Tool wear condition monitoring using time

(1)

یشهوژپ یملع همانهام

یسدنهم کیناکم

سردم

mme.modares.ac.ir

پ هدافتسا اب یرادرب هدارب رازبا شیاس تیعضو شیا زا

نامز یا هیشاح لارگتنا -

سناکرف

لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس

شناد یدهم یلیلخ لیلخ ،

1

2

*

1 -

رایداتسا

،

،کیناکم یسدنهم زکرم

نیوزق ،ارهز نیئوب ،ارهز نیئوب یسدنهم و ینف یلاع شزومآ

2 -

،رایشناد یسدنهم

،کیناکم هاگشناد

،دنجریب دنجریب

،دنجریب قودنص یتسپ 3179 [email protected] ،

هلاقم تاعلاطا هدیکچ

لماک یشهوژپ هلاقم :تفایرد 09 دادرخ 7939

:شریذپ 29 ریت 7939

:تیاس رد هئارا 71 نابآ 7939 مهم لماوع زا یکی یشرب رازبا تیعضو شیاپ

رد رازبا تیعضو شیاپ یارب یفلتخم یاهشور .دشاب یم یرادرب هدارب دنیآرف رد

تسم ریغ یاهشور زا یکی روتوم نایرج یریگ هزادنا .تسا هتفرگ رارق هافتسا دروم یراکشارت رازبا شیاس تیعضو شیاپ رد میق

یم ضو شیاپ یاهشور ریاس اب هسیاقم رد روتوم نایرج یریگ هزادنا شور تیزم .دشاب داجیا مدع و نآ روسنس نییاپ هنیزه ،رازبا تیع

یسررب نایرج یکینومراه یاه هصخشم رب رازبا تسکش و شیاس ریثات هلاقم نیا رد .دشاب یم یرادرب هدارب دنیآرف رد للاتخا نامز یا هیشاح لارگتنا ساسا رب یشور تیاهن رد و هدیدرگ -

ادنا تهج یبوانت نایرج لدنیپسا روتوم نایرج سناکرف ریغ یریگ هز

اب یورشیپ یاتسار رد رازبا تاشاعترا ،یداهنشیپ متسیس ییامزآ یتسار روظنم هب .تسا هدیدرگ هئارا رازبا تسکش و شیاس میقتسم و رازبا شیاس میقتسم یریگ هزادنا تهج ییانیب متسیس زا و هدش یریگ هزادنا رازبا هندب یور رب هدش بصن جنس باتش زا هدافتسا تیعضو یبایدر دروم فلتخم یاهترسنیا و داوم یور رب یداهنشیپ متسیس .تسا هدش هدافتسا راک هعطق حطس تفاب یور زا رازبا

دشاب یم هافتسا لباق یلمع یاهدربراک رد یبسانم تقد اب یداهنشیپ متسیس داد ناشن جیاتن و تفرگ رارق شیامزآ .

:ناگژاو دیلک شیاپ تیعضو

شیاس رازبا

نایرج روتوم

ارگتنا ل هیشاح یا نامز - سناکرف

Tool wear condition monitoring using time-frequency marginal integral of motor current signal

Mehdi Danesh¹, Khalil Khalili^2*

1- Buein Zahra Technical University, Buein Zahra, Ghazvin, Iran

2- Department of Mechanical Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran

*P.O.B. 9713 Birjand, Iran, [email protected]

ARTICLE INFORMATION ABSTRACT

Original Research Paper Received 24 May 2014 Accepted 14 July 2014

Available Online 08 November 2014

The condition of a cutting tool is an important factor in any metal cutting process. Several different methods have been developed to monitor the condition of tools in turning. Motor current measurement is one of the indirect tool wear monitoring methods in machining processes. The advantage of motor current measurement method over other methods for detecting malfunctions in the cutting process is that the measuring system has an acceptable cost and the measurement apparatus does not disturb the machining process. In this paper, the effect of tool wear and tool breakage on the harmonics of the AC spindle motor is investigated. Finally, a method based on time-frequency marginal integral of current signal is proposed for indirect measurement of tool wear in turning. In order to validate the proposed tool monitoring system, an accelerometer was attached to the shank of the cutting tool to measure vibrations resulting from tool wear in feed direction. A vision system was also used to measure tool wear and also traces tool state by observing the surface texture of the workpiece. Performance of the proposed system was validated against different experiments. The results showed improved robustness of the proposed system with high potential for practical application in detecting tool wear.

Keywords:

Tool Wear Condition Monitoring Motor Current

Time-Frequency Marginal Integral

1 - همدقم یراکنیشام رد مهم تاعوضوم زا رازبا رمع یم

هدنهد ناشن رازبا رمع .دشاب

تسا رازبا دیفم و رثؤم رمع ات شرب عورش هظحل زا ،نامز تدم بسح رب هک

یم صخشم یگداتفا راک زا رایعم یور زا هک ینایاپ هطقن كی نایب دوش

یم رگا .ددرگ نآ دیفم رمع زا دعب رازبا ضیوعت

زا راک هعطق تسا نکمم ،دوشن

هب بیسآ بجوم دوخ نیا هک دنکشب رازبا هکنیا ای و دوش جراخ زاجم سنارلت رمع هب ندیسر زا لبق رازبا رگا رگید فرط زا .دوش یم رازبا نیشام و هعطق

اوخ هفاضا یراکنیشام هب یرورض ریغ یا هنیزه دوش ضیوعت نآ یعقاو .دش ده

طیحم رد رهام یاهروتارپا طسوت رازبا تیعضو شیاپ یتنس تخاس یاه اب

هدافتسا یبایزرا روظنم هب رازبا حطس زا رمتسم یمشچ یسرزاب و هبرجت زا

یم هدافتسا رازبا تیعضو یم ماجنا دننک

،ناسنا طسوت رازبا تیعضو شیاپ .دوش

هاطخ نیا .دشاب یم زین اطخ یاراد یدراوم رد و نارگ بجوم دناوت یم ا

[ Downloaded from mme.modares.ac.ir on 2023-09-29 ]

