Что вы знаете о пяти основных методах анализа неисправностей подшипников и советах по диагностике? Позвольте мне показать вам это сегодня.
01
Анализ и диагностика аномальных вращающихся звуков
Обнаружение и анализ аномального звука вращения — это метод анализа, который использует аускультацию для мониторинга рабочего состояния подшипника. Обычно используемые инструменты — длинные отвертки с деревянными ручками или трубки из твердого пластика внешним диаметром около 20 мм. Условно говоря, использование электронных стетоскопов для мониторинга в большей степени способствует повышению надежности мониторинга. Когда подшипник находится в нормальном рабочем состоянии, он работает плавно и резво, без застоев. Звук получается гармоничный и бесшумный. Вы можете услышать равномерный и непрерывный «жужжащий» звук или более низкий «жужжащий» звук. Неисправности подшипников, отражаемые ненормальными звуками, заключаются в следующем.
(1) Подшипник издает равномерный и непрерывный шипящий звук. Этот звук создается телами качения, вращающимися во внутреннем и внешнем кольцах, и включает в себя неравномерные звуки вибрации металла, не зависящие от скорости. Как правило, количество смазки в подшипнике недостаточно, и ее необходимо пополнить. При слишком длительном простое оборудования, особенно при низких температурах зимой, подшипники во время работы иногда издают «шипящий» звук, что связано с меньшим радиальным зазором подшипников и меньшим проникновением смазки. Зазор подшипника следует отрегулировать соответствующим образом и заменить новую смазку с большей проникающей способностью.
(2) Подшипник издает равномерный периодический свистящий звук при непрерывном свистящем звуке. Этот звук вызван царапинами, канавками и пятнами ржавчины на телах качения, а также на дорожках качения внутреннего и наружного кольца. Период звука пропорционален скорости вращения подшипника. Подшипники следует заменить.
(3) Подшипник издает неровный и неравномерный звук «чача». Этот звук вызван попаданием в подшипник железных опилок, песка и других примесей. Интенсивность звука небольшая и не имеет ничего общего с количеством оборотов. Подшипники следует очистить, повторно смазать или заменить масло.
(4) Подшипник издает непрерывный и нерегулярный шуршащий звук. Этот звук обычно связан с неплотной посадкой внутреннего кольца подшипника на вал или неплотной посадкой между наружным кольцом и отверстием подшипника. При высокой интенсивности звука необходимо проверить соответствие подшипников и своевременно устранить любые проблемы.
02
Анализ и диагностика вибрационных сигналов
Вибрация подшипника очень чувствительна к его повреждениям, таким как отслаивание, вмятины, ржавчина, трещины, износ и т. д., что будет отражаться на измерениях подшипников и вибрации. Таким образом, размер вибрации можно измерить с помощью специального прибора для измерения вибрации подшипников (частотного анализатора и т. д.), а конкретную аномалию можно определить по частотному распределению. Измеренные значения варьируются в зависимости от условий эксплуатации подшипника или места установки датчика. Поэтому необходимо заранее проанализировать и сравнить измеренные значения каждой машины, чтобы определить критерии оценки.
Существует множество технологий обнаружения и диагностики неисправностей подшипников качения, таких как обнаружение сигналов вибрации, анализ и обнаружение смазочного масла, определение температуры, обнаружение акустической эмиссии и т. д. Среди различных методов диагностики наиболее широко используется технология диагностики, основанная на вибрационных сигналах. Эта технология делится на два типа: простой метод диагностики и точный метод диагностики.
·Простая диагностика использует различные параметры формы сигнала вибрации, такие как амплитуда, коэффициент амплитуды, коэффициент амплитуды, плотность вероятности, коэффициент эксцесса и т. д., а также различные методы демодуляции, чтобы сделать предварительное заключение о подшипнике и подтвердить наличие вина;
·Точная диагностика использует различные современные методы обработки сигналов для определения типа неисправности и причины подшипника, который при простой диагностике считается неисправным.
