Лабораторна робота №4 Діагностування технічного стану підшипників кочення

Мета: ознайомитися з методами віброакустичного діагностування технічного стану підшипників кочення.

Короткі теоретичні відомості

Підшипникові вузли, які є невід’ємною частиною сучасних машин і механізмів, часто обмежують їх ресурс. Із-за відсутності доступу до підшипникових вузлів під час експлуатації велика увага приділяється пошуку методів їх без розбірної діагностики, в першу чергу віброакустичних, тим більше що надійність роботи підшипників кочення залежить від вібраційного стану і точності виготовлення останніх.

Пошкодження підшипників в експлуатаційних умовах можуть бути умовно розділені на наступні групи:

1. руйнування від втоми матеріалу;

2. пошкодження від підвищеного зношування;

3. руйнування, викликане зміною зазорів і по­садок між деталями підшипників і опорами ротора;

4. пошкодження із-за недостатньої чи припинення подачі мастила.

Руйнування від втоми підшипників кочення про­являється у вигляді викришування матеріалу доріжок кі­лець і тіл кочення і може відбуватися із-за надмірних навантаженнях чи частотах обертання. Знос деталей підшипника вище допустимого, осо­бливо тіл кочення і поверхонь кілець, приводить до збільшення радіальних зазорів, які викликають зміщення ротора. Знос гнізд сепаратора відбувається в резуль­таті неправильного монтажу підшипників, від дії великих осьових навантажень, від викришування доріжок кочення і інших причин. При деяких умовах роботи можливе ковзання внутрішнього кільця підшипника відносно тіл кочення, що призводить до зносу поверхонь кочення.

При розрахунку основних частот збурення під­шипників кочення виходять з гіпотези переважної дії ударних збуджуючих сил. Основні ча­стоти збудження коливань при роботі підшипників наведено в таблиці:

Таблиця 5

Діагностичні частоти

№	Діагностична частота	Формула
	Частота обертання ротору
	Частота обертання сепаратору
	Частота обертання тіл кочення
	Частота переносу тіл кочення по зовнішньому кільцю
	Частота переносу тіл кочення по внутрішньому кільцю
	Дефект через форму тіл кочення
	Дефект через зміну форми внутрішньої доріжки
	Дефект через зміну форми зовнішньої доріжки
	Частота, яка характеризує перекіс зовнішнього кільця
	Частота, яка характеризує перекіс внутрішнього кільця
	Дефект шариків типу поясків при бокових частотах відносно подвійної частоти їх обертання

В таблиці d – діаметр тіл кочення; D – діаметр кільця, яке проходить через центр тіл кочення, ;  – кут контакту; z – кількість тіл кочення; n – кількість обертів ротора за хвилину.

Методи діагностування технічного стану підшипників кочення можна умовно розбити на три групи. До першої групи слід віднести всі ті методи, які основані на виділенні і аналізі дискретних коливань в підшипнику, або на частотах збудження, які виникають по причині появи різних дефектів елементів підшипника. На основі цих методів можна діагностувати місцезнаходження пошкодження в підшипнику (зовнішнє, внутрішнього кільця, сепаратору чи тіла кочення).

Діагностичними ознаками пошкодження зовнішнього кільця є спектральні амплітуди на частотах, які кратні частоті збудження. Діагностичними ознаками руйнування підшипників слугують ха­рактеристики імпульсів: ампліту­да імпульсу, відношення енергії імпульсу до рівня шу­му, амплітуди спектральних складових на частоті повторення імпульсів і її гармоніках. Для виділення цих параметрів із складного віброакустичного сигналу механізму використовують спектральні і кореляційні методи.

Другу групу методів складають методи діагно­стування технічного стану підшипників коче­ння в цілому. В робочих умовах процес виходу з ладу підшипникових вузлів часто складається з руйнування декількох елементів підшипника і одночасного розвитку декількох пошкоджень. При цьому процес руйнування відображується на спектрограмах зміною амплітуд цілого ряду складових. Тому доводиться діагностувати стан підшипників коче­ння в цілому, оцінюючи ступінь розвитку деградаційних процесів в підшипнику і залишковий ресурс. Такий під­хід має право на існування в зв’язку з тим, що при втраті робото здатності механізму обслуговуючому персоналу все одно, що в підшипнику вийшло з ладу, важливо, що його потрібно замінити.

Наведемо приклад спектральної діаграми для справного (нового) та спрацьованого підшипників (рис. 1)