(2)

ربانب .دوش رازبا نیشام و هعطق هب یهجوت لباق بیسآ ا

یمتسیس هب زاین نی

یم لااب نانیمطا تیلباق اب رازبا شیاس تیعضو شیاپ تهج كینکت .دشاب

یاه

شور و میقتسم یاه شور یلصا هتسد ود هب رازبا تیعضو شیاپ ریغ یاه

یم میسقت میقتسم شور .دنوش

نآ میقتسم یاه هک دنتسه ییاه

یتارثا هب هک

یم داجیا رازبا شیاس طسوت میقتسم روط یم لیلحت ار دنوش

دننک ( دننام

نم هدهاشم ط هزادنا و نیشام ییانیب زا هدافتسا اب شیاس هق تارییغت یریگ

راک هعطق یداعبا .)

شور شور میقتسم ریغ یاه هزادنا ساسا رب ییاه

یریگ

ن ناونع هب هک دنتسه ییاهرتماراپ یم رییغت رازبا شیاس یعرف هجیت

دننک

( دننام

،روتوم نایرجو ناوت تاشاعترا

نیح رد اهورین و یراکنیشام

])

[1 . رد

طابترا یورشیپ یورین ًاصوصخ یرادرب هدارب یاهورین ،یراکنیشام دنیآرف رب هدش ماجنا تاقیقحت زا یرایسب رد .دنراد رازبا دازآ حطس شیاس اب یکیدزن تیعضو شیاپ یور هزادنا زا هدافتسا رازبا شیاس

یرادرب هدارب یاهورین یریگ

یارب رتمومانید زا هدافتسا اما .تسا هدش داهنشیپ رازبا شیاس دروآرب یارب هزادنا زاین نیا رب هولاع و تسا ییلااب هنیزه یاراد یراکنیشام یاهورین یریگ

ازفا نیشام ریگ رازبا تمسق رد یفاضا یبناج هلیسو كی بصن هب .دشاب یم ر

نآ دربراک ،ورین یاهروسنس یلااب هنیزه هنیزه هک( یلمع یاهدربراک رد اه

یم یلصا کلام اهنآ رد رازبا تیعضو شیاپ متسیس یم هفرص ان ار )دشاب

.دزاس

هدافتسا اب یشرب یورین دروآرب یور رب یفلتخم تاعلاطم لکشم نیا عفر یارب رازفا نیشام روتوم نایرج یاه لانگیس زا تاقیقحت نیا جیاتن تسا هدش ماجنا

دوجو روتوم نایرج و یشرب یاهورین نیب یبوخ یگتسبمه تسا هداد ناشن یم نآ هجیتن رد هک دراد دز نیمخت ار رازبا شیاس ناوت

1]

نیا رب هولاع .[

رازبا تیعضو شیاپ تهج روتوم نایرج و ناوت زا هدافتسا یاراد

نیا تیزم

آ یریگ هزادنا لیاسو هک تسا یمن لتخم ار یراکنیشام دنیآرف ن

]دنک

[3 و

یم یتح لرتنک رد ار نآ ناوت نیشام

یرتویپماک یددع لرتنک یاه تروص هب

دروآ رد هچراپکی 4]

شیامزآ جیاتن .[

رد شناراکمه و نانم یرادرب هدارب یاه

و شیاس شیازفا اب داد ناشن یراکخاروس و یراکزرف ،یراکشارت یاهدنیآرف قم رازبا تسکش یم شیازفا یورشیپ و لدنیپسا روتوم نایرج راد

دبای 5]

.[

ینراقتمان شناراکمه و اکساک ناونع هب ار روتوم لدنیپسا نایرج لانگیس رد1

دندومن یفرعم رازبا شیاس دروآرب تهج یصخاش 6]

وسنولآ و وداگلاس .[

لانگیس زا یبیکرت كی هئارا روظنم هب ار یورشیپ روتوم نایرج و ادص یاه

دنداد رارق هدافتسا دروم یدربراک و هنیزه مک تیعضو شیاپ متسیس 7]

.[

رظن رد رازبا یورشیپ و روتوم نایرج زا یعبات ناوت یم ار رازبا یورشیپ یورین (هطبار(تفرگ 1

] ))

[8 :

( 1 ) )

,

( _r

f I f

F 

نآ رد هک ΔI

،هدش یریگ هزادنا یلک نایرج نیب فلاتخا روتوم نایرج(I

و )یورشیپ

I0

رادقم .دشاب یم راب نودب نایرج ردI

یریگ هزادنا دنیآرف نیح

رادقم و هدش

I0

یورشیپ خرن زا یعبات

fr

( هطبار وسنولآ و وداگلاس .دشاب یم

1 )

یارب ار

I0

:دنومن داهنشیپ ( 1 )

3378 . 0 0007 .

