Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький icon

Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький




Скачати 92.33 Kb.
НазваВіброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький
Дата01.07.2012
Розмір92.33 Kb.
ТипДокументи

ВІБРОАКУСТИЧНЕ ДІАГНОСТУВАННЯ

ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ НА ЕТАПАХ ВИГОТОВЛЕННЯ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ


В.І. Марчук, д-р техн. наук, професор;

Г.В. Клепацький, аспірант,

Луцький національний технічний університет, м. Луцьк


Підшипникові вузли є типовими елементами конструкції роторних машин. Найбільш поширеним методом контролю вузлів є оцінка їх віброакустичного стану. Тому покращання методів віброакустичної діагностики підшипникових вузлів постає актуальним завданням.

Випробування підшипників на зношення виконувалося на спеціальній установці. Для контролю віброакустичного стану на корпус установки в безпосередній близькості від випробувального підшипника розміщувалися по два типи п’єзоаксерерометрів: Bruel&Kjear 4371 та АР-98 (в осьовому та радіальному напрямках), а також мікрофон. Реєстрування вібраційних процесів виконувалися в діапазонах частот від 20 до 20000 Гц. У середній частині установки розміщені механізми осьового та радіального навантаження, які забезпечують такі максимальні значення навантажень на випробувальний підшипник:

  • радіальна сила F= 5000 Н;

  • осьова сила F= 5000 Н.

Додатково контролювалися такі параметри, а саме:

  • температура зовнішнього кільця підшипника;

  • температура мастильно-охолоджувальної рідини при вході в підшипник та при виході з нього;

  • тиск мастильно-охолоджувальної рідини при вході в підшипник та при виході з нього;

  • частота обертання вала.

Випробуванню піддавалися підшипники типів: 2319КМ, 2315, 3514, 7510А та 7509А. Для прискорення процесу зношення як циркуляційне мастило використовувалася вода. Реєстрація вібрації виконувалася періодично, а саме через кожних 5 хвилин. Зупин випробувань здійснювався у разі різкого підвищення загального рівня вібрації (що попереджував про руйнування підшипника). Оцінка ступеня зношення виконувалася шляхом вимірювання параметрів макро- та мікрогеометрії підшипників. Після випробувань виконувалася дефекація підшипників, результати наведені в таблиці 1. Аналіз результатів дефектування вказував, що ступінь розвитку дефектів підшипників можна розділити на три групи.


Таблиця 1   Результати радіальних та осьових зазорів

Номер

підшипника

Напрям, хв

Радіальний зазор, мкм

Осьовий зазор, мкм

До випроб.

Після

випроб.

Зміна

До випроб.

Після

випроб.

Зміна

7510А

40

44

45,5

1,5

250

255

5,5

7509А

58

43

44,46

1,46

240

244,8

4,8

2319КМ

180

42

44,35

2,35

260

288,6

28,6

3514

110

44

46,46

2,46

255

283

28,0

2315

32

45

53,1

8,1

260

312

52


Перша група – підшипники з відсутністю видимих дефектів 7510А зі стальним сепаратором та 7509А з мінімальним напрацюванням (збільшення радіального зазору в середньому становило – 3,4 %, осьового до 2 %, втрата ваги 0,2 г).

Друга група   підшипники 2319КМ з бронзовим сепаратором та 3514 з відсутністю викришування на бігових доріжках внутрішнього та зовнішнього кілець із наявністю зношення стінок сепаратора, поява лисок на роликах (збільшення радіального зазору в середньому 5,6 %, осьового 11 %, втрата ваги 0,45 г).

Третя група   підшипник 2315 з високим ступенем викришування матеріалу на бігових доріжках та тілах кочення, корозійно - механічним зношенням поверхонь тертя та тіл кочення, зі зношенням сепаратора (збільшенням радіального зазору в середньому 18%, осьового 20 %, втрата ваги більше 1 грама).

Розрахунок частот перших гармонік основних джерел вібрації підшипника за відомими співвідношеннями [1,2] вказує, що вони коливаються в діапазоні до 1800 Гц. При збільшені рівня в 10 разів виникає зношення сепаратора, а при зміні рівня до 20 разів виникають зношення та викришування зовнішнього та внутрішнього кілець і тіл кочення.

У період припрацювання виникають стискання та зрізання найбільш високих гребінців нерівностей, у результаті чого зменшується шорсткість поверхні, й поширені під час тертя хвилі деформації деформують структуру поверхневого шару, підвищуючи цим зносостійкість. Технологічне забезпечення топографії робочих поверхонь тертя, що забезпечують підвищення несучої здатності при гідродинамічному режимі роботи при радіально-осьових навантаженнях є вкрай актуальним для практики.