2.1 Простой метод диагностики
В процессе простой диагностики подшипников качения с использованием вибрации обычно необходимо сравнить измеренное значение вибрации (пиковое значение, эффективное значение и т. д.) с определенным заранее установленным стандартом оценки и определить, превышает ли измеренное значение вибрации стандарт. Предел используется для определения того, неисправен ли подшипник и необходима ли дальнейшая точная диагностика.
Критерии оценки, используемые для простой диагностики подшипников качения, можно условно разделить на три типа:
(1) Стандарт абсолютной оценки: это абсолютное значение, используемое для определения того, превышает ли измеренное значение вибрации предел;
(2) Относительный стандарт оценки: вибрация одной и той же части подшипника регулярно измеряется и сравнивается во времени. В качестве стандарта используется значение вибрации при исправном подшипнике. Он основан на отношении фактического измеренного значения вибрации к эталонному значению вибрации. критерии постановки диагноза;
(3) Стандарт оценки по аналогии: это стандарт, который тестирует вибрацию нескольких подшипников одной и той же модели в одной и той же детали в одинаковых условиях и сравнивает значения вибрации друг с другом для вынесения оценки.
Стандарт абсолютной оценки — это стандарт, установленный на основе предписанного метода обнаружения, поэтому необходимо уделять внимание применимому диапазону частот, а обнаружение вибрации должно выполняться в соответствии с предписанным методом. Не существует абсолютного стандарта оценки, применимого ко всем подшипникам. Поэтому стандарты абсолютной оценки, стандарты относительной оценки и стандарты оценки по аналогии обычно используются для получения точных и надежных диагностических результатов.
Простая диагностика в основном включает в себя следующие методы:
(1) Метод диагностики значения амплитуды
Упомянутое здесь значение амплитуды относится к пиковому значению XP, среднему значению
Это самый простой и наиболее часто используемый метод диагностики, который диагностируется путем сравнения измеренного значения амплитуды со значением, приведенным в эталоне оценки.
· Пиковое значение отражает максимальную амплитуду в определенный момент, поэтому оно подходит для диагностики неисправностей с мгновенным воздействием, например, точечных повреждений поверхности.
·Диагностический эффект среднего значения в основном такой же, как и пикового значения. Его преимущество заключается в том, что значение обнаружения более стабильно, чем пиковое значение, но обычно оно используется, когда скорость вращения выше (например, выше 300 об/мин).
·Среднеквадратичное значение усредняется по времени, поэтому оно подходит для диагностики неисправностей, когда значение амплитуды медленно меняется со временем, например, из-за износа.
(2) Метод диагностики плотности вероятности
Кривая плотности вероятности амплитуды исправного подшипника качения представляет собой типичную кривую нормального распределения; но как только возникает неисправность, кривая плотности вероятности может быть искажена или рассредоточена.
(3) Метод диагностики коэффициента эксцесса.
Безотказный подшипник, амплитуда которого удовлетворяет нормальному закону распределения, имеет значение эксцесса примерно 3. С возникновением и развитием неисправностей значение эксцесса имеет тенденцию изменения, аналогичную амплитудному коэффициенту. Преимущество этого метода в том, что он не имеет никакого отношения к скорости вращения, размеру и нагрузке подшипника и в основном подходит для диагностики дефектов питтинговой коррозии.
(4) Метод диагностики форм-фактора
Крест-фактор определяется как отношение пикового значения к среднему (XP/X). Это значение также является одним из эффективных показателей для простой диагностики подшипников качения.
(5) Метод диагностики крест-фактора
Пик-фактор определяется как отношение пикового значения к среднеквадратичному значению (XP/Xrms). Преимущество этого значения для простой диагностики подшипников качения заключается в том, что на него не влияют размер подшипника, скорость и нагрузка, а также изменения чувствительности первичных и вторичных приборов, таких как датчики и усилители. Это значение подходит для диагностики точечной коррозии. Отслеживая тенденцию изменения значений XP/Xrms с течением времени, можно эффективно прогнозировать неисправности подшипников качения на ранней стадии и отражать развитие и изменение тенденций неисправностей.
·Если подшипник качения исправен, XP/Xrms представляет собой небольшое стабильное значение;
·Когда подшипник поврежден, будет сгенерирован сигнал удара, и пиковое значение вибрации значительно увеличится, но среднеквадратичное значение в это время не увеличится значительно, поэтому XP/Xrms увеличивается;
· Когда неисправность продолжает расширяться и пиковое значение постепенно достигает предельного значения, среднеквадратичное значение начинает увеличиваться, а XP/Xrms постепенно уменьшается, пока не вернется к размеру без неисправности.
2.2 Прецизионный метод диагностики
Частотные составляющие вибрации подшипников качения очень богаты и включают как низкочастотные, так и высокочастотные составляющие, причем каждой конкретной неисправности соответствует определенная частотная составляющая. Задача точной диагностики состоит в том, чтобы отделить определенные частотные компоненты с помощью соответствующих методов обработки сигналов, чтобы указать на наличие конкретных неисправностей. Обычно используемые методы прецизионной диагностики включают следующее.
(1) Метод анализа низкочастотного сигнала
Низкочастотные сигналы относятся к вибрациям с частотой ниже 8 кГц. Обычно датчики ускорения используются для измерения вибрации подшипников качения, но скорость вибрации анализируется по низкочастотным сигналам. Поэтому сигнал ускорения необходимо преобразовать в сигнал скорости интегратором после прохождения через усилитель заряда, а затем пройти через фильтр нижних частот с верхней частотой среза 8 кГц для удаления высокочастотного сигнала. Наконец, необходимо проанализировать частотную составляющую, чтобы найти характерную частоту сигнала. диагноз.
(2) Метод анализа демодуляции средне- и высокочастотного сигнала.
Диапазон частот сигнала промежуточной частоты составляет 8–20 кГц, а диапазон частот высокочастотного сигнала — 20–80 кГц. Поскольку ускорение можно напрямую анализировать для средне- и высокочастотных сигналов, после того, как сигнал датчика проходит через усилитель заряда, низкочастотный сигнал напрямую удаляется фильтром верхних частот, затем демодулируется и, наконец, выполняется частотный анализ для найти характеристическую частоту сигнала.
03
Анализ и диагностика температуры подшипников
Температуру подшипника обычно можно оценить по температуре снаружи камеры подшипника. Более целесообразно, если масляное отверстие можно использовать для непосредственного измерения температуры наружного кольца подшипника. Обычно температура подшипника начинает медленно повышаться во время работы и достигает стабильного состояния через 1–2 часа. Нормальная температура подшипников варьируется в зависимости от теплоемкости машины, рассеивания тепла, скорости вращения и нагрузки. Если смазка и установка выполнены неправильно, температура подшипника резко повысится и возникнут аномально высокие температуры. В это время операцию необходимо прекратить и принять необходимые профилактические меры.
Высокие температуры часто указывают на то, что подшипник находится в ненормальном состоянии. Высокие температуры также вредны для смазочных материалов подшипников. Иногда перегрев подшипника может быть связан со смазкой подшипника. Если подшипник непрерывно вращается в течение длительного времени при температуре, превышающей 125 градусов, срок службы подшипника сокращается. К причинам высокотемпературных подшипников относятся: недостаточная или избыточная смазка, загрязнения в смазке, чрезмерная нагрузка, повреждение подшипников, недостаточный зазор, высокое трение, вызванное сальниками и т. д.
Поэтому необходим постоянный мониторинг температуры подшипника, будь то измерение самого подшипника или других важных частей. Если условия эксплуатации остаются неизменными, любое изменение температуры может указывать на неисправность. Регулярное измерение температуры подшипников можно выполнять с помощью термометра, например цифрового термометра SKF, который может точно измерять температуру подшипников и отображать ее в градусах или градусах Фаренгейта. Важность подшипников означает, что их повреждение приведет к отключению оборудования. Поэтому лучше всего такие подшипники оборудовать датчиками температуры. В нормальных условиях температура подшипников естественным образом повышается сразу после смазки или повторной смазки, которая длится один или два дня.
04
Анализ и диагностика смазочных материалов
В методе анализа смазочных материалов используется технология феррографического анализа, которая особенно подходит для выявления и прогнозирования усталости прокатки.