00 f_r

I

نایرج لانگیس سناکرف اب یطخ یا هطبار یورشیپ خرن نیا رب هولاعو (هطبار(دراد 3 :))

( 3 )

f 3488 . 0 f_r 

لانگیس زا ادص لانگیس یاج هب یرگید راک رد شناراکمه و وداگلاس ( طباور یاج هب و هدومن هدافتسا تاشاعترا 1

( و ) 3 یعونصم یبصع هکبش زا )

یورشیپ یورین هبساحم تهج رادقم .دندومن هدافتسا رازبا شیاس تیاهن رد و

1- Maximum Asymmetry

یدورو ناونع هب یورشیپ خرن و دنیآرف نیح رد نایرج ،راب نودب نایرج و اه

دوب هدش هتفرگ رظن رد یجورخ ناونع هب یورشیپ یورین رادقم 1]

هبگندگوا .[

هدافتسا اب ینورکیم یراکزرف رازبا تیعضو شیاپ یریذپناکما شناراکمه و لانگیس نآ جیاتن .دنداد رارق یسررب دروم ار نایرج یاه شیازفا اب داد ناشن اه

یورشیپ یاهروتوم و لدنیپسا روتوم نایرج رازبا شیاس و یراکنیشام نامز یم شیازفا رد داد ناشن زین سناکرف هزوح رد لانگیس لیلحت جیاتن .دبای

دبای یم شیازفا سناکرف تدش رادقم یصخشم سناکرف 9]

رتشیب .[

تاقیقحت

نییاپ رتلیف لامعا ساسا رب ،رازبا شیاس تیعضو شیاپ یور رب هدش ماجنا یم لانگیس لیلحت سپس و رذگ تاعلاطا فذح بجوم رما نیا هک دشاب

رضاح هلاقم رد .دوش یم یبوانت نایرج یاهروتوم رد اه كینومراه هب طوبرم وتوم نایرج لانگیس لکش رییغت رب رازبا تسکش و شیاس ریثأت رد لدنیپسا ر

كینومراه رییغت رثا لارگتنا ساسا رب یشور سپس هدیدرگ یسررب نایرج یاه

نامز یا هیشاح -

لیدبت ادتبا یداهنشیپ شور رد .تسا هدیدرگ هئارا سناکرف

هاتوک نامز هیروف 1

هراگن فیط جارختسا زا سپ و هدش هبساحم لانگیس

نامز - نامز یا هیشاح لارگتنا ،سناکرف -

گیس سناکرف هبساحم نایرج لان

زا لبق( راب نودب تلاح اب یرادرب هدارب نیح رد رادقم نیا فلاتخا زا و هدش هصخشم )راک هعطق اب رازبا یریگرد هدمآ تسدب لااب نانیمطا تیلباق اب یا

شیامزآ جیاتن .تسا ترسنیا و داوم یور رب هدش ماجنا یاه

هتفر راک هب یاه

تسکش و شیاس شیازفا اب داد ناشن یم شیازفا یداهنشیپ هصخشم ،رازبا

.دبای ۲ - رازبا رمع یریگ هزادنا

هزادنا یارب درادناتسا قبط رازبا رمع یریگ وزیا

كت رازبا كی زا یراکشارت هبل

یم هدافتسا لحم ساسارب ،رازبا شیاسرف قطانم عاونا شور نیا رد .دوش

ییاه

نآ هب رازبا هک ت اه

أ یم ریث شیاس هیحان ود هب ،دراذگ دازآ حطس

شیاس و3

هدارب حطس 4

یم یدنب میسقت ]دنوش

[11 . لکش رد 1 ناشن هقطنم ود نیا

.تسا هدش هداد لکش رد 1 .تسا هدش هداد ناشن اهترسنیا هبل یور شیاس یلصا قطانم

A( ( ،هدارب حطس ) ( ،ورشیپ دازآ حطس )B

( و ورسپ دازآ حطس )C

کون عاعش )D

.دشای یم

لکش 1 رازبا شیاسرف و هدارب حطس رد

دازآ

لکش ۲ اهترسنیا یور شیاس قطانم 11]

[

2- Short-Time Fourier Transform

3- Flank wear 4- Crater wear

(3)

۲ - 1 - هدارب حطس رد شیاس

تعرس رد هدارب حطس رد شیاس ،رازبا رمع هدننک نییعت لماع لااب یشرب یاه

یم یور موادم تروصب هدارب تکرح ، یرادرب هدارب ماگنه هک ییاجنآ زا .دشاب

تارذ زا یرادقم اذل دراد دوجو هدارب حطس زا تکرح نیا رثا رد هدارب حطس

یم ادج رازبا یور هرفح لیکشت نآ هجیتن هک دنوش

شیاسرف لادوگ مان هب یا

یم رمع رایعم شیاسرف لادوگ قمع .دشاب یدیبراک یاهرازبا یارب رازبا

یم .دشاب

۲ - ۲ - رازبا یرانک ای دازآ حطس رد شیاس هدش هدیشارت هزات حطس نیب ،رازبا دازآ حطس رد نوچ مئاد سامت حطس نیا و

نیا رادقم هک هدومن شیاس هب عورش کاکطصا رثا رد رازبا اذل ،دراد دوجو یم نییاپ یشرب یاهتعرس رد رازبا رمع مهم یاهرایعم زا یکی شیاس .دشاب

لکش رد 3 هدش هداد ناشن نامز بسح رب دازآ حطس رد رازبا شیاس رادومن

.تسا ینحنم نیا رد هدهاشم هیحان هس اه

یم :دوش

هیحان .تسا شیاس یادتبا هیحان :I

هیحان یم ادیپ همادا تخاونکی خرن اب شیاسرف هیحان نیا رد : II .دنک

هیحان یم شیازفا باتش اب و تعرس هب شیاسرف هیحان نیا رد :III .دبای

ناوت شیازفا ،لااب یشرب یاهورین اب هارمه هیحان نیا رد رازبا شیاس رد باتش یفرصم نایرج و یتسیاب هک تسا هارمه دیدش تاشاعترا و دایز یامد ،روتوم

.تسکش دهاوخ تروص نیا ریغ رد ،ددرگ زیت ای و ضیوعت رتعیرس هچ ره رازبا ۳ - یبرجت تامیظنت

شیامزآ نا یت شارت نیشام طسوت یرادرب هدارب یاه 51

زا هدافتسا اب و ید

ترسنیا رب تمرس و راد ششوپ دیابراک سنج زا ییاه سنجزا یتاعطق یور

تخس دلاوف و نبرک مک دلاوف روظنم هب .تسا هدش ماجنا هدش یراک

هزادنا

روتوم نایرج یریگ ،

هکولف عون زا نایرج لدبم زا 811

یآ - 611 هدافتسا

لکش( تسا هدش 4

.) یرادرب هداد متسیس زا هدافتسا اب روتوم نایرج لانگیس

كتنودا 47141

خرن اب 4111 هیناث رد هنومن زا هدافتسا اب و هدش یرادرب هنومن

همانرب هدش ماجنا یسیون ویو بل رازفا مرن رد

تسا هدش شزادرپ .

