Розробка способів виділення стохастичних полів вібрації технологічних комплексів

The force effects occurring in technological complexes have been studied on the basis of the analysis of technical diagnostics system. Due to the distinction between deterministic and random force effects, there have been proposed various methods to distinguish the vibration of informational diagnostic characteristics in order to ensure prompt and reliable detection of the rapidly developing defects. Reliable diagnostics will make it possible to switch from a system of scheduled preventive repairs to the organization of repairs for the current state, with a decrease in the cost of repairing and rebuilding the units of technological complexes by early detection of the defects emerging in the assembly components.On the basis of analyzing the process of propagation of vibroacoustic waves caused by the power action, there has been developed a mathematical model for the emergence and propagation of elastic waves in sophisticated technological complexes from the places of their origin to the point of observation. There have been suggested kinematic schemes for propagation of low-frequency vibrations, vibrosignals from the brush-collector unit, as well as waves from the inner ring of the bearing. This makes possible to substantiate a mathematical model of the occurrence and propagation of vibroacoustic waves in the parts and units of technological complexes from various sources of vibration.The comparative analysis of the research findings on the real vibration fields and the results of numerical modeling confirms the adequacy of the model to the real process. The article presents the graphs of the temporal realization of signals in the model, the spectra of the realized signals, as well as their autocorrelation functions reflecting the main characteristics of the signals at the measurement point. The findings can be used to diagnose and reduce the cost of repair and restoration of the units in sophisticated technological complexes by early detection of the defects emerging in the assembly parts.На основе анализа систем технической диагностики проведено исследование силовых воздействий, возникающих в технологических комплексах. В связи с разделением силовых воздействий на детерминированные и случайные, предложены различные способы выделения вибрации информационных диагностических характеристик, для обеспечения оперативного и достоверного выявления дефектов, которые быстро развиваются. Достоверная диагностика позволит перейти с системы планово-предупредительных ремонтов на организацию ремонтов по текущему состоянию и снижению затрат на ремонт и восстановление узлов технологических комплексов путем раннего выявления зарождающихся дефектов в узлах.Проанализировав процесс распространения виброакустических волн, обусловленных силовым воздействием, создана математическая модель возникновения и распространения упругих волн в сложных технологических комплексах от мест их возникновения до точки наблюдения. Приведены кинематические схемы распространения низкочастотных вибраций, вибросигналов от щеточно-коллекторного узла, а также волны от внутреннего кольца подшипника. Это позволило обосновать математическую модель возникновения и распространения виброакустических волн в деталях и узлах сложных технологических комплексов от различных источников вибрации.По результатам сравнительного анализа результатов исследования реальных вибрационных полей и результатов численного моделирования подтверждена адекватность модели и реального процесса. Приведены графики временной реализации сигналов в модели, спектры реализованных сигналов, а также их автокорреляционные функции, отражающие основные характеристики сигналов в точке измерения. Полученные результаты могут быть использованы для диагностики и снижения затрат на ремонт и восстановление узлов сложных технологических комплексов путем раннего выявления зарождающихся дефектов в узлахНа основі аналізу систем технічної діагностики проведено дослідження силових впливів, що виникають в технологічних комплексах. У зв’язку з поділом силових впливів на детерміновані та випадкові, запропоновано різні способи виділення вібрації інформаційних діагностичних характеристик, для забезпечення оперативного і достовірного виявлення дефектів, які швидко розвиваються. Достовірна діагностика дозволить перейти з системи планово-попереджувальних ремонтів на організацію ремонтів по поточному стану і зниженню витрат на ремонт і відновлення вузлів технологічних комплексів шляхом раннього виявлення дефектів, що зароджуються у вузлах.Проаналізувавши процес поширення віброакустичних хвиль, зумовлених силовим впливом, створено математичну модель виникнення та поширення пружних хвиль в складних технологічних комплексах від місць їх виникнення до точки спостереження. Наведено кінематичні схеми розповсюдження низькочастотних вібрацій, вібросигналів від щітково-колекторного вузла, а також хвилі від внутрішнього кільця підшипника. Це дало змогу обґрунтувати математичну модель виникнення та поширення віброакустичних хвиль в деталях і вузлах складних технологічних комплексів від різних джерел вібрації.За результатами порівняльного аналізу результатів дослідження реальних вібраційних полів та результатів чисельного моделювання підтверджено адекватність моделі і реального процесу. Наведено графіки часової реалізації сигналів у моделі, спектри реалізованих сигналів, а також їх автокореляційні функції, що відображають основні характеристики сигналів в точці вимірювання. Отримані результати можуть бути використані для технічної діагностики та щодо зниження витрат на ремонт і відновлення вузлів складних технологічних комплексів шляхом раннього виявлення дефектів, що зароджуються у вузла