На рис.1 наведені зразки амплітудних спектрів віброперевантажень одного з підшипників на початку та в кінці випробувань. Аналіз спектрів вказує на:

  • значне збільшення рівнів дискретних складових, а також рівня шуму в кінці випробувань;

  • наявність резонансної частоти 7600 Гц (частота власних коливань внутрішнього кільця роликопідшипника становила приблизно 8000 Гц);

  • появу складових спектра в кінці випробувань із кроком частоти обертання ротора та сепаратора).




^ Рисунок 1   Амплітудний спектр віброперевантажень (осьовий акселерометр) на початку (а) та в кінці (б) випробувань підшипника 2315


На рис. 2 наведені часові реалізації одного з підшипників на початку та в кінці випробувань.

На останній видно ударні імпульси, які характеризують зміну параметрів шорсткості та хвилястості на доріжках кочення підшипника. Частота при вдарянні на 8000 Гц. Підшипник 2319КМ випробувався при мінімальному навантаженні та витримав максимальний час (3 години).

Дані показують значно більший рівень розсіювання в серії, що можна пояснити впливом індивідуальних особливостей підшипників та якості їх виготовлення та складання.

Головною причиною виникнення шумів [3] у підшипниках кочення є відхилення від ідеальної геометричної форми робочих поверхонь кілець підшипників та тіл кочення. Встановлено, що більше вливають на вібрації активні елементи підшипника. Якщо обертальне кільце обертається, тоді точність його геометричних форм та тіл кочення мають вирішальне значення. Коливання кілець підшипників розподіляється на 3 групи:

  1. Коливання з великою довжиною хвилі (до 10 коливань за один оберт кільця). Такі коливання виникають через радіальне биття кілець підшипників, які сягають 15 мкм.

  2. Коливання з середньою довжиною хвилі (10-60 за один оберт кільця). Причина цих коливань   хвилястість на доріжках кочення. Амплітуда цих коливань   не більше 1 мкм.

  3. Коливання з малою довжиною хвилі (більше 60 коливань за один оберт кільця). Причина цих коливань   мікронерівності з амплітудою до 0,1 мкм.





^ Рисунок 2  - Віброакустична реалізація сигналу підшипника 2319КМ
під час випробувань



Зі збільшенням хвилястості зовнішніх кілець рівень шуму роликопідшипників підвищується. Наприклад, зі зменшенням хвилястості кілець від 0,2 до 0,05 мкм рівень шуму знижується на 14 дБ. Більшою мірою на рівень шуму впливає хвилястість внутрішніх кілець, а саме із зменшенням хвилястості від 2,2 до 0,05 мкм рівень шуму знижується на 20 дБ. Те саме стосується хвилястості роликів, зменшення хвилястості від 2,0 до 0,05 мкм рівень шуму знижується на 11 дБ.




^ Рисунок 3   Спектрограма бездефектного підшипника 7510А


Цікавим є те, що максимуми інтенсивності частотних спектрів знаходяться на частоті 600-700, 1400-1500, та 7200 Гц, а найбільше зменшення шуму виникає у високочастотній області спектра (від 1000 до 10000 Гц), а в низькочастотній області зміна не проявляється, а спектри частот у всіх підшипниках до 150 Гц збігаються.

Складальні шуми в роликопідшипниках виникають в основному із вібрації внутрішнього кільця. Відповідно причиною виникнення звукового тиску складальних шумів є торкання роликів із внутрішнім кільцем. На точність і стійкість руху істотно впливає наявність хвилястості на поверхнях вала і підшипника ковзання, кілець і тіл кочення підшипників кочення, напрямних і повзуна. Із збільшенням висоти хвилястості масляна плівка між поверхнями тертя стає все більш нерівномірною і збільшуються ділянки тертя без мастила. Западини хвиль утворюють масляні клини, що створюють гідропідіймальну силу. Гідропідіймальна сила збільшується із зменшенням кута нахилу вершини хвилі та співвідношення висоти і кроку хвилі й змінюється відповідно до розташування хвиль на цапфі вала або на підшипнику ковзання. В кульковому підшипнику найбільший вплив на його вібрації має хвилястість внутрішнього кільця [4]. Рівень вібрації підшипника визначається емпіричною залежністю

дБ

де q   ефективне значення вібраційного прискорення тіла кочення, см/с2, обумовленого хвилястістю ; п   частота обертання внутрішнього кільця відносно сепаратора, об/хв; Нв   середньоквадратична висота хвилястості; і — кількість хвиль на колі доріжки кочення. Частота вібрації .

