Diagnozowanie uszkodzeń łożysk

1. Charakter wad łożysk

Łożyska toczne są podstawowymi elementami większości maszyn obrotowych, ale są również częstym punktem awarii. Typowe łożysko składa się z bieżni zewnętrznej, bieżni wewnętrznej, zestawu kulek lub wałeczków oraz koszyka, który utrzymuje ich odstęp. „Defekt” to mikroskopijna lub makroskopowa wada, taka jak pęknięcie, odprysk lub wżer, na jednej z tych powierzchni.

Gdy element toczący się przejeżdża nad defektem, generuje niewielki, wysokoczęstotliwościowy odgłos, czyli „kliknięcie”. Chociaż pojedyncze uderzenie charakteryzuje się niską energią, uderzenia te powtarzają się. Analiza drgań jest wyjątkowo skuteczny w wykrywaniu powtarzających się, okresowych uderzeń na długo zanim łożysko zacznie się przegrzewać lub wydawać słyszalny hałas.

2. Cztery podstawowe częstotliwości błędów

Kluczem do diagnozowania usterek łożysk jest wiedza, że dla danej geometrii łożyska i prędkości obrotowej uderzenia będą występować z bardzo określonymi, przewidywalnymi częstotliwościami. Są one znane jako podstawowe częstotliwości usterek:

• BPFO (Częstotliwość podań piłki, bieżnia zewnętrzna): Szybkość, z jaką elementy toczne przechodzą przez pojedynczy punkt na bieżni zewnętrznej. Jest to najczęstsza częstotliwość występowania usterek łożysk.
• BPFI (Częstotliwość podań piłki, bieg wewnętrzny): Szybkość, z jaką elementy toczne przechodzą przez pojedynczy punkt na bieżni wewnętrznej. Ponieważ bieżnia wewnętrzna się obraca, częstotliwość ta jest wyższa niż w przypadku BPFO.
• BSF (częstotliwość wirowania piłki): Częstotliwość, z jaką element toczny obraca się wokół własnej osi.
• FTF (Podstawowa częstotliwość pociągów): Częstotliwość obrotowa koszyka łożyska. Jest to bardzo niska częstotliwość, zazwyczaj mniejsza niż 0,5x. prędkość biegu.

Częstotliwości te można obliczyć na podstawie wymiarów łożyska (takich jak średnica podziałowa i średnica kulki) oraz prędkości obrotowej wału. Oprogramowanie do analizy drgań zazwyczaj zawiera obszerną bazę danych łożysk i może automatycznie obliczyć te częstotliwości.

3. Jak wady łożysk pojawiają się w widmie

W przypadku wystąpienia wady łożyska, częstotliwość jej występowania będzie widoczna w Widmo FFT w charakterystyczny sposób:

• Szczyty o wysokiej częstotliwości: Sama częstotliwość usterki (np. BPFO) pojawi się jako szczyt w zakresie wysokich częstotliwości widma.
• Harmonia: Często występują pewne harmoniczne (wielokrotności) częstotliwości zwarcia.
• Wstęgi boczne: To krytyczny wskaźnik diagnostyczny. Szczyt częstotliwości uszkodzeń łożysk często ma pasma boczne o odstępach 1X większych od prędkości obrotowej. Na przykład, szczyt BPFO z pasmami bocznymi 1X jest klasycznym objawem uszkodzenia bieżni zewnętrznej. W przypadku uszkodzenia bieżni wewnętrznej (BPFI) prawie zawsze występują pasma boczne 1X, ponieważ defekt występuje w ruchu obrotowym w obrębie strefy obciążenia maszyny.

Na wczesnych etapach szczyty te mogą być ukryte w szumie tła widma. Dlatego do ich wykrywania często stosuje się specjalistyczne techniki.

4. Analiza koperty do wczesnego wykrywania

Analiza koperty (zwana również demodulacją) to najskuteczniejsza technika wykrywania wad łożysk na wczesnym etapie. Jest to metoda przetwarzania sygnału, która filtruje drgania o niskiej częstotliwości i wysokiej energii (pochodzące z niewyważenia itp.) i koncentruje się wyłącznie na uderzeniach o wysokiej częstotliwości i niskiej energii generowanych przez wadę łożyska.

Widmo obwiedni jest bardzo „czyste” i wyraźnie pokazuje częstotliwości usterek łożysk oraz ich harmoniczne, co pozwala na wykrycie usterek na miesiące, a nawet lata przed wystąpieniem awarii łożyska.

← Powrót do indeksu głównego