روظنم هب

باتش زا هدافتسا اب یورشیپ یاتسار رد رازبا تاشاعترا ،جیاتن یجنسرابتعا تست لابولگ جنس

1

یا یپ 98 .تسا هدش یریگ هزادنا هزادنا روظنم هب

یریگ

نینچمه و رازبا شیاس راک هعطق حطس یور زا رازبا تسکش و شیاس یبایدر

زیاسنیا لاتیجید پوکسورکیم زا .تسا هدش ماجنا3

لکش ۳ نامز بسح رب رازبا شیاس ینحنم 11]

[

1- Advantech

2- Global Test 3- Insize

لکش 4 یبرجت یاهشیامزآ رد هتفر راک هب تازیهجت

4 - روتوم نایرج یریگ هزادنا زا هافتسا اب رازبا شیاس تیعضو شیاپ

لکش( دیریگب رظن رد ار راب و یبوانت نایرج عبنم اب تردق متسیس كی 5

.)

نیا تلع .دراذگ یم ریثات متسیس تردق تیفیک رب هدش لامعا راب عون لصاح نایرج جوم لکش رما ًاتاذ یطخ یاهراب .دشاب یم هدش لامعا راب عون زا

نآ جوم لکش هجیتن رد و دنشاب یم یسونسیس ینایرج یاراد یاراد اه

یمن جاجوعا لکش( دشاب

6 .) یم میسرت ار ینایرج یطخ ریغ یاهراب هک دننک

لکش( تسین یسونیس ًلاماک 7

هب تبسن نایرج جوم لکش هک ییاجنآ زا .)

یاراد یسونیس جوم جاجوعا ،دشاب یم فارحنا

ییاه نایرج جوم لکش رد

.دوش یم داجیا

لکش 5 عبنم اب تردق متسیس یکیرتکلا راب وAC

13] [

لکش 6 لآ هدیا یسونیس جوم لکش 13]

[

یرادرب هدارب نامز

رازبا شیاس تخاونکی گنهآ اب شیاس شیاس

عیرس شیاس

هیلوا

عبنم راب

نایرج جوم لکش

نامز

(4)

لکش 7 جاجوعا یاراد جوم لکش 13]

[

لکش رد هک روطنامه 7

روط هب جوم لکش جاجوعا دوش یم هدهاشم

هب یطبر عوضوم نیا عقاو رد .دهد یم رییغت ار یسونیس لکش یرثوم جوم لکش بیکرت زا یشان هکلب درادن یلصا جوم یگدیچیپ كینومراه یاه

اه

كینومراه .دشاب یم یسناکرف یاراد اه

یلصا سناکرف حیحص براضم اب ییاه

جوم لکش یم یلصا سناکرف اب جوم لکش یارب لاثم ناونع هب .دشاب 51

زتره

هفلوم نیمجنپ و نیمراهچ ،نیموس ،نیمود بیترت هب كینومراه یاه

111

،زتره 151 ،زتره 111 و زتره 151 یم زتره جاجوعا نیا رب انب .دشاب

جوم لکش فارحنا نازیم ،كینومراه هجیتن رد صلاخ یسونیس ریداقم زا

مه عومجم یاراد لآ هدیا یسونیس جوم كی .تسا كینومراه رصانع نیا ه

هفلوم یم رفص كینومراه یاه لانگیس هک یماگنه .دشاب

سناکرف اب x(t)

لاثم ناونع هب( صخشم

f1

یم روبع یطخ ریغ متسیس كی زا ) یجورخ دنک

یدورو سناکرف رب هولاع متسیس

(f1)

كینومراه لماش نآ یاه

f2 = 2f1, f3 = 3f1, f4 = 4f1, …( لکش( دوش یم زین )

8 كینومراه دادعت .) و اه

نآ رادقم ره یلک روط هب .دراد یگتسب متسیس ندوب یطخ ریغ هجرد هب اه

سناکرف دشاب رتشیب نوب یطخ ریغ نازیم هچ دهاوخ رتشیب یکینومراه یاه

سکعلاب و دوب 14]

.[

یکینومراه جاجوعا ،یبوانت لانگیس جاجوعا یاهرایعم زا یکی

1یلک یم

هفلوم عومجم رایعم نیا .دشاب اب هسیاقم رد نایرج جوم لکش یسناکرف یاه

(هطبار(دشاب یم نایرج یلصا هفلوم 4

] ))

[13 .