На вібрацію підшипника зі всього спектра хвилястості найбільший вплив мають високочастотні гармоніки, оскільки кількість хвиль більшою мірою впливає на прискорення, ніж висота хвилястості. Експерименти показують, що при зменшенні висоти хвилястості внутрішніх кілець підшипників від 2,5 до 0,06 мкм рівень вібрації знижується в середньому на 17 дБ у діапазоні частот 200-4000 Гц. Хвилястість зовнішніх кілець впливає на вібрації меншою мірою. Так, зниження висоти хвиль від 3 до 0,25 мкм супроводжується зменшенням рівня вібрації на 10 дБ. Шум деталей, що обертаються, і вузлів машин безпосередньо пов'язаний з їх вібрацією. Причиною шуму, крім конструктивних чинників підшипників кочення, їх мастила, навантаження і частот обертання, є геометричні похибки, у тому числі і хвилястість бігових доріжок кілець і тіл кочення. Підшипники з висотою хвиль 0,1-0,5 мкм працювали менш шумно, ніж підшипники з висотою хвиль 1,5-2,5 мкм. Із зростанням частоти обертання підшипника вплив хвилястості на шум збільшується.

Описана вище класифікація вимірювання шумів та пов’язаних із ними вібрацій покладена в основу розробленої методики визначення виробничих дефектів деталей підшипників на стадії їх виготовлення та експлуатації.

Дослідження та аналіз процесів, що проходять у підшипникових вузлах, необхідні для вирішення важливого завдання підвищення якості, надійності та експлуатаційних характеристик підшипників та їх деталей, визначення ознак та методів діагностики підшипників та підшипникових вузлів.


SUMMARY

^ TECHNOLOGICAL PROVIDING OF VIBRO ACOUSTIC OF
FRICTIONLESS BEARING


V.I. Marchuk, G.V. Klepatsky

The article considers results of experimental research of possibilities to reveal damages of power rotor bearings caused by mounting and installation, using vibration diagnostic methods and signals of accelerometers installed at exterior side at sufficient distance from a bearing.


^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ


  1. Вибрации и шум электрических машин малой мощности / Л.К. Волков, Р.Н. Ковалев и др. / Л.: Энергия, 1979. – 206с.

  2. Подшипники качения: Справочное пособие / под ред. Н.А. Спицина, А.И. Спришевского. – М.: Гос. н. т. изд-во машиностроительной литературы, 1961. – 828 с.

  3. Рагульскис К.М., Юркаускас А.Ю. Вибрации подшипников. / под ред.
    К.М. Рагульскиса. – Л.: Машиностроение, ленинградское отделение, 1985. – 119 с.

  4. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей /
    В.А. Прилуцкий. – М.: Машиностроение, 1978. – 136 с., ил.

Схожі:

Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconВ.І. Марчук, д-р техн наук, професор
Підвищення продуктивності та точності процесу торцешліфування за рахунок вибору раціональної структури різального інструменту
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький icon11) 10452 (19) ua (51) мпк
Стенд для дослідження пошкоджень підшипників кочення та ковзання, який містить станину, виконану у вигляді зварної рами, електродвигун,...
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconМіжнародна науково-технічна конференція, присвячена 80-річчю Дніпропетровської області та 90-річчю
В. а д-р техн наук, проф.; Перегудов В. В., д-р техн наук, проф.; Рудь Ю. С., д-р техн наук, проф.; Сидоренко В. Д., д-р техн наук,...
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconРадіолокаційні станції
Рецензенти: кафедра радіотехніки Державного університету інфoрмаційних та комунікаційних технологій (завідувач кафедри д-р техн наук,...
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconА. А. Семенов моноімпульсні вторинні радіолокаційні станції навчальний посібник
Рецензенти: кафедра радіотехніки Державного університету інфoрмаційних та комунікаційних технологій (завідувач кафедри д-р техн наук,...
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconО. Л. Матвєєва, канд техн наук І. А. Кравець, д-р техн наук Л. М. Курок
Розглянуто результати дослідження енергетичних властивостей хімічних елементів з метою можливості подальшого визначення механізму...
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconІі міжнародна науково-технічна конференція «Пошкодження матеріалів під час експлуатації, методи його діагностування І прогнозуваНня»
Упродовж експлуатації матеріали елементів конструкцій зазнають пошкодження, природа якого залежить від виду навантаження та умов...
Віброакустичне діагностування підшипників кочення на етапах виготовлення та експлуатації в.І. Марчук, д-р техн наук, професор; Г. В. Клепацький iconІіі міжнародна науково-технічна конференція «Пошкодження матеріалів під час експлуатації, методи його діагностування І прогнозуваНня»
Упродовж експлуатації матеріали елементів конструкцій зазнають пошкодження, природа якого залежить від виду навантаження та умов...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи