Спосіб вібраційної діагностики низькообертових великогабаритних підшипників кочення

Реферат: Спосіб вібраційної діагностики низькообертових великогабаритних підшипників кочення включає обертання підшипника з подальшим визначенням його дефектів і міри їх розвитку за піками спектру сигналу детектора. Підшипник розміщують у випробувальному стенді у зборі з подушками і робочим валком, шийки якого закріплюють в кріпильному оснащенні стенда. Визначення дефектів і міри їх розвитку додатково роблять по середньоквадратичному значенню віброшвидкості, значенню високочастотного детектування обвідної і значенню віброприскорення в піке. UA 82484 U (12) UA 82484 U UA 82484 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до машинобудування і може бути використана для діагностування і відбракування великогабаритних підшипників кочення, наприклад робочих валків прокатних станів. Відомий спосіб вібраційної діагностики, при якому використаний пристрій для діагностики і відбракування підшипників за вібрацією та шумом [RU 2032160 С1]. При використанні цього способу в зовнішньому кільці підшипника наводять вихрові струми, що дозволяють перемагнітити сталь зовнішнього кільця. Електромагнітні сили, які виникають від вихрових струмів, гістерезисний момент, приводять в обертання зовнішнє кільце підшипника. Підшипник зміщується відносно осі в радіальному напрямі, а на зовнішнє кільце створюється радіальне навантаження. Істотним недоліком цього способу, є недостатня точність діагностики, вимір механічних коливань робиться тільки в осьовому напрямі, що не дає повної діагностичної інформації про стан підшипника. Також при використанні цього способу використовується стенд, який буде не придатний для діагностики великогабаритних підшипників(d>300 мм), і, крім того, для вантаження великогабаритних підшипників знадобиться розробка дуже потужних пристроїв, що створюють сильне магнітне поле. Також відомий спосіб комплексної вібродіагностики підшипників кочення [RU 2336512 С1], що передбачає обертання з додатком радіального і аксіального навантажень, вимір величин вібросигналів, що характеризують стан робочих поверхонь підшипника, перетворення і реєстрацію вібросигналів з подальшим формуванням фізичної моделі підшипника і зіставлення його з еталонною. Відбраковують випробовувані підшипники під час одночасного його обертання з типовим, що служить робочим еталоном. Вимір величин роблять в трьох швидкісних режимах з додатком радіального, аксіального і тангенціального навантажень, за допомогою статичних і динамічних дизбалансних елементів. Недоліком цього способу є те, що для його здійснення необхідно демонтувати підшипник з вузла і обертати на спеціальному стенді, що робить неможливим проведення діагностування підшипника безпосередньо в складальному вузлі і, відповідно, унеможливлює визначення дефектів складання, а також значно знижує продуктивність діагностики, що важливо на безперервному виробництві. Найбільш близьким способом до заявлюваного є спосіб діагностики підшипників кочення Захарова-MDZ [RU 2133455 С1], що включає обертання підшипника з подальшим визначенням його дефектів і міри їх розвитку за піком спектру сигналу детектора. Недоліком цього способу є низька точність діагностики, у зв'язку з дією механічних коливань і створенні ними перешкод при діагностиці великогабаритних низькообертових підшипників в агрегаті, оскільки детектування виконується в низькочастотній області без відфільтровування низькочастотних складових вібрації. Так само не є можливим відрізнити дефект підшипника від дефекту складання підшипникового вузла, оскільки в спектрі сигналу детектора амплітуди підшипникових частот співпадають з амплітудами частот дефектів складання підшипника. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення точності діагностики низькообертових підшипників кочення шляхом аналізу комплексу додатково визначених параметрів випробування підшипників в умовах, максимально наближених до їх робочого режиму. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вібраційної діагностики низькообертових великогабаритних підшипників кочення, що включає обертання підшипника з подальшим визначенням його дефектів і міри їх розвитку за піками спектру сигналу детектора, згідно з корисною моделлю, підшипник розміщують у випробувальному стенді (як випробувальний стенд використовують верстат токарно-гвинторізної або шліфувальної груп) у зборі з подушками і робочим валком, шийки якого закріплюють в кріпильному оснащенні стенда, а визначення дефектів та ступінь їх розвитку додатково виконують по середньоквадратичному значенню віброшвидкості, значенню високочастотного детектування, що огинає, і значенню віброприскорення в піке (визначають в діапазоні частот від 1 до 3 кГц). При використанні цього способу для діагностики застосовують не спеціалізований стенд, а верстат токарно-гвинторізної або шліфувальної груп, які, економлячи корисний простір виробничої ділянки, дозволяють проводити випробування підшипників в складальному вузлі без його розбирання (вал + подушка вала + підшипник) в умовах, наближених до робочих. Отже, нова сукупність обмежувальних і відмітних ознак заявлюваного способу є причиною, а первинний технічний результат (аналіз комплексу додатково певних параметрів випробування підшипників в умовах максимально наближених до їх робочого режиму) - наслідком. 