Розробка способів виділення стохастичних полів вібрації технологічних комплексів

The force effects occurring in technological complexes have been studied on the basis of the analysis of technical diagnostics system. Due to the distinction between deterministic and random force effects, there have been proposed various methods to distinguish the vibration of informational diagnostic characteristics in order to ensure prompt and reliable detection of the rapidly developing defects. Reliable diagnostics will make it possible to switch from a system of scheduled preventive repairs to the organization of repairs for the current state, with a decrease in the cost of repairing and rebuilding the units of technological complexes by early detection of the defects emerging in the assembly components.On the basis of analyzing the process of propagation of vibroacoustic waves caused by the power action, there has been developed a mathematical model for the emergence and propagation of elastic waves in sophisticated technological complexes from the places of their origin to the point of observation. There have been suggested kinematic schemes for propagation of low-frequency vibrations, vibrosignals from the brush-collector unit, as well as waves from the inner ring of the bearing. This makes possible to substantiate a mathematical model of the occurrence and propagation of vibroacoustic waves in the parts and units of technological complexes from various sources of vibration.The comparative analysis of the research findings on the real vibration fields and the results of numerical modeling confirms the adequacy of the model to the real process. The article presents the graphs of the temporal realization of signals in the model, the spectra of the realized signals, as well as their autocorrelation functions reflecting the main characteristics of the signals at the measurement point. The findings can be used to diagnose and reduce the cost of repair and restoration of the units in sophisticated technological complexes by early detection of the defects emerging in the assembly parts.На основе анализа систем технической диагностики проведено исследование силовых воздействий, возникающих в технологических комплексах. В связи с разделением силовых воздействий на детерминированные и случайные, предложены различные способы выделения вибрации информационных диагностических характеристик, для обеспечения оперативного и достоверного выявления дефектов, которые быстро развиваются. Достоверная диагностика позволит перейти с системы планово-предупредительных ремонтов на организацию ремонтов по текущему состоянию и снижению затрат на ремонт и восстановление узлов технологических комплексов путем раннего выявления зарождающихся дефектов в узлах.Проанализировав процесс распространения виброакустических волн, обусловленных силовым воздействием, создана математическая модель возникновения и распространения упругих волн в сложных технологических комплексах от мест их возникновения до точки наблюдения. Приведены кинематические схемы распространения низкочастотных вибраций, вибросигналов от щеточно-коллекторного узла, а также волны от внутреннего кольца подшипника. Это позволило обосновать математическую модель возникновения и распространения виброакустических волн в деталях и узлах сложных технологических комплексов от различных источников вибрации.По результатам сравнительного анализа результатов исследования реальных вибрационных полей и результатов численного моделирования подтверждена адекватность модели и реального процесса. Приведены графики временной реализации сигналов в модели, спектры реализованных сигналов, а также их автокорреляционные функции, отражающие основные характеристики сигналов в точке измерения. Полученные результаты могут быть использованы для диагностики и снижения затрат на ремонт и восстановление узлов сложных технологических комплексов путем раннего выявления зарождающихся дефектов в узлахНа основі аналізу систем технічної діагностики проведено дослідження силових впливів, що виникають в технологічних комплексах. У зв’язку з поділом силових впливів на детерміновані та випадкові, запропоновано різні способи виділення вібрації інформаційних діагностичних характеристик, для забезпечення оперативного і достовірного виявлення дефектів, які швидко розвиваються. Достовірна діагностика дозволить перейти з системи планово-попереджувальних ремонтів на організацію ремонтів по поточному стану і зниженню витрат на ремонт і відновлення вузлів технологічних комплексів шляхом раннього виявлення дефектів, що зароджуються у вузлах.Проаналізувавши процес поширення віброакустичних хвиль, зумовлених силовим впливом, створено математичну модель виникнення та поширення пружних хвиль в складних технологічних комплексах від місць їх виникнення до точки спостереження. Наведено кінематичні схеми розповсюдження низькочастотних вібрацій, вібросигналів від щітково-колекторного вузла, а також хвилі від внутрішнього кільця підшипника. Це дало змогу обґрунтувати математичну модель виникнення та поширення віброакустичних хвиль в деталях і вузлах складних технологічних комплексів від різних джерел вібрації.За результатами порівняльного аналізу результатів дослідження реальних вібраційних полів та результатів чисельного моделювання підтверджено адекватність моделі і реального процесу. Наведено графіки часової реалізації сигналів у моделі, спектри реалізованих сигналів, а також їх автокореляційні функції, що відображають основні характеристики сигналів в точці вимірювання. Отримані результати можуть бути використані для технічної діагностики та щодо зниження витрат на ремонт і відновлення вузлів складних технологічних комплексів шляхом раннього виявлення дефектів, що зароджуються у вузла

Fault Diagnosis of Rolling Bearings Based on EWT and KDEC

This study proposes a novel fault diagnosis method that is based on empirical wavelet transform (EWT) and kernel density estimation classifier (KDEC), which can well diagnose fault type of the rolling element bearings. With the proposed fault diagnosis method, the vibration signal of rolling element bearing was firstly decomposed into a series of F modes by EWT, and the root mean square, kurtosis, and skewness of the F modes were computed and combined into the feature vector. According to the characteristics of kernel density estimation, a classifier based on kernel density estimation and mutual information was proposed. Then, the feature vectors were input into the KDEC for training and testing. The experimental results indicated that the proposed method can effectively identify three different operative conditions of rolling element bearings, and the accuracy rates was higher than support vector machine (SVM) classifier and back-propagation (BP) neural network classifier