( 4 ) ) 100

(

1

2 2 4 2 3 2

2    



I

I I

I

THD I  ⁿ

هطبار ( 4 ) هبساحم یلک یکینومراه جاجوعا ناشن ار نایرج لانگیس زا

رادقم دشاب رتلااب رادقم نیا ردق هچ ره .دهد یم یلصا لانگیس رد جاجوعا

.دراد یکیرتکلا تازیهجت رب یبرخم تارثا یکینومراه جاجوعا .دوب دهاوخ رتلااب كینومراه ریثأت هب هراشا نودب شناراکمه و اکساگ ،لانگیس جاجوعا رب اه

ینراقتمان تهج یصخاش ناونع هب ار روتوم لدنیپسا نایرج لانگیس رد1

روس دنیآرف رد رازبا شیاس دروآرب دندومن یفرعم یراکخا

6]

هسیاقم .[

لکش یاه 9 و 11 رد رازبا شیاس زا سپ نایرج جوم لکش دایز رایسب جاجوعا

یراکخاروس دنیآرف .دهد یم ناشن ار

لکش رد لانگیس جاجوعا ای ینراقتمان ،هدش رکذ بلاطم هب هجوت اب 11

كینومراه هب طوبرم یشان یطخ ریغ راب شیازفا رثا رد یلصا ریغ یاه

زا

یم رازبا شیاس .دشاب

لکش 11 و ون رازبا یارب لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس

اب نبرک مک دلاوف سنج زا یا هعطق یراکشارت دنیآرف رد هدش هدییاس رازبا یم ناشن ار راد ششوپ دیابراک سنج زا ترسنیا زا هدافتسا هک روطنامه .دهد

یم هدهاشم یاراد دنچ ره لانگیس ود نیا لکش دوش

رگیدکی اب یدایز هباشت

توافت اما تسا .دراد دوجو اه لانگیس هلق رد ییاه

1- total harmonic distortion

2- maximum asymmetry

لکش 8 كینومراه یطخ ریغ متسیس رد اه 14]

[

لکش 9 لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس زا یشخب ون رازبا اب یرادرب هدارب رد

6] [

لکش 11 هدییاس رازبا اب یرادرب هدارب رد لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس زا یشخب

] هدش [6 .

لکش 11 هدییاس و ون رازبا یاهتلاح رد لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس زا یشخب

لکش رد یاه 11 و 13 لانگیس یسناکرف فیط لکش یاه

11 هداد ناشن

یم یسناکرف فیط هب هجوت اب .تسا هدش زا سپ لانگیس لکش رییغت ناوت

كینومراه شیازفا هب ار رازبا شیاس دش رت یطخ ریغ رثا رد اه

اب متسیس ن

.داد تبسن رازبا شیاس یرادرب هدارب رد لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس یسناکرف فیط هسیاقم اب

لکش رد هدییاس رازبا و ون رازبا اب یاه

11 و 13 شیاس اب تفایرد ناوت یم

كینومراه رد سناکرف تدش رازبا یسررب روظنم هب .دبای یم شیازفا درف یاه

هدنور شیپ شیاس ریثأت 3

ا تسکش و كینومراه رب رازب

لانگیس جاجوعا و اه

3- Progressive Wear

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91

نایرجرپمآ

لانگیس هنومن هرامش

هدییاس رازبا ون رازبا

)رپمآ( نایرج)رپمآ( نایرج

هنومن طاقن هنومن طاقن یطخ ریغ متسیس

f1 f1, 2f1, 3 f1, …

نایرج جوم لکش

نامز

لانگیس هنومن هرامش

ون رازبا هدییاس رازبا

)رپمآ(نایرج

(5)

لکش 1۲ )ون رازبا( لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس یسناکرف فیط

1/93

0/14 0/27 0/06 0/00

0/50 1/00 1/50 2/00 2/50

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

رادقم

سناکرف ( زتره )

لکش 1۳ )هدییاس رازبا( لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس یسناکرف فیط

تهج یدربراک یشور هئارا و روتوم نایرج شیامزآ ،رازبا تیعضو دروآرب

یاه

سنج زا یتاعطق و اهرازبا اب یرادرب هدارب لکش .تفای همادا فلتخم یاه

14

یا هعطق یور رب هک ششوپ نودب تمرس سنج زا یرازبا هدنور شیپ شیاس یم هدهاشم هک روطنامه دهد یم ناشن ار هدش ماجنا تخس دلاوف سنج زا دازآ حطس رد رازبا دوش .تسا هدش یفاکش شیاس راچد C

لکش 15 نایرج لانگیس یلک یکینومراه جاجوعا رب رازبا شیاس ریثأت

یم ناشن ار لدنیپسا روتوم لکش هب هجوت اب .دهد

15 سپ دوش یم هدهاشم

رادقم ،راک هعطق اب رازبا یریگرد زا شیازفا یاج هب یلبق روصت فلاخ ربTHD

اب .دبای یم شهاک یزیچان رادقم هب رازبا یجیردت شیاس و یراکنیشام همادا

رادقم رد ینادنچ تارییغت ساپ ره یادتبا رد اما دوش یمن هدهاشمTHD

رادقم ا رتشیبTHD

.دشاب یم یلبق ساپ رد نآ رادقم ز

لکش 16 .دهد یم ناشن ار رازبا شیاس شیازفا اب روتوم نایرج تارییغت

فلاخ رب یفرصم نایرج رادقم ،رازبا یریگرد اب اب و دبای یم شیازفاTHD

.دوش یم هدوزفا روتوم نایرج رادقم رب ساپ ره رد رازبا شیاس شیازفا رادقم نیربانب .دشاب یمن رازبا شیاس صیخشت تهج یبسانم صخاشTHD

هدییاس رازبا ون رازبا

لکش 14 دازآ حطس رد شیاس زا رازباC

یور رب ششوپ نودب تمرس سنج

هعطق قمع( تخس دلاوف سنج زا یا 5

/ 1 رود ، 1111 یورشیپ و هقیقد رب رود 11

/ 1

)رود رب رتمیلیم 0.145

0.15 0.155 0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

لک یکینومراه جاجوعا

هیناث بسح رب نامز (

رازبا شیاس شیازفا )

ساپ 1

ساپ 3

لکش 15 بسح رب لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس یلک یکینومراه جاجوعا تارییغت

