Контрольная работа: Моделирование неисправностей шарикоподшипников качения на примере двухрядного сферического подшипника

Рис.31. Перекос внутреннего кольца.

Свободное кольцо смещено эксцентрично тугому кольцу. (рис.32) Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения. Свободное кольцо: след качения распространяется по всей окружности, однако смещён относительно центра кольца.

Рис.32. Свободное кольцо смещено эксцентрично тугому.

Перекос свободного кольца. (рис.33) Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения. Свободное кольцо: неравномерно широкий след качения, наиболее широкий в зоне наибольшей нагрузки, расположен в середине дорожки качения.

Рис.33. Перекос свободного кольца.

Моментная нагрузка. (рис.34) Если нагрузка действует на подшипник эксцентрично, возникает опрокидывающий момент. Несмотря на то, что двухрядные подшипники и, в частности, радиальные или радиально-упорные шарикоподшипники могут воспринимать опрокидывающие моменты, в таких случаях лучше использовать спаренные однорядные радиально-упорные шарикоподшипники или конические роликоподшипники с расположением по 0-

образной или Х-образной схеме.

Рис.34. Моментная нагрузка.

7. Диагностика подшипников качения

Подшипник качения является самым распространенным и наиболее уязвимым элементом любого роторного механизма. Подшипники осуществляют пространственную фиксацию вращающихся роторов и воспринимают основную часть статических и динамических усилий, возникающих в механизме. Поэтому техническое состояние подшипников является важнейшей составляющей, определяющей работоспособность механизма в целом.

Для оценки технического состояния и диагностики подшипников качения в настоящее время широко используются следующие методы: ПИК-фактор, по спектру вибросигнала, по спектру огибающей, по методу ударных импульсов.

Метод ПИК-фактора. Для контроля за техническим состоянием подшипников по этому методу необходимо иметь простой виброметр, позволяющий измерять два параметра вибросигнала:

среднеквадратичное значение уровня (СКЗ) вибрации, т.е. энергии вибрации;

пиковую амплитуду (ПИК) вибрации (положительную, отрицательную или полный размах - значения не имеет). Отношение двух этих параметров ПИК/СКЗ называется ПИК - фактором.

В осциллограмме нового, хорошо смазанного подшипника присутствует стационарный сигнал шумового характера. С течением времени, по мере появления дефектов на деталях подшипника, в сигнале начнут появляться отдельные, короткие амплитудные пики, соответствующие моментам соударения дефектов. В дальнейшем, с развитием дефекта, сначала увеличиваются амплитуды пиков, потом постепенно увеличивается и их количество. Например, дефект, появившись на одном из шариков, создает впоследствии забоину на кольце, с него она переносится на другой шарик, дефекты шариков начинают вырабатывать сепаратор и т.д. до полного разрушения.

Если изобразить результаты измерений на графике, мы увидим зависимости. Сначала по мере появления и развития дефекта нарастает функция ПИК, а СКЗ меняется очень мало, поскольку отдельные, очень короткие амплитудные пики практически не меняют энергетические характеристики сигнала. В дальнейшем, по мере увеличения амплитуд и количества пиков, начинает увеличиваться энергия сигнала, возрастает СКЗ вибрации. Отношение ПИК/СКЗ из-за временного сдвига между ними имеет явно выраженный максимум на временной оси. На этом и основывается метод ПИК - фактора.

Экспериментально было установлено, что момент прохода функции ПИК-фактор через максимум соответствует остаточному ресурсу подшипника порядка двух-трех недель.

Достоинство метода ПИК - фактора - простота. Для реализации нужен обычный виброметр общего уровня. Недостатки - слабая помехозащищенность метода и необходимость проводить многократные измерения в процессе эксплуатации. Установить датчик непосредственно на наружной обойме подшипника практически невозможно, поэтому сигнал вибрации характеризует не только подшипник, но и другие узлы механизма, что в данном случае рассматривается как помехи. Чем дальше установлен датчик от подшипника и сложнее кинематика самого механизма, тем меньше достоверность метода. Получить оценку состояния по одному замеру невозможно.

По спектру вибросигнала.

Для контроля за техническим состоянием подшипников по данному методу необходим анализатор спектра вибрации (виброанализатор). Метод базируется на анализе спектра вибрации - выявлении периодичности (частоты) появления амплитудным виброанализатором и по частотному составу спектра, можно идентифицировать возникновение и развитие дефектов подшипника. Каждому дефекту на элементах подшипника (тела качения, внутреннее и наружное кольцо, сепаратор) соответствуют свои частоты, которые зависят от кинематики подшипника и скорости его вращения. Наличие той или иной частотной составляющей в спектре сигнала говорит о возникновении соответствующего дефекта, а амплитуда этой составляющей - о глубине деф?