Методы технической диагностики подшипников

Широкое распространение во всём мире получили методы виброакустической диагностики подшипников качения. Обусловлено это тем, что параметры вибрации несут в себе информацию о состоянии механического оборудования в целом и подшипниковых узлов в частности. При этом теория и практика анализа параметров вибрации к настоящему времени столь отработана, что можно получить достоверную информацию о текущем техническом состоянии не только подшипника, но и его отдельных деталей: колец, тел качения и сепаратора.

В настоящее время широко используются четыре метода диагностики подшипников качения: ПИК‑фактор; прямой спектр; спектр огибающей и ударные импульсы.

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.