Основы метода ударных импульсов
Метод ударных импульсов впервые был разработан фирмой «SPM Instrument» (Швеция) и основан на измерении и регистрации механических ударных волн, вызванных столкновением двух тел. Ускорение частиц материала в точке удара вызывает волну сжатия, в виде ультразвуковых колебаний распространяющуюся во всех направлениях. Ускорение частиц материала в начальной фазе удара зависит только от скорости столкновения и не зависит от соотношения размеров тел .
Метод ударных импульсов позволяет оценить совокупность характеристик подшипника, условия смазывания, воздействия рабочих нагрузок, и тем самым дает возможность оценить техническое состояние подшипникового узла.
Для измерения ударных импульсов используется пьезоэлектрический датчик, на который не оказывают влияние вибрации в низко‑ и среднечастотном диапазоне. Датчик механически и электрически настроен на частоту в диапазоне 28…32 кГц. Вызванная механическим ударом фронтальная волна возбуждает затухающие колебания в пьезоэлектрическом датчике.
Пиковое значение амплитуды этого затухающего колебания прямо пропорционально скорости удара. Затухающий переходный процесс имеет постоянный уровень затухания для данного состояния. Измерение и анализ затухающего переходного процесса позволяет оценить степень повреждения и состояние подшипника качения (рис. 2).
Рис. 2. Схема измерения ударных импульсов
|
|
|
Причины повышения ударных импульсов следующие .
1. Загрязнение смазки подшипника во время монтажа, во время хранения, в процессе эксплуатации.
2. Ухудшение эксплуатационных свойств смазочного материала в процессе эксплуатации, приводящее к несоответствию применяемой смазки режимам и условиям работы подшипника.
3. Вибрация машины, создающая повышенную нагрузку на подшипники. Ударные импульсы не реагируют на вибрацию, отражают ухудшение условий работы подшипника.
4. Отклонение «геометрии» деталей подшипника от заданной в результате неудовлетворительной сборки подшипника.
5. Неудовлетворительная центровка валов.
6. Повышенный зазор в подшипнике.
7. Ослабление посадки подшипника.
8. Ударные воздействия на подшипник, возникающие в результате работы зубчатого зацепления, соударений деталей.
9. Неисправности электромагнитной природы электрических машин.
10. Кавитация перекачиваемой среды в насосе, при которой в результате захлопывания газовых каверн в перекачиваемой среде непосредственно создаются ударные волны.
11. Вибрация подсоединенных к машине трубопроводов или арматуры, связанной с нестабильностью потока перекачиваемой среды.
12. Повреждение подшипника.
|
|
|
Диагностика подшипников качения методом ударных импульсов
На поверхности беговых дорожек подшипников всегда имеются неровности. При работе подшипника происходят механические удары и возникают ударные импульсы. Значение ударных импульсов зависит от состояния поверхностей качения и окружной скорости. Ударные импульсы, генерируемые подшипником качения, увеличиваются в 1000 раз, начиная от начала эксплуатации и заканчивая моментом, предшествующим замене. Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы.
Исходные замеры ударных импульсов, сделанные изготовителем вращающегося оборудования во время заводских или приемо‑сдаточных испытаний, являются точкой отсчета для мониторинга технического состояния подшипников данного оборудования. Результаты таких замеров должны включаться в техническую документацию на оборудование и использоваться в дальнейшем как исходные справочные значения .
После установки нового подшипника качения уровень ударных импульсов может несколько снижаться, что связано с приработкой деталей подшипника. Другой причиной снижения уровня ударных импульсов является действие рабочей нагрузки, когда вновь установленный подшипник качения в течение некоторого времени «занимает» оптимальное положение в посадочном месте, используя имеющиеся зазоры и свободу «перемещения» в подшипниковом узле или по валу.
|
|
|
Эксплуатация подшипников при уровне ударных импульсов, превышающих «хороший» уровень, является нежелательной, но все же допустимой при условии, что уровень ударных импульсов с течением времени остается постоянным, и осуществляется контроль состояния. Рекомендуется выявить и устранить причину повышенного уровня ударных импульсов. Повышенный уровень ударных импульсов является следствием неправильного монтажа, перегрузки или иных проблем. Продолжительная эксплуатация подшипника с повышенным уровнем ударных импульсов обычно приводит к сокращению срока службы и к сокращению межремонтного пробега оборудования.