Часть смазочного масла подшипника качения извлекается в виде пробы масла, а высокоградиентное магнитное поле используется для того, чтобы заставить твердые посторонние вещества, содержащиеся в пробе масла, протекающей через магнитное поле, осаждаться на стеклянном листе пропорционально до его размера, чтобы можно было наблюдать форму, размер, цвет и материал частиц постороннего вещества. , чтобы можно было четко определить тип износа, спрогнозировать рабочее состояние машины и вовремя обнаружить скрытые опасности. В принципе, технология феррографии в основном направлена на идентификацию сильных магнитов, таких как сталь, но она также обладает отличными возможностями идентификации цветных металлов, таких как медь, песок, органические вещества, остатки уплотнений и другие посторонние вещества.
Когда в пробе масла появляются стальные сферические частицы диаметром от 1 до 5 мкм, можно с уверенностью утверждать, что в подшипнике начали образовываться усталостные микротрещины. При появлении в пробе масла частиц усталостного откола с соотношением длины к толщине 10:1 и длиной более 10 мкм начинается ненормальный усталостный износ подшипника. Когда длина превышает 100 мкм, подшипник вышел из строя.
Третий тип усталостных остатков — это усталостные чешуйки с соотношением длины к толщине 30:1, длиной от 20 до 50 мкм, чешуйки часто содержат полости. При наступлении усталости количество таких чешуек значительно увеличится, что вместе с частицами сферической формы может быть признаком наступления усталости.
05
Обнаружение акустической эмиссии
Принцип технологии обнаружения акустической эмиссии заключается в том, что при деформации или растрескивании материала под действием внешних или внутренних сил явление высвобождения энергии деформации в виде упругих волн называется акустической эмиссией.
Технология использования приборов для обнаружения и анализа сигналов акустической эмиссии и использования сигналов акустической эмиссии для определения источника акустической эмиссии называется технологией обнаружения акустической эмиссии. Он использует явление, заключающееся в том, что частицы внутри материала выделяют энергию деформации в виде упругих волн из-за относительного движения, чтобы идентифицировать и понять материал. или структура внутреннего состояния.
Сигналы акустической эмиссии бывают пакетного и непрерывного типа. Сигнал пакетной акустической эмиссии состоит из импульсов, отличных от фонового шума и разделенных во времени; одиночные импульсы непрерывного сигнала акустической эмиссии неразличимы. Фактически, сигналы непрерывной акустической эмиссии также состоят из большого количества небольших импульсных сигналов, но они слишком плотны, чтобы их можно было различить.
Когда подшипники качения работают неправильно, могут генерироваться как внезапные, так и непрерывные сигналы акустической эмиссии. Относительное движение между контактными поверхностями компонентов подшипника (внутреннее кольцо, наружное кольцо, тела качения и сепаратор), контактное напряжение Герца, вызванное трением, а также поверхностные трещины, износ, вмятины и т. д., вызванные отказом, перегрузкой и т. д. Такие неисправности, как образование канавок, закупорка, шероховатость поверхности, вызванная плохой смазкой, твердые края поверхности, вызванные частицами загрязнения смазки, и точечная коррозия, вызванная прохождением тока через подшипник, - все это будет вызывать внезапные сигналы акустической эмиссии.
Непрерывные сигналы акустической эмиссии в основном исходят от глобальных неисправностей, вызванных окислительным износом поверхности подшипников, вызванным плохой смазкой (например, разрушение смазочной масляной пленки, проникновение загрязнений в смазку), чрезмерными температурами и частыми локальными отказами подшипников. Эти факторы вызывают большое количество внезапных событий акустической эмиссии за короткий период времени, тем самым генерируя непрерывные сигналы акустической эмиссии.
В процессе эксплуатации подшипника качения его выход из строя (будь то повреждение поверхности, трещина или износ) вызывает упругое воздействие на контактную поверхность и производит сигнал акустической эмиссии. Этот сигнал содержит обширную информацию о трении, поэтому акустическую эмиссию можно использовать для мониторинга и диагностики подшипников качения.
