|

Одна из целей настоящей статьи показать Вам как развиваются дефекты в подшипниках качения и как можно определить степень развития дефектов , чтобы за тем иметь возможность оценить остаточный ресурс подшипника.

В самом общем случае состояние подшипника, качения, развитие его дефектов, за весь период его службы можно разделить на четыре этапа.  Знание этих этапов поможет специалисту оценить остаточный ресурс подшипника.

Давайте посмотрим,  как изменяется амплитудо-частотный спектр вибрации по мере развития дефектов в подшипнике. На рисунке 1 представлен спектр подшипника, не имеющего дефектов. На этом «нулевом» этапе развития дефектов пики вибрации превышают уровень шумов (фона), который очень мал.

Рис.1

Спектр подшипника имеющего  дефекты разделяют по частоте на  четыре   зоны (A, B, C и D), где проявляются и добавляются  те или иные составляющие вибрации по мере развития дефекта . Эти  составляющие вибрации распределяются по зонам следующим образом:

Зона A: зона амплитуд колебаний с частотой вращения и ее гармонических составляющих (на рисунках показана зеленым цветом)

Зона B: зона колебаний с частотой дефекта подшипника (85Гц — 1кГц)

Зона C: зона колебаний с собственной частотой подшипника находится в частотном диапазоне от 1-5 кГц (на рисунке показана розовым цветом)

Зона D: Зона высокочастотных колебаний находится в частотном диапазоне от 5 до 40 кГц.

1-я стадия развития дефекта подшипника

На этой стадии первые признаки  износа подшипника проявляются в ультразвуковом частотном диапазоне приблизительно от 20-60 кГц в виде роста широкополосного высокочастотного шума. Колебания на этих частотах оценивают высокочастотными методами обнаружения дефектов, такими как gSE (Энергия Импульса), SEE, PeakVue, SPM другие.

На рисунке 2 видно, что на дорожках и телах качения подшипника  ни какие дефекты не наблюдается. Дорожки качения на этой стадии развития дефекта уже не блестят как у нового подшипника, а имеют матовую поверхность.

Рис.2

2-я стадия развития дефекта подшипника.

На второй стадии развития дефекта (рис. 3) на дорожках качения начинают развиваться  незначительные углубления. Элементы тел качения, прокатываясь по этим углублениям, начинают «ударятся» с собственной частотой элементов подшипника, которые  проявляются в диапазоне частот  1 до 5кГц. В конце 2-ой стадии развития дефекта, выше и ниже основного амплитудного пика (частота дефекта подшипника ) появляются боковые полосы. Высокочастотные колебания могут увеличиться вдвое (по амплитуде) по сравнению с показаниями амплитуд  колебаний наблюдаемых  на  1-ой стадии развития дефекта подшипника.

Рис.3

3-я стадия развития дефекта подшипника

На третьей стадии (рисунок 4), в спектре появляются  отдельные подшипниковые частоты (на рисунке Fнк) и их гармоники(2хFнк)., которые сопровождают  множество боковых полос (на рисунке обозначены черными стрелками). Износ теперь хорошо видим на подшипнике, и может увеличиваться к краю  дорожки качения подшипника.

Рис.4

Мелкие углубления, образовавшиеся на ранней стадии развития дефекта, теперь увеличиваются в размере и их количество  так же увеличивается. С появлением амплитудных пиков на подшипниковых частотах и их гармоник, которые  сопровождают боковые полосы, высокочастотные компоненты вибрации  (1-5кГц) вновь почти удвоились по сравнению с компонентами, наблюдаемыми на третей стадии развития дефекта. Обычно на данном этапе рекомендуется заменить подшипник. Некоторые исследования указывают, что после третьей стадии,  остаточный срок службы подшипника  может составить 1 час от 1 % его ресурса.

4-я стадия  дефекта подшипника

На заключительной стадии развития дефектов (рисунок 5) углубления сливаются друг с другом, создавая неровные следы и сколы на дорожках и телах качения подшипника. Подшипник находится в поврежденном состоянии. Амплитуда колебаний на частоте вращения возрастает. Кроме этого  возрастают амплитуды колебаний гармонических составляющих кратных частоте вращения (гармоники), количество которых превышает 10-15. В результате эти признаки  можно принять за дефект, вызванный большим  зазором в подшипнике, который  в свою очередь приводит к большим смещениям ротора.

Отдельные  частоты дефекта подшипника и собственная  частота подшипника начинают сливаться в случайный, широкополосный высокочастотный ' шум'. Первоначально, средняя амплитуда широкополосного шума может быть большой. Однако далее по мере развития дефекта  его уровень  понизится, а ширина частотного диапазона увеличится. На заключительном этапе амплитуда  снова увеличиться, и область уровня шума также увеличится.

Рис.5

Однако, амплитуды высокочастотного уровня шума и некоторые из высокочастотных составляющих могут  уменьшиться ( углубления сглаживаются, чтобы стать выбоинами), до выхода из строя подшипника амплитуда на подшипниковой частоте увеличиваться практически не будет а будет наблюдаться рост амплитуды на боковых частотах.

К этому времени, вибрация подшипника будет достигать очень больших значений (превышать уставки «Авария»); он будет горячим и издавать много шума («грохотать»). Если агрегат не будет остановлен, то далее, произойдет поломка сепаратора и тела качения (шарики) свободно будут вращаться. Они будут ударяться друг с другом, терять форму, останавливаться и «привариваться» друг к другу, пока не сработает защита машины  и она не остановиться. Вероятнее всего мы будем наблюдать очень серьезное повреждение в районе «вал-подшипник».

Все эти вышеперечисленные этапы развития дефекта в  подшипнике свойственны практически всем видам дефектов, имеющих место в любых разновидностях подшипников. В зависимости от ряда эксплуатационных параметров подшипников могут лишь наблюдаться различия в длительности этапов и интенсивности процессов в них, но общая картина развития дефекта не меняется.

Знание стадий развития дефекта подшипника позволяет специалисту сделать правильное заключение по дальнейшей эксплуатации машины или механизма с минимальными затратами на ремонт и позволяет предотвратить аварии.

Расскажи друзьям: