Диагностика подшипников качения

Автор admin в 6 февраля, 2017. Опубликовано Pages

1. Частоты вращения элементов подшипника

• частота вращения внутреннего кольца f_об=n/60(Гц);
• частота вращения сепаратора f_с=0,5*f_об(1-(d_тк/d_стк)cos*α), здесь d_c=(d_в+d_н)/2 – диаметр сепаратора;
• частота вращения тел качения f_тк=f_с((d_с/d_тк)+cos*α)= 0,5*f_об*(d_с/d_тк)(1-(d_тк²/d_c²)cos²*α);
• частота перекатывания тел качения по наружному кольцу f_нар=f_с*z=0,5*z*f_об(1-(d_тк/d_с)cos*α) ;
• частота перекатывания тел качения по внутреннему кольцу f_вн=(f_об-f_с)*z=0,5*z*f_об*(1+(d_тк/d_с)cos*α) .

2. Дефекты, обнаруживаемые вибродиагностикой подшипников

• неравномерный износ поверхностей качения колец и тел качения
  • диагностические признаки вибрации:
    • рост низкочастотной подшипниковой вибрации (кинематической вибрации ротора) и возбуждение высокочастотной вибрации за счет модуляции сил трения.
• износ поверхностей скольжения сепаратора и защитных колец
  • диагностические признаки:
    • возбуждение высокочастотной вибрации за счет износа поверхностей скольжения + дополнительная модуляция низкочастотной вибрации ротора за счет износа сепаратора.
• сколы, раковины, трещины на поверхностях качения
  • диагностические признаки:
    • возбуждение ударной вибрации в диапазоне средних и высоких частот.
• дефекты сборки: увеличенный натяг, перекос сепаратора и колец
  • диагностические признаки:
    • рост кинематической вибрации на средних частотах и возбуждение высокочастотной вибрации за счет модуляции сил трения.
• проскальзывание колец
  • диагностические признаки:
    • нарушение периодичности кинематической подшипниковой вибрации (особенно при пуске машины) и возбуждение ударной высокочастотной вибрации.
• ухудшение качества смазки
  • диагностические признаки:
    • возбуждение ударной ультразвуковой вибрации за счет разрыва смазочного слоя и ударов тел качения о неподвижное кольцо.

 

• для автоспектра: наибольшее из значений (2f_в+2f_вр) или (3f_н+2f_вр), при этом f_гр≥800Гц;
• для спектра огибающей: наибольшее из значений (2f_в+2f_вр) или (3f_н+2f_вр) .

3. Этапы развития дефектов подшипников качения

• Этап 1 соответствует практически идеальному состоянию подшипника, когда какие-либо дефекты только зарождаются, а общий уровень фона существенно меньше нормируемых уровней «Предупреждение» и «Останов». Обычно этому этапу соответствуют все подшипники, проверенные на стенде «ПРОТОН-СПП-УВХ» и установленные в узел оборудования (до 12 месяцев эксплуациции).
• Этап 2 – этап зарождения и углубления дефекта, сопровождающийся ударными импульсами, амплитуда которых быстро растет по величине. При этом уровень фона пока изменяется незначительно, так как дефект носит локальный характер и не сказывается на общем состоянии подшипника. Дефект можно определить прибором BALTECH VP-3450 или с помощь метода PeakVue в анализаторе CSI 2140.
• Этап 3, при котором амплитуда ударных импульсов достигает почти максимальной величины, и происходит не только интенсивное углубление дефекта, но и расширение его зоны.
• Этап 4 – этап перехода от сильного дефекта к полной деградации подшипника. На этом этапе геометрическая зона развития столь велика, что подшипник начинает терять свое основное назначение, а сильный рост сил трения приводит к существенному увеличению уровня фона.
• Этап 5 – последний этап развития дефекта, когда он охватывает практически весь подшипник и делает невозможным его работу. Уровень фона достигает максимального значения, превышая нормируемые уровни «Предупреждение» и «Останов».

4. Основные методы диагностики подшипников качения

• Диагностика подшипников качения по СКЗ виброскорости
• Наиболее простой и доступный метод, реализуемый с помощью простых виброметров BALTECH VP-3410 и применяемый для «массовой» диагностики недорогих роторных машин. Основной недостаток настоящего метода – достаточно позднее обнаружение дефекта (с середины этапа 3 тренда), когда дефект достаточно развит и сопровождается значительным ростом общего уровня вибрации.

• Диагностика подшипников качения по автоспектрам (спектральный метод)
• Данный метод позволяет обнаруживать дефекты подшипников на стадии середины этапа 2, когда энергия резонансных колебаний становится заметной в общем частотном распределении вибросигнала. Помимо дефектов подшипников, анализ автоспектров позволяет обнаружить и многие другие дефекты роторных машин. Для реализации метода требуется виброанализатор хорошего уровня и высокий уровень подготовки диагноста. Специалисты Отдела Технического Сервиса (ОТС) компании «БАЛТЕХ» рекомендуют проводить анализ спектров с помощью прибора вибродиагностики подшипников BALTECH VP-3470, а для повышения квалификации все желающие приглашаются на прохождение учебного курса повышения квалификации ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Анализ спектров» в Учебный центр нашей компании.
• Вибродиагностика подшипников качения по соотношению пик/фон
• Суть данного метода иллюстрируется вышеприведенным рис.1, и дефекты подшипников обнаруживаются в конце этапа 1. В настоящее время находят применение несколько практических реализаций данного метода: метод HFD (High Frequency Detection) – метод обнаружения ВЧ сигнала; метод SPM (Shock Pulse Measurement) – метод ударных импульсов; метод SE (Spike Energy) – метод измерения энергии импульса. Все три названных метода приблизительно одинаковы по эффективности, но, по мнению специалистов Отдела Технического Сервиса (ОТС) компании «БАЛТЕХ», наиболее простым в реализации является метод ударных импульсов с помощью тестера BALTECH VP-3450.
• Вибродиагностика подшипников качения по спектру огибающей
• Классический метод диагностики подшипников качения, позволяющий обнаружить дефекты практически на самой ранней стадии зарождения – приблизительно с середины этапа 1. Подробное описание метода приведено в статьях данного сайта «Методы вибродиагностики» и «Метод огибающей», здесь же отметим, что для реализации данного метода мы рекомендуем вам использовать, оптимальный по соотношению цена/качество/функциональность, виброанализатор BALTECH VP-3470, который теперь доступен и во взрывозащищенном исполнении Ех.

5. Примеры спектров огибающей подшипников качения

Рис.2  Спектр огибающей вибрации при обкатывании наружного (неподвижного) кольца подшипника	Рис. 3  Спектр огибающей вибрации при неоднородном радиальном натяге подшипника.
Рис.4 Спектр огибающей при перекосе наружного кольца.	Рис.5 Спектр огибающей вибрации при износе наружного кольца подшипника.
Рис.6  Спектр огибающей вибрации при раковине на наружном кольце	Рис.7  Спектр огибающей вибрации при наличии раковины на внутреннем кольце.
Рис.8 Спектр огибающей вибрации при наличии трещины на внутреннем кольце.	Рис.9 Спектр огибающей вибрации при износе тел качения и сепаратора.
Рис.10 Спектры огибающей вибрации при раковинах, сколах на телах качения.	Рис.11 Спектр огибающей вибрации при проскальзывании наружного кольца.