یرادرب هدارب نامز

هطبار هب هجوت اب 4

لکش و 15 رادقم شهاک یم ار THD

شیازفا هب ناوت

كینومراه ریاس اب هسیاقم رد نایرج لوا كینومراه رتشیب رد .داد تبسن اه

لکش 17 دش هداد ناشن لوا كینومراه تارییغت و رازبا یریگرد اب .تسا ه

یاه لکش .دبای یم شیازفا نایرج لوا كینومراه رادقم رازبا یجیردت شیاس 18 ات 11 كینومراه تارییغت یم ناشن ار یلصا ریغ یاه

رد روطنامه .دهد

لکش یاه 18 و 19 یم هدهاشم كینومراه دوش

فلاخ رب موس و مود یاه

هب تبسن یمظنم تارییغت ،لوا كینومراه كینومراه رد و دنرادن شیاس

لکش( مراهچ 11

.دوش یمن هدید یتارییغت )

لکش رد هجوت لباق هتکن یاه

15 ات 11 شیازفا و نایرج ،THD

كینومراه ره رد )راب نودب تلاح( یرادرب هدارب عورش زا لبق رد نایرج یاه متسیس نانیمطا تیلباق رما نیا .دشاب یم یلبق ساپ اب هسیاقم رد ساپ

یم شهاک ار روتوم نایرج ساسا رب رازبا تیعضو شیاپ شیازفا نیا اریز دهد

رد نایرج یتاذ شیازفا یشان هکلب تسین رازبا شیاس زا یشان شیازفا رثا

.دشاب یم روتوم یامد 5 - نامز یا هیشاح لارگتنا زا هدافتسا اب رازبا شیاس تیعضو شیاپ -

نایرج لانگیس سناکرف روظنم هب قیقحت نیا رد یریگ هزادنا زا هدافتسا اب رازبا شیاس تیعضو شیاپ

5 5/1 5/2 5/3 5/4 5/5 5/6

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

نایرج(رپمآ)

یراکنیشام نامز (

هیناث )

ساپ 1

ساپ 3

لکش 16 یرادرب هدارب نامز اب لدنیپسا روتوم نایرج تارییغت

1.89

0.13 0.26 0.04 0.00

0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

رادقم

سناکرف زتر راب نودب یرادرب هدارب نیح

VC=0.11 VC=0.08

VC=0.18

راب نودب یرادرب هدارب نیح

VC=0.08 VC=0.11 VC=0.18

VB=0.24 mm )زتره(سناکرف

(6)

4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

لوا كینومراه رادقمFFT

نامز ( هیناث ساپ

1 1 ساپ 3 ساپ

لکش 17 یرادرب هدارب نامز اب لدنیپسا روتوم نایرج لوا كینومراه تارییغت

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

مود كینومراه رادقمFFT

نامز ( هیناث ) ساپ

1 1 ساپ 3 ساپ

لکش 18 یرادرب هدارب نامز اب لدنیپسا روتوم نایرج مود كینومراه تارییغت

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

موس كینومراه رادقمFFT

1 1 ساپ 3 ساپ

لکش 19 یرادرب هدارب نامز اب لدنیپسا روتوم نایرج موس كینومراه تارییغت

0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

مراهچ كینومراه رادقمFFT

1 1 ساپ 3 ساپ

لکش ۲1 یرادرب هدارب نامز اب لدنیپسا روتوم نایرج مراهچ كینومراه تارییغت هیشاح لارگتنا زا ،لدنیپسا روتوم نایرج

یا نامز - نایرج لانگیس سناکرف

هاتوک نامز هیروف لیدبت ادتبا .تسا هدش هدافتسا 1

و هدش هبساحم لانگیس

نامز هراگن فیط جارختسا زا سپ -

سناکرف و نامز یاتسار رد یریگ لارگتنا ،1

ندنازغل اب هاتوک نامز هیروف لیدبت .تسا هدش ماجنا سناکرف یاتسار رد سپس هفلوم تارییغت ،نامز روحم یاتسار رد هرجنپ عبات لصاوف رد یسناکرف یاه

یم هبساحم ار فلتخم ینامز هب هاتوک نامز هیروف لیدبت یضایر فیرعت .دنک

هطبار تروص (

5 ) یم :دشاب

نآ رد هک ،لانگیسx(t)

و هرجنپ عباتw(t)

.دشاب یم ینامز صخاشτ

نامز هراگن فیط زا هدافتسا اب -

لانگیس مود هجرد یژرنا عیزوت سناکرف

هطبار قبط (

6 ) نامز هزوح رد -

لکش .دوش یم هبساحم سناکرف 11

فیط

ناشن ار روتوم نایرج لانگیس هراگن .دهد یم

( 6

 

() ( , )² ) Spxt  X  

لارگتنا هجیتن سناکرف یا هیشاح لارگتنا یریگ

هراگن فیط یاتسار رد

( هطبار .دشاب یم نامز 7

:دنک یم نایب ار یا هیشاح لارگتنا )

( 7



)







 SPt wdt

FMI (, )

نآ رد هک

SP(t,w)

، .تسا لانگیس هراگن فیط

زا یریگ لارگتنا اب

FMI

یارب یدیدج صخاش سناکرف یاتسار رد

ار نایرج لانگیس سناکرف و نامز تاعلاطا هک دیآ تسدب نایرج لانگیس (هطبار(دشاب یم اراد ًاماوت 8

:))

( 8



)







 FMI wdw

I_FMI ( )

ساپ ره یادتبا رد راب نودب تلاح رد قوف رتماراپ رادقم ندرک رسک اب

IFMI0( ) دنیآرف هدارب نیح رد نآ رادقم زا

IFMI( شیازفا زا یشان یاطخ زا )

