Е. А. Богданов Основы технической
Виброактивность подшипников и их диагностика
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 2.4. Виброактивность подшипников и их диагностика
Причинами колебаний, возникающих в подшипниках скольжения, являются наличие обязательного бокового зазора между подшипником и цапфой вала, а также наличие динамических сил в пульсирующем потоке смазочной жидкости в зазоре, определяемых гидродинамическими свойствами смазки и толщиной смазочного слоя. В связи с этим подшипники скольжения являются сложным объектом для вибродиагностики. Эталонный спектр колебаний бездефектных подшипников скольжения не имеет характеристических частот и устанавливается экспериментально. В дальнейшем развивающиеся дефекты диагностируются по изменению спектральных составляющих. Дополнительно эффективным методом оценки состояния подшипников скольжения является также анализ формы траектории движения вала. Форма траектории зависит от многих факторов, в том числе от количества и качества смазки, наличия дефектов подшипника и вала. При отсутствии дефектов траектория обычно представляет собой замкнутый эллипс, что связано с различной жесткостью подшипника в вертикальном и горизонтальном направлениях. Анализ отклонения от эталонной формы траектории позволяет определить наличие и качество смазки, обнаружить дисбаланс ротора, выявить основные дефекты подшипника и оценить степень их опасности. Источниками вибрации в подшипниках качения являются их кинематические особенности, дефекты и повреждения. При каждом перекатывании тел качения по дефектам и неровностям эти источники генерируют импульсы соответствующей частоты, совокупность которых образует сигнал колебаний. К основным дефектам изготовления относятся овальность и волнистость дорожек качения, огранность тел качения и дисперсия их размеров, неравномерный радиальный зазор между кольцами и телом качения. Ось вала в подшипнике с зазором блуждает (совершает прецессию), при этом происходит столкновение с телом качения, являющееся причиной импульсных колебаний. Подшипники качения устанавливаются обычно с гарантированным радиальным зазором. При этом радиальная жесткость подшипника периодически изменяется из-за того, что внутреннее кольцо опирается поочередно на четное и нечетное число тел качения. Периодические составляющие радиальной жесткости могут достигнуть 25 % от среднего значения. Частота периодической составляющей изменения жесткости равна zfс, где z — число тел качения; fс — частота вращения сепаратора относительно неподвижного наружного кольца: Где - частота вращения внутреннего кольца подшипника (вала)б Гцб =n/60; n – число оборотов вала, об/мин; D – диаметр окружности,проходящей через центры тел качения (средний диаметр сепаратора подшипника)б мм; - угол контакта тел качения в подшипнике. Эта же частота и ее кратные гармоники будут соответствовать наличию единичного дефекта на наружном кольце подшипника при перекатывании по нему тел качения: Аналогично при перекатывании тел качения по внутреннему кольцу частота, соответствующая повреждению внутреннего кольца: Частота, соответствующая повреждению тел качения при их вращении определяется по формуле Наибольшее применение в настоящее время нашли следующие четыре метода виброакустической диагностики подшипников качения: по общему уровню (OL) вибрационного сигнала (по амплитуде виброперемещения или виброскорости); по спектральному анализу вибросигнала (автоспектру — АS); по методу ударных импульсов (SРМ); по спектральному анализу огибающей высокочастотной вибрации (ЕS). В современных программах автоматической диагностики подшипников для повышения достоверности постановки диагноза, как правило, используется комбинация методов ОL, АS и ЕS. Диагностика по общему уровню вибросигнала (ОL) является наименее информативной, осуществляется в низкочастотной области и позволяет выявить только сильно развитые дефекты в предаварийном состоянии подшипника. Несмотря на недостатки, метод из-за своей простоты продолжает использоваться в системах защитного мониторинга. Анализ автоспектра (АS) вибросигнала позволяет выявить наличие и интенсивность пиков на характеристических частотах подшипников и таким образом идентифицировать дефект и определить степень его развития. Как отмечалось выше, для каждого подшипника помимо частоты вращения имеется четыре характеристические частоты — наружного кольца, внутреннего кольца, тела качения и сепаратора. При анализе дефектов подшипника необходимо проводить исследование спектра на наличие и интенсивность пиков на характеристических частотах подшипников и их гармониках. Эти пики являются безусловным признаком дефекта. Вместе с тем автоспектр сложно поддается расшифровке и анализу из-за наличия большого числа источников вибрации, не имеющих отношения к подшипнику качения; наличие механических резонансов требует значительного времени для усреднения результатов и др. Как уже отмечалось, даже идеальные подшипники качения являются виброактивными из-за параметрических и кинематических воздействий. Они возбуждают так называемую фоновую высокочастотную вибрацию, мощность которой постоянна во времени. При появлении дефектов, например внешнего кольца, появляются спектральные амплитуды (ударные импульсы) на участках, кратных частоте возбуждения. Эти ударные импульсы накладываются на фоновую вибрацию в виде пиков, затухающих во времени. При хорошем техническом состоянии подшипников пики превышают уровень фона незначительно. Сам уровень фона также невысок. Отношение пикового и среднеквадратического значений общего уровня фона, которое называется пикфактором, является диагностическим признаком, а метод, основанный на измерении пик-фактора на частоте 31,5...32,5 кГц, называется методом ударных импульсов (SРМ). Принцип действия ударных импульсов поясняется на рис. 2.6, где представлены временные высокочастотные сигналы вибрации исправного подшипника качения и подшипника с раковиной на поверхности качения [15]. Сигнал при наличии дефекта приобретает модулированную форму. жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|