力傳感器所產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào)。接著,被放大的模擬信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)45。同時(shí),對(duì)應(yīng)于不同轉(zhuǎn)動(dòng)部件的臨界頻率的容許被選頻率組幅度也輸入到計(jì)算機(jī)45內(nèi)。然后計(jì)算機(jī)45進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。該數(shù)字信號(hào)利用常規(guī)FFT程序轉(zhuǎn)換成為頻率域表示。然后計(jì)算機(jī)根據(jù)該頻率域表示計(jì)算不同頻率的幅度的功率譜。接著,把該不同頻率的幅度與對(duì)應(yīng)于不同轉(zhuǎn)動(dòng)部件臨界頻率的容許的被選頻率組幅度相比較。如果不同頻率的幅度大于被選頻率組的容許的幅度,計(jì)算機(jī)則輸出報(bào)警信號(hào)。否則,比較的數(shù)據(jù)將被保存以便將來的分析。
輪胎均勻性設(shè)備10的典型的振動(dòng)部件的例子是通過常規(guī)連接設(shè)備(圖中未畫出)轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎主軸16的同步馬達(dá)17。馬達(dá)17一般以每分鐘1800轉(zhuǎn)(rpm)工作。為了確定該馬達(dá)所產(chǎn)生的臨界頻率,將每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)除以60。則臨界頻率的結(jié)果是每秒鐘30(rpm)轉(zhuǎn)或者30赫茲。因此,如果象功率譜所顯示的,30赫茲的頻率幅度大于由操作規(guī)范建立的由驅(qū)動(dòng)主軸16的馬達(dá)17和連接設(shè)備所產(chǎn)生的臨界頻率的幅度,則表明在輪胎均勻性設(shè)備10中存在某種振動(dòng),該振動(dòng)是由于馬達(dá)17或連接馬達(dá)與主軸16的連接設(shè)備的故障所造成的。參考圖4和圖5,對(duì)應(yīng)于馬達(dá)17的臨界頻率的30赫茲信號(hào)的幅度大約為1.5磅。假設(shè)馬達(dá)17具有關(guān)于臨界頻率的小于2磅的運(yùn)行幅度,按照正常的操作規(guī)范,測(cè)力傳感器36和38徑向部分的功率譜顯示馬達(dá)工作正常,并且計(jì)算機(jī)沒有報(bào)警信號(hào)輸出。功率譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中,或脫機(jī)以備將來需要時(shí)分析。
按照本發(fā)明的另一個(gè)振動(dòng)分析方法的例子與驅(qū)動(dòng)肩部磨削組件24和中心磨削組件34的馬達(dá)有關(guān)。例如,磨削馬達(dá)28a通過皮帶輪27a驅(qū)動(dòng)磨削輪26a。磨削馬達(dá)28a是一個(gè)以3600rpm工作的異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。將該轉(zhuǎn)速除以60得到磨削組件以60rpm工作或其臨界頻率為60赫茲。因此,與前面所討論的方法相同,如果功率譜中60赫茲頻率成分的幅度大于與磨削馬達(dá)28a按其規(guī)范運(yùn)行所產(chǎn)生的振動(dòng)相對(duì)應(yīng)的預(yù)定臨界頻率的幅度,則操作人員將被告之磨削馬達(dá)28a存在問題。如圖4所示,當(dāng)磨削組件不工作時(shí),通過計(jì)算機(jī)45的運(yùn)行,測(cè)力傳感器36和38的徑向部分產(chǎn)生輸出電壓信號(hào),這些信號(hào)構(gòu)成具有小于2磅幅度、大約60赫茲的頻率信號(hào)組。磨削組件24啟動(dòng)和磨削輪轉(zhuǎn)動(dòng)以后,如圖5所示,另外一個(gè)大約60赫茲的頻率信號(hào)組具有大約11.5磅的幅度。假設(shè)在起始運(yùn)行規(guī)范下60赫茲左右的臨界頻率的幅度應(yīng)大約為8磅,圖5中的功率譜表示在60赫茲左右存在振動(dòng),其振動(dòng)幅度大約為3.5磅,高于容許的臨界頻率的幅度。注意如圖6所示,當(dāng)磨削組件不工作時(shí),通過計(jì)算機(jī)45的運(yùn)行,測(cè)力傳感器36和38的橫向部分輸出電壓信號(hào),這些信號(hào)構(gòu)成具有小于2磅幅度,大約60赫茲的頻率信號(hào)組。而當(dāng)磨削組件24啟動(dòng)和磨削輪轉(zhuǎn)動(dòng)以后,如圖7所示,大約60赫茲的頻率信號(hào)組具有大約7磅的幅度。這說明當(dāng)測(cè)力傳感器36和38的一部分,即橫向測(cè)力傳感器部分檢測(cè)出過量的振動(dòng)時(shí),測(cè)力傳感器的另一部分,即在此情況下的徑向測(cè)力傳感器,可能未檢測(cè)出過量的振動(dòng)。
過量的振動(dòng)可能由磨削組件24或34中的一個(gè)所引起。為了確定那個(gè)磨削組件過量振動(dòng)并因此出現(xiàn)故障,在同一時(shí)間只能啟動(dòng)磨削設(shè)備24a,24b或34中的一個(gè)。然后,如上面所述產(chǎn)生功率譜,如果60赫茲頻率附近頻率組的幅度高于操作規(guī)范所確定的幅度,則可推斷出特定的磨削設(shè)備是否有故障。
在另外一個(gè)例子中,驅(qū)動(dòng)皮帶27a或磨削輪26a的故障引起過量的振動(dòng)。磨削輪26a一般以6800rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)應(yīng)于臨界頻率大約為109赫茲。如果功率譜上109赫茲頻率的幅度高于對(duì)應(yīng)于在軸承狀態(tài)良好下,磨削輪正常平衡的規(guī)范的預(yù)定幅度,則表示磨削輪不平衡,磨削輪的軸承故障,或者是外界物質(zhì)卡住了磨石。