(هطبار(دوش یم هتساک روتوم رد امد یتاذ شیازفا رثا رد نایرج 9

:))

( 9 )

0 FMI FMI

FMI I I

I  



نامز یا هیشاح لارگتنا زا هدافتسا لیلد سناکرف ندوب هدنکارپ ،سناکرف-

رد نایرج یلصا سناکرف

51 لکش رد هک روطنامه .دشاب یم زتره 11

یلصا سناکرف رب هولاع نایرج لانگیس دش هدهاشم 51

هفلوم یاراد زتره

فارطا رد ییاه 51

یم زین زتره كینومراه دروم رد .دشاب

زین یلصا ریغ یاه

.دراد دوجو یگدنکارپ نیا

لکش ۲1 لدنیپسا روتوم نایرج لانگیس هراگن فیط

1- Short-Time Fourier Transform

2- Time Frequency Spectrogram

( 5

 

x(t) X( ,w)x(t)w(t )ejwtdt )

STFT   راب نودب یرادرب هدارب نیح

راب نودب یرادرب هدارب نیح

راب نودب یرادرب هدارب نیح )هیناث( نامز

)زتره( سناکرف

(7)

5 - 1 - شیاپ نامز یا هیشاح لارگتنا زا هدافتسا اب رازبا شیاس تیعضو -

نایرج لانگیس سناکرف لکش 11 نامز یا هیشاح لارگتنا رب رازبا شیاس ریثأت -

لانگیس سناکرف

یم ناشن ار لدنیپسا روتوم نایرج یم هدهاشم هک روطنامه .دهد

اب دوش

شیازفا یا هیشاح لارگتنا رادقم ،ساپ ره رد رازبا شیاس و یرادرب هدارب نامز

نامز - .دبای یم شیازفا سناکرف ینارحب هطقن صیخشت رد یداهنشیپ شور تیلباق یبایزرا روظنم هب

لکش رد شیاس موس هقطنم یادتبا( رازبا شیاس 3

یرادرب هدارب شیامزآ ،)

مرس سنج زا یترسنیا زا هدافتسا اب ًاددجم دلاوف یور رب ششوپ نودب ت

لکش یراشبآ رادومن دش ماجنا تخس 13

شیاس زا یشان تاشاعترا شیازفا

رد .دهد یم ناشن ار رازبا لکش

13 سناکرف هزوح رد رازبا تاشاعترا لانگیس

ناوت یفیط یلاگچ .تسا هدش هداد ناشن یگنوگچ ،یفداصت لانگیس كی1

سناکرف رد لانگیس كی ناوت عیزوت تخم یاه

.دهد یم ناشن ار فل

لکش 14 نامز یا هیشاح لارگتنا و رازبا تاشاعترا تارییغت -

سناکرف

هک روطنامه .دهد یم ناشن ار رازبا شیاس شیازفا اب لدنیپسا روتوم نایرج یم هظحلام لباق رادومن ود ره رد شیاس هب طوبرم یازجم هیحان هس دوش

تسا كیکفت

.

شور درکلمع زا نانیمطا روظنم هب ،رازبا شیاس صیخشت رد یداهنشیپ

شیامزآ ترسنیا زا هافتسا اب یرادرب هدارب یاه ششوپ دیابراک سنج زا ییاه

دازآ حطس رد شیاس زا یفلتخم تاجرد یاراد هک راد رب دندوب ترسنیاB

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

5 10 15 20 25 30

ΔIFMI (Amp Hz.s)

نامز ( هیناث )

ساپ 1

ساپ 3

لکش ۲۲ نامز یا هیشاح لارگتنا رب رازبا شیاس ریثأت -

روتوم نایرج سناکرف

لدنیپسا

لکش ۲۳ یورشیپ یاتسار رد رازبا تاشاعترا لانگیس ناوت فیط یلاگچ رادومن

قمع(

1 / 1 لدنیپسا رود ، 1111

یورشیپ و هقیقد رب رود 11

/ 1 )رود رب رتمیلیم

1- Power Spectral Density

لکش ۲4 نامز یا هیشاح لارگتنا رب رازبا شیاس ریثأت -

روتوم نایرج سناکرف

رازبا تاشاعترا و لدنیپسا

لکش .دش ماجنا نبرک مک دلاوف سنج زا یتاعطق یور 15

لارگتنا تارییغت

نامز یا هیشاح -

زا كی ره رد رازبا شیاس اب لدنیپسا روتوم نایرج سناکرف

ترسنیا یم ناشن ار اه هک روطنامه .دهد

یم هدهاشم شیاس شیازفا اب دوش

هیشاح لارگتنا رادقم رازبا نامز یا

- شیازفا رازبا شیاس شیازفا اب سناکرف

تارییغت رادقم دشاب رتشیب رازبا شیاس رادقم هچ ره نیا رب هولاع .تسا هتفای نامز یا هیشاح لارگتنا -

.دبای یم شیازفا یرتشیب خرن اب سناکرف

5 - ۲ - سا اب رازبا تسکش صیخشت نامز یا هیشاح لارگتنا زا هدافت

- سناکرف

لکش 16 نایرج لانگیس لک یکینومراه جاجاوعا و رازبا تاشاعترا تارییغت

ششوپ یدیابراک رازبا تسکش رثا رد لدنیپسا روتوم هعطق یراکشارت رد راد

یم ناشن ار هدش یراک تخس یدلاوف یم هدهاشم هک روطنامه .دهد

اب دوش

تاشاعترا رازبا تسکش یناهگان روط هب لانگیس لک یکینومراه جاجوعا و رازبا

راچد روتوم راب ،رازبا هسدنه رییغت لیلد هب رازبا تسکش زا سپ و هتفای شیازفا یم یتارییغت ریوصت ،رادومن یور رب هدش هداد ناشن ریوصت .دوش