1 UA 82484 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 У свою чергу, цей первинний технічний результат є причиною, а вторинний технічний результат (підвищення точності діагностики низькообертових підшипників кочення) - наслідком. Суть способу пояснюється на прикладі його реалізації в металорізальному верстаті з посиланням на креслення, що додаються, де схематично зображений цей верстат зі встановленими на ньому підшипниками в складальному вузлі (вал + подушка вала + підшипник). На кресленні зображені вузол без розбирання (вал 1 + подушки 2 + підшипник 3), металорізальний (наприклад вальцешліфувальний) верстат 4, центруючі підкладки 5, електродвигун 6, редуктор 7 і планшайба 8. Порядок проведення діагностики представлений нижче. Двоопорний підшипниковий вузол без його розбирання (вал 1 + подушки вала 2 + підшипники 3) встановлюють на металорізальний верстат 4, що забезпечує необхідні умови для високої вірогідності ідентифікації міри розвитку дефектів великогабаритних підшипників, з мінімальною дією механічних перешкод, на підкладки 5, для центрування і вивіряння подушок 2. Обертання робиться через електродвигун 6, редуктор 7 і планшайбу 8. Вал обертається на номінальних оборотах верстата (40-45 про/мін). Радіальне стаціонарне навантаження на тіла кочення вимірюваного підшипника створюється від маси валка (≈30 т). Датчик вібрації (на схемі не показаний) встановлюють у вертикальному, осьовому і поперечному напрямі від осі обертання на постійно забезпечені точки вимірів. Отримані з віброаналізатора (на схемі не показаний) дані зберігають в комп'ютері в оцифрованому вигляді, аналізу піддається вібраційний сигнал опори, який за допомогою швидкого перетворення Фур'є розкладається на частотні складові, поява в спектрах інформативних амплітуд підшипникових частот говорить про наявність дефекту. Далі робиться детектування обвідної, яке зводитися до відфільтровування низькочастотних складових вібрації і посилення повторюваних високочастотних сигналів, від дефектів підшипників, значення тієї, що огинає, порівнюється з нормованим значенням, по кількості піків підшипникових частот судять про появу і місце розташування дефекту. Про міру розвитку дефекту судять по нормованому середньоквадратичному значенню віброшвидкості і абсолютному значенню тієї, що огинає. Для можливості розділення дефекту підшипника від дефекту складання застосовують значення спектру віброприскорення в діапазоні частот від 1-3 кГц. Приклад. Діагностику проводили на підшипниках робочих валків прокатного стану 3000, яка здійснюється під час прокрутки валка на холостому ході у вальцешліфувальному верстаті. Для підшипника кочення 779/630ХМ, внутрішнім діаметром 630 мм, встановлені пороги сильного, середнього і слабкого рівня дефекту. Як приклад може послужити підшипник валка, що має дефект на зовнішньому кільці. Аналіз отриманих результатів вимірів показав в спектрі обвідної gE піки на частоті перекочування тіл кочення по зовнішньому кільцю, що досягають значень 0,18 gE, їх гармонійний ряд при смуговому фільтрі 500-10000 Гц, при цьому спостерігалося істотне зростання параметру високочастотного детектування - 5,916 gE. Підвищене значення віброшвидкості в діапазоні 0,1-200Гц - 1,054 мм/с СКЗ свідчило про наявність дефекту. Було 2 виявлено зростання віброприскорення в діапазоні частот від 1 до 3 кГц 0,36 м/с , що вказує на сильний розвиток дефекту. За відсутності ушкоджень в підшипнику, віброприскорення в 2 діапазоні 1-3 кГц складає 0,015 м/с . Після діагностування провели демонтаж підшипника з вузла, його дослідження. Було виявлено втомне вифарбовування 30 % доріжки кочення зовнішнього кільця. Пропонований спосіб має підвищену точність діагностування великогабаритних підшипників кочення у власних опорах з мінімальною дією механічних перешкод від інших механізмів і появою можливості розділення дефектів підшипників від дефектів складання вузла. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Спосіб вібраційної діагностики низькообертових великогабаритних підшипників кочення, що включає обертання підшипника з подальшим визначенням його дефектів і міри їх розвитку за піками спектру сигналу детектора, який відрізняється тим, що підшипник розміщують у випробувальному стенді у зборі з подушками і робочим валком, шийки якого закріплюють в кріпильному оснащенні стенда, а визначення дефектів і міри їх розвитку додатково роблять по середньоквадратичному значенню віброшвидкості, значенню високочастотного детектування обвідної і значенню віброприскорення в піке. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як випробувальний стенд використовують верстат токарно-гвинторізної або шліфувальної груп. 2 UA 82484 U 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що значення віброприскорення в піке визначають в діапазоні частот від 1 до 3 кГц. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3