ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ 599

х, м/с²-10

Рис. 7.10. Формы сигнала х (а) подшипника качения при трещине (б) одного из тел качения (при СКЗ = 1,93)

Рис. 7.11. Форма сигнала х (а) виброускоре- >шя подшипника при разрушении (#) одного

из тел качения (при А_р+ = 2,8; = 4,8)

Ф

форме сигнала возможно появление удар­ных импульсов с периодом перекатыва­ния тел качения по локальному дефекту (рис. 7.13). При сильном износе подшип­ника хорошо наблюдается модуляция сигнала вибрации (рис. 7.14).

Одной из важнейших особенностей, облегчающих диагностирование подшип­ников качения, является возникновение вибраций на частотах, не кратных частоте вращения ротора. Однако при возникно­вении ряда дефектов подшипников, свя­занных с износом внутреннего кольца, неоднородным радиальным натягом, про­скальзыванием, нарушениями жесткости, деформациями опорной системы, переко­сами, люфтами, дефектами муфт, возни­кают вибрации на частоте вращения рото­ра и ее гармониках.

Для локализации и идентификации этих дефектов необходимо иметь сводную информацию о состоянии всех узлов ма­шины. Необходимо провести совместный анализ результатов мониторинга по всем точкам измерений с учетом режимов ра­боты машины, исследовать пространст­венное распределение вибрации, провести фазовый анализ и др.

Если обнаруживают изменения виб­рационного состояния и дефекты в не­скольких подшипниковых узлах машины, находящихся на одной линии вала, то час­то причиной являются не дефекты нес- скольких подшипников, а сильные дефек­ты одного подшипника. Такие дефекты появляются в результате возникновения дополнительных динамических нагрузок на подшипники, смежных с соединитель­ными муфтами, например, при перекосах и проблемах с муфтой.

S, мм/с

Рис. 7.12. Форма и спектр сигнала (а) подшипника качения при ослаблении посадки и фреттинг-коррозии (б)

, м/с²10

Рис. 7.13. Форма сигнала подшипника качения (а) при локальном дефекте наружного кольца (6)

х, м/с² -10

500

Рис. 7.14. Форма сигнала при сильном износе подшипника качения: локальных дефектах колец, износе колец и шариков

Достаточно часто измерения вибра­ции свидетельствуют об изменении тех­

нического состояния, а результаты осмотра не позволяют идентифицировать дефект. Причиной изменения вибрации может быть изменение режима работы машины, изменение условий работы и влияние со­седних машин, установленных в одном помещении с диагностируемой машиной.

При анализе вибраций машины сле­дует наблюдать за несколькими парамет­рами. Например, изменения могут про­исходить только в спектре сигнала или в спектре огибающей, или импульсы могут наблюдаться только на временных реали­зациях длительностью 4 ... 8 с и т.д. Это свидетельствует о начальной стадии раз­вития дефекта подшипника, дефектах смазки или о появлении гидравлических ударов. Следует провести повторные из­мерения, при совпадении результатов из­мерений контролировать развитие дефек­та в течение нескольких дней, пока дан­ные мониторинга (изменение вибрацион­ного состояния машины) не позволят идентифицировать дефект.

Кроме рекомендаций, указанных в гл. 7, пользователь может учитывать и общие рекомендации, изложенные в дру­гих главах.

1. Глава 8 вибродиагностика дефектов линии вала механический дисбаланс

1. Происхождение дисбаланса

Наиболее распространенным источ­ником повышенной вибрации является механический дисбаланс роторов. Дисба­ланс возникает при изготовлении, ремонте и эксплуатации роторов. Деталь, обла­дающая конструктивной симметрией, мо­жет иметь дисбаланс из-за технологиче­ских отклонений от осевой симметрии и неоднородности материала. Пазы на рото­рах генераторов и других электрических машин могут иметь некоторые отклоне­ния по глубине и ширине. Элементы об­мотки роторов электрических машин, ра­бочие лопатки и лопасти рабочих колес и другие насадные детали роторов машин и механизмов несколько отличаются друг от друга по массе и форме. Профилакти­ческий учет этих отличий не вполне ком­пенсирует их влияние на дисбаланс рото­ров. При насадке на ротор деталей с натя­гом, в особенности имеющих большие размеры, появляется дисбаланс, вызван­ный искривлением оси вала. При наличии посадочных зазоров дисбаланс возникает вследствие неопределенности положения насадной детали в пределах зазора.

В процессе эксплуатации дисбаланс появляется из-за поломок рабочих лопа­ток и бандажных связей, отложений солей и эрозийного износа турбинных роторов, возникновения уплотнений неметалличе­ских элементов обмотки ротора электри­ческой машины в первый период эксплуа­тации и релаксации внутренних техноло­гических напряжений, вызывающих про­гиб роторов. Возможно появление дисба­ланса при авариях.

2. Влияние дисбаланса на вибрацию

Влияние дисбаланса на вибрацию определяют возникающие при вращении центробежные силы, создающие вынуж­денные колебания роторов с частотой вращения. Проявление механического дисбаланса состоит в том, что вибрация имеет преимущественно оборотную час­тоту и является функцией частоты враще­ния вала. При отсутствии других причин вибрация не зависит от режима работы агрегата под нагрузкой. Это и является диагностическими признаками механиче­ского дисбаланса.

Распределение дисбаланса по длине роторов определяет соотношение ампли­туд и фаз вибрации в разных точках ма­шины, а также вид АФЧХ вибрации, в частности вибрации на резонансных час­тотах вращения.

Существенную вибрацию при нали­чии некоторых дефектов, например, при пониженной динамической жесткости опорной системы, расцентровках, резо­нансе вблизи номинальной частоты вра­щения возбуждает механический дисба­ланс, имеющий умеренную и приемлемую для нормальных случаев величину.

Дисбаланс дополнительно создает высокочастотную вибрацию с кратными частотами, что связано прежде всего с нелинейностью опор (см. разд. 8.6), это более всего проявляется при чрезмерных величинах дисбаланса в основном вслед­ствие ударных динамических возмуще­ний.

2. Остаточный прогиб ротора

Остаточный прогиб ротора пред­ставляет собой искривление его геомет­рической оси, которое обнаруживается,

1. Глава 8 вибродиагностика дефектов линии вала механический дисбаланс