حطس تفاب

یم ناشن ار راک هعطق رییغت رازبا کون هسدنه رازبا تسکش رثا رد .دهد

و هدرک

یم رییغت زین راک هعطق حطس یور رب رازبا یورشیپ مئلاع نآ هجیتن رد و دنک

یم رت مظن یب رادقم و هتفای شهاک زین شرب قمع رازبا تسکش رثا رد .دوش

.دبای یم شهاک رازبا تسکش زا سپ روتوم یفرصم نایرج ماگنه رد نایرج لانگیس لک یکینومراه جاجوعا رد زیچان شیازفا

تسکش كینومراه شیازفا هب طوبرم رازبا یم یلصا ریغ یاه

لکش .دشاب 17

یم ناشن ار لوا كینومراه و روتوم نایرج تارییغت لام هک روطنامه .دهد

هظح

لکش ۲5 نامز یا هیشاح لارگتنا تارییغت -

شیاس اب لدنیپسا روتوم نایرج سناکرف رازبا

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 10 20 30 40 50 60

رازبا شیاس

V _c

تاشاعترا g

ΔIFMI (Amp.Hz.S)

یراکنیشام نامز هینا

ومجم FMI رازبا تاشاعترا

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

ΔIFMI (Amp.Hz.S)

VB=0.11 VB=0.15 VB=0.25

VB=0.36 VB=0.94 VB=2.31

VC=0.08 VC=0.11 VC=0.18

PSD (g2 /Hz)

)زتره( سناکرف )هیناث( یرادرب هدارب نامز

رازبا شیاس VC( )

(تاشاعتراgrms)

)هیناث(یراکنیشام نامز رازبا تاشاعترا

عومجم FMI

ΔIFMI(Amp Hz.s)

)هیناث(یراکنیشام نامز ΔIFMI(Amp Hz.s)

(8)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

0.15 0.155 0.16 0.165 0.17 0.175

6 12 18 24 30 36 42 48

رازبا تاشاعترا(grms)

یلک یکینومراه جاجوعا(THD )نایرج

یراکنیشام نامز (

هیناث )

THD رازبا تاشاعترا

لکش ۲6 روتوم نایرج لانگیس لک یکینومراه جاجاوعا و رازبا تاشاعترا تارییغت

رازبا تسکش رثا رد لدنیپسا

لکش ۲7 رازبا تسکش اب روتوم نایرج لوا كینومراه و نایرج تارییغت

یم دوش شیازفا نایرج لوا كینومراه و نایرج رادقم ،رازبا تسکش ماگنه هب

لکش .تسا هتفای یاه

18 و 19 كینومراه تارییغت ناشن ار یلصا ریغ یاه

یم كینومراه فلاخ رب .دهد كینومراه جوز یاه

تسکش ماگنه هب درف یاه

لکش رد .تسا هتفای شیازفا رازبا 31

كینومراه عومجم هب درف و جوز یاه

یم هظحلام هک روطنامه .تسا هدش هداد شیامن هناگادج تروص هب دوش

كینومراه اهنت رازبا تسکش ماگنه عومجم رد و هتفای شیازفا درف یاه

كینومراه .دوش یمن هدهاشم یرییغت جوز یاه

لکش ۲8 رازبا تسکش اب روتوم نایرج یاهکینومراه تارییغت لکش

۲9 رازبا تسکش اب روتوم نایرج یاهکینومراه تارییغت

لکش ۳1 رازبا تسکش اب روتوم نایرج درفو جوز یاهکینومراه عومجم تارییغت

لکش 31 نامز یا هیشاح لارگتنا تارییغت -

تسکش اب نایرج سناکرف

لارگتنا رادقم دوش یم هظحلام هک روطنامه .دهد یم ناشن ار رازبا یا هیشاح

نامز - راک هعطق اب رازبا هیلوا یریگرد زا سپ رازبا تاشاعترا و نایرج سناکرف تسکش زا سپ و هتفای شهاک یرادرب هدارب دنیآرف رت رادیاپ طیارش لیلد هب لارگتنا رادقم رازبا تسکش زا سپ .تسا هتفای شیازفا یناهگان تروص هب رازبا نامز یا هیشاح -

فا میلام بیش اب سناکرف ای شیاز

زین رازبا تاشاعترا و هتف

نانچمه .دبای یم شیازفا

لکش ۳1 نامز یا هیشاح لارگتنا تارییغت -

رازبا تسکش اب نایرج سناکرف

5 5.05 5.1 5.15 5.2 5.25 5.3

1 2 3 4 5 6 7 8

نایرجرپمآ

لوا ینومرا نایرج

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

ینومرا رادقمFFT

ود ینومرا را ینومرا

شش ینومرا تش ینومرا

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

ینومرا رادقمFFT

وس ینومرا جنپ ینومرا

تف ینومرا ن ینومرا

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

یا کینومرا ومجمFFT

وز یا کینومرا ومجم

ی ا ری درف یا کینومرا ومجم

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

100 150 200 250 300 350

رازبا تاشاعتراg

ΔIFMI (Amp.Hz.S)

روتوم نایرج رازبا تاشاعترا

)هیناث(یراکنیشام نامز

)رپمآ(نایرج

كینومراه

لوا نایرج

THD

مراهچ كینومراه متشه كینومراه مود كینومراه

مشش كینومراه

كینومراه رادقمFFT

مجنپ كینومراه مهن كینومراه موس كینومراه

متفه كینومراه

كینومراه رادقمFFT

)هیناث(یراکنیشام نامز كینومراه عومجم اهFFTΔIFMI(Amp Hz.s)

)هیناث(یراکنیشام نامز رازبا تاشاعترا روتوم نایرج

(تاشاعتراgrms)