Діагностика дефектів підшипників

1. Природа дефектів підшипників

Підшипники кочення є основними компонентами більшості обертових машин, але вони також є поширеною точкою виходу з ладу. Типовий підшипник складається із зовнішнього кільця, внутрішнього кільця, набору кульок або роликів та сепаратора для підтримки їхньої відстані. «Дефект» – це мікроскопічний або макроскопічний дефект, такий як тріщина, відкол або виїмка, на одній із цих поверхонь.

Коли котильний елемент проходить над дефектом, він генерує невеликий високочастотний удар або «клацання». Хоча одиничний удар має низьку енергію, ці удари відбуваються повторювано. Аналіз вібрації надзвичайно ефективний для виявлення цих повторюваних, періодичних ударів задовго до того, як підшипник почне перегріватися або видавати чутний шум.

2. Чотири основні частоти несправностей

Ключем до діагностики дефектів підшипників є знання того, що для заданої геометрії підшипника та швидкості обертання удари відбуватимуться на дуже специфічних, передбачуваних частотах. Вони відомі як фундаментальні частоти несправностей:

• BPFO (Частота передач куль, Зовнішня обойма): Швидкість, з якою тіла кочення проходять повз одну точку на зовнішньому кільці. Це найпоширеніша частота дефектів підшипників.
• BPFI (Частота передач м'яча, внутрішня обойма): Швидкість, з якою елементи кочення проходять повз одну точку на внутрішньому кільці. Оскільки внутрішнє кільце обертається, ця частота вища, ніж BPFO.
• ЧСС (частота обертання м'яча): Частота, з якою котильний елемент обертається навколо власної осі.
• ЧПЧ (Основна частота руху поїздів): Частота обертання сепаратора підшипника. Це дуже низька частота, зазвичай менше ніж 0,5 раза швидкість бігу.

Ці частоти можна розрахувати на основі розмірів підшипника (таких як діаметр ділильного отвору та діаметр кульки) та швидкості обертання вала. Програмне забезпечення для аналізу вібрацій зазвичай містить велику базу даних підшипників і може автоматично розраховувати ці частоти.

3. Як дефекти підшипників проявляються в спектрі

Коли є дефект підшипника, його частота несправності відображатиметься в Спектр ШПФ за характерною схемою:

• Високочастотні піки: Сама частота несправності (наприклад, BPFO) проявлятиметься як пік у високочастотному діапазоні спектра.
• Гармоніки: Часто буде кілька гармонік (кратних) частоти несправності.
• Бічні смуги: Це критичний діагностичний маркер. Пік частоти несправності підшипника часто має бічні смуги, розташовані на відстані 1X від швидкості обертання. Наприклад, пік BPFO з бічними смугами 1X є класичною ознакою дефекту зовнішнього кільця. Дефект внутрішнього кільця (BPFI) майже завжди має бічні смуги 1X, оскільки дефект обертається в зоні навантаження машини та виходить з неї.

На ранніх стадіях ці піки можуть бути приховані в шумовому рівні спектра. Саме тому для їх виявлення часто використовуються спеціалізовані методи.

4. Аналіз конверта для раннього виявлення

Аналіз конверта (також називається демодуляцією) – це найпотужніший метод виявлення дефектів підшипників на ранніх стадіях. Це метод обробки сигналів, який фільтрує низькочастотну високоенергетичну вібрацію (від дисбалансу тощо) та зосереджується лише на високочастотних низькоенергетичних впливах, що генеруються дефектом підшипника.

Спектр обвідної дуже «чистий» і чітко показує частоти несправностей підшипника та їхні гармоніки, що дозволяє виявляти їх за місяці або навіть роки до того, як підшипник вийде з ладу в іншому випадку.

← Назад до головного індексу