如圖4所示,當(dāng)磨削組件不工作時(shí),通過計(jì)算機(jī)的運(yùn)行,測(cè)力傳感器36和38的橫向部分產(chǎn)生輸出電壓信號(hào),這些信號(hào)構(gòu)成具有小于2磅幅度的大約109赫茲頻率信號(hào)組的功率譜。然后,在磨削組件24啟動(dòng)和磨削輪轉(zhuǎn)動(dòng)之后,如圖5所示,109赫茲左右的頻率信號(hào)組其幅度大約為11.5磅。假設(shè)在起始運(yùn)行規(guī)范下109赫茲左右的臨界頻率的幅度應(yīng)大約為4到5磅,圖5中的功率譜表示在109赫茲左右存在振動(dòng),其振動(dòng)幅度大約為6到7磅,高于該頻率的容許的幅度。這個(gè)振動(dòng)可能是由于磨削輪26a,26b(圖中未畫出),或32中的一個(gè)所引起。為了確定磨削組件24或磨削組件34的特定磨削輪振動(dòng)過量并導(dǎo)致故障,在同一時(shí)間只能啟動(dòng)磨削設(shè)備24a,24b或34中的一個(gè)。然后,如上面所述產(chǎn)生功率譜,如果109赫茲附近頻率組的幅度高于操作規(guī)范所規(guī)定的幅度,則可推斷出特定的磨削設(shè)備是否有故障。
如前面所討論的,為分析輪胎均勻性設(shè)備10的振動(dòng),測(cè)力傳感器通常是在設(shè)備10空轉(zhuǎn)期間讀取數(shù)據(jù),即在從輪胎主軸6上卸下一個(gè)輪胎而另一測(cè)試輪胎正在主軸上安裝期間。在空轉(zhuǎn)期間,載荷輪18由于上次與轉(zhuǎn)動(dòng)輪12相接觸仍然轉(zhuǎn)動(dòng)。該載荷輪18正常轉(zhuǎn)速小于60rpm,因此產(chǎn)生小于1赫茲的頻率,并最好是在0.4赫茲到0.8赫茲之間。與上述舉例相同,如功率譜所表示的,如果由載荷輪所產(chǎn)生的頻率的幅度高于預(yù)定幅度,則可能在載荷輪18或安裝軸承上存在故障。在本發(fā)明中,還利用小馬達(dá)來轉(zhuǎn)動(dòng)載荷輪,以得到更高的頻率,同時(shí)也為了檢查不平衡性。
雖然以上結(jié)合輪胎均勻性設(shè)備描述了本發(fā)明,但是,利用測(cè)力傳感器測(cè)量其它設(shè)備的振動(dòng)也屬本發(fā)明的范疇。
顯然,我們已經(jīng)提供了一種根據(jù)本發(fā)明的分析機(jī)器設(shè)備狀態(tài)的方法和裝置,該裝置和方法使用多個(gè)以上所敘述過的轉(zhuǎn)動(dòng)部件,利用這些轉(zhuǎn)動(dòng)部件可達(dá)到本發(fā)明的目的,方法,和優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明,分析機(jī)器設(shè)備振動(dòng)的方法,是使用多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件,包括安裝在載荷輪主軸上的自由轉(zhuǎn)動(dòng)的載荷輪,驅(qū)動(dòng)主軸的馬達(dá),和多個(gè)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)磨削器的馬達(dá),該方法用于確定機(jī)器設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)部件中哪些部件的振動(dòng)幅度高于其運(yùn)行規(guī)范,因此來確定是安裝不正確或者是有部件損壞。測(cè)力傳感器的讀數(shù)也可用來檢測(cè)拍頻的存在,例如由兩個(gè)在頻率和相位上互相之間存在微小差別的磨削馬達(dá)所引起的拍頻。其結(jié)果是一種低頻,一般為2赫茲或更小,為檢測(cè)這種頻率,采樣速率約為每秒10到20次。如果低頻的幅度高于馬達(dá)以其規(guī)范運(yùn)行的預(yù)定幅度,則存在拍頻。在這些情況下,計(jì)算機(jī)可以輸出報(bào)警信號(hào)。
我們已經(jīng)結(jié)合若干實(shí)施例敘述了本發(fā)明,顯然,對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來說,借助于先有技術(shù)將會(huì)明白本發(fā)明的各種替代,修改,和變化。因此,本發(fā)明試圖將所有這些替代,修改和變化包括在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用來分析設(shè)備狀態(tài)的方法,所述設(shè)備具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件,包括安裝在載荷輪主軸上的自由轉(zhuǎn)動(dòng)的載荷輪,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的主軸,和多個(gè)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)磨削器的馬達(dá),所述方法的特征在于下列步驟轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件;利用安裝在所述載荷輪主軸上的測(cè)力傳感器來監(jiān)視由所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的振動(dòng)所產(chǎn)生的徑向和橫向力;將來自所述測(cè)力傳感器的模擬電壓信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中,所述模擬電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)監(jiān)測(cè)的徑向和橫向力;將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào);將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域表示;將所述頻率域的表示轉(zhuǎn)換為代表不同頻率的幅度的功率譜;將所述不同頻率的幅度與被選頻率組的容許的幅度相比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征還在于下列步驟當(dāng)至少有一個(gè)所述不同頻率的幅度大于被選頻率組的至少一個(gè)所述容許的幅度時(shí),所述計(jì)算機(jī)將輸出報(bào)警信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征還在于下列步驟轉(zhuǎn)動(dòng)所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)主軸;