Уровень ударных импульсов является функцией скорости вращения подшипника, геометрических размеров и технического состояния. Для того, чтобы нейтрализовать влияние скорости и размеров подшипника на оценку состояния, следует использовать относительную шкалу измерений. Расчет значения по относительной шкале проводится автоматически на основании ввода в измерительный прибор среднего диаметра подшипника в мм, номера типа подшипника по классификации «SPM Instrument» и его частоты вращения в об/мин.
|
|
|
Места установки датчиков
Параметры оценки правильно отражают состояние подшипника лишь в том случае, если точка измерения выбрана строго согласно правилам, а передача сигнала ударных импульсов происходит без добавления помех и без потери полезного сигнала (рис. 3).
Измерение ударных импульсов должно проводиться непосредственно на корпусе подшипникового узла. Перед измерением ударных импульсов необходимо рассмотреть чертеж конструкции механизма или машины и убедиться в правильности выбора мест измерения (установки датчика), исходя из условий распространения ударных импульсов. Поверхность в месте измерения должна быть ровной. Толстый слой краски, грязи, окалины следует удалить. Датчик устанавливается в зоне эмиссионного окна под углом 90° к корпусу подшипника, допускаемый угол отклонения не более 5°. Усилие прижатия щупа к поверхности в точке измерения должно быть постоянным.
Рис. 3. Проведение измерений при помощи щупа ударных импульсов
Продолжение рис. 3. Проведение измерений при стационарного датчика ударных импульсов
Перед проведением измерения необходимо убедится, что нагрузка на подшипнике качения при работе машины является безударной. Если в процессе работы в машине возникают ударные нагрузки, то подшипник качения необходимо диагностировать на холостом ходу.
Если точка измерения выбрана с отклонением от правил или же передача сигнала ударных импульсов происходит с потерей полезного сигнала, то следует использовать компенсацию для калибровки точки измерения или применять собственные пониженные уставки уровней. В любом случае в методике измерений рекомендуется использовать компенсацию для более точной настройки измерения.
Если передача сигнала ударных импульсов происходит с добавлением помех, то рекомендуется использовать спектральный анализ ударных импульсов или постараться провести измерения, исключив помехи, например, на холостом ходу или на специальном режиме работы (в зависимости от вида источника помех).
Периодические измерения на подшипниковом узле следует проводить, устанавливая датчик‑щуп всегда в одной и той же точке. Рекомендуется подготавливать точки измерения с помощью сферической фрезы, как правило, входящей в комплект измерительного прибора.
Существуют следующие особенности проведения измерений ударных импульсов и оценки состояния механизмов и машин.
Если уровень ударных импульсов изменяется вместе с нагрузкой, которая остается нормальной для данной машины, то это может свидетельствовать о том, что свойства смазочного материала не обеспечивают полноценной пленки смазки в зоне качения подшипника при нормальных изменениях нагрузки. Особенно чувствительными к свойствам смазки являются шариковые подшипники, т.к. пятно контакта шарика с дорожкой качения представляет собой точку.
В большинстве случаев причиной повышенного уровня ударных импульсов является не повреждение самого подшипника, а лишь ухудшение условий работы, в основном из‑за проблем со смазкой. При понижении скорости вращения ухудшается образование гидродинамической пленки смазки и появляются пробои пленки в зоне качения, которые приводят к повышенному уровню ударных импульсов, что сопровождается ухудшением состояния подшипника по результатам оценки измерений.
Более подробный анализ условий работы подшипника для выяснения конкретных избыточных внешних воздействий на него, а также детальный анализ состояния подшипника для выяснения конкретных повреждений существенно облегчается в том случае, если используется спектральный анализ ударных импульсов (рис. 4).
При выяснении постоянства условий работы «хорошего» подшипника в случае переменной скорости вращения следует помнить, что уровень ударных импульсов должен всегда следовать за изменениями скорости вращения. Ударные импульсы уменьшаются при снижении скорости и увеличиваются при ее росте. Таким образом, при вариациях скорости вращения изменения уровней ударных импульсов не являются критериями оценки технического состояния подшипника качения. Однако результаты оценки состояния при изменениях скорости вращения должны оставаться неизменными, поскольку эти параметры автоматически корректируются при изменении скорости.
Рис. 4. Спектрограмма подшипника направляющего вала (пунктиром указаны линии соответствующие повреждениям внешнего кольца подшипника)
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!