以及當(dāng)所述不同頻率其中至少一個(gè)頻率的至少一個(gè)所述幅度大于與所述驅(qū)動(dòng)主軸的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的容許的振動(dòng)等級(jí)相對(duì)應(yīng)的所述被選頻率組中的至少一個(gè)容許的幅度時(shí),所述計(jì)算機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征還在于下列步驟轉(zhuǎn)動(dòng)所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)磨削器中的所述一個(gè)或多個(gè),所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)磨削器具有多個(gè)專用的,并通過一個(gè)專用傳動(dòng)皮帶輪連接到所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)磨削器 中的一個(gè)的馬達(dá);以及當(dāng)所述不同頻率 中至少一個(gè)頻率的至少一個(gè)所述幅度大于與連接到所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)磨削器中一個(gè)的所述專用馬達(dá)相對(duì)應(yīng)的所述被選頻率組中的至少一個(gè)容許的幅度時(shí),所述計(jì)算機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征還在于以下步驟利用安裝在所述載荷輪主軸第一末端的第一徑向和橫向測(cè)力傳感器和安裝在所述載荷輪主軸另一第二末端的第二徑向和橫向測(cè)力傳感器,監(jiān)視由所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件所產(chǎn)生的徑向和橫向力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征還在于下列步驟轉(zhuǎn)動(dòng)所述載荷輪;以及當(dāng)所述不同頻率中至少一個(gè)頻率的至少一個(gè)所述幅度大于與所述載荷輪的頻率相對(duì)應(yīng)的所述被選頻率組中的至少一個(gè)容許的幅度時(shí),所述計(jì)算機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)。
7.利用多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件分析設(shè)備狀態(tài)的方法,其特征在于下列步驟轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件;利用安裝在所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件之一上的測(cè)力傳感器監(jiān)視由所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的振動(dòng)所產(chǎn)生的徑向和橫向力;將來自所述測(cè)力傳感器的模擬量信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中,所述模擬電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)監(jiān)測(cè)的徑向和橫向力;通過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換將所述模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量信號(hào);將所述數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換成為頻率域表示;將所述頻率域表示轉(zhuǎn)換為代表不同頻率的幅度的功率譜;將所述不同頻率的幅度與被選頻率組的容許的幅度相比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法,其特征還在于以下步驟當(dāng)至少有一個(gè)所述不同頻率的幅度大于至少一個(gè)被選頻率組的所述可接受幅度時(shí),從所述計(jì)算機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法,其特征還在于下列步驟轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)或更多的所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件;檢測(cè)由兩個(gè)或更多的所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的相互作用所產(chǎn)生的拍頻。
全文摘要
一種分析具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的輪胎均勻性設(shè)備振動(dòng)的方法,該方法使用從測(cè)力傳感器輸出的信號(hào),在該設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí),輸出電壓信號(hào)然后放大該信號(hào),并以未濾波、放大的電壓信號(hào)形式輸入到計(jì)算機(jī),該信號(hào)被轉(zhuǎn)換成為功率譜并被分選為頻率組,將它們的幅度與設(shè)備的各種轉(zhuǎn)動(dòng)部件所產(chǎn)生頻率的可接受幅度相比較。當(dāng)至少一個(gè)不同頻率的幅度大于設(shè)備不同的轉(zhuǎn)動(dòng)部件所產(chǎn)生頻率中的至少一個(gè)可接受幅度時(shí),計(jì)算機(jī)將輸出報(bào)警信號(hào)。
文檔編號(hào)G01H1/00GK1180163SQ9710294
公開日1998年4月29日 申請(qǐng)日期1997年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月7日
發(fā)明者W·R·杜特, J·M·馬洛尼, C·D·尤哈茲 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司