Способ диагностики подшипников качения

 

Изобретение относится к испытательной и вибродиагностической технике шарикоподшипниковых опор роторных машин и приборов. Цель изобретения - повьш1ение точности прогнозирования состояния шарикоподшипниковых опор роторных систем по контактной усталости поверхностей.качения. В качестве информационной полосы частот выбрана полоса частот контактных колебаний. Вибрации именно в этой полосе частот однозначно определяют остаточный ресурс работы подшипника. Причем полоса частот контактных колебаний не зависит от скорости вращения .подшипника, что существенно упрощает контроль. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 2 А1 (584 G 01 М 13 04 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР п0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3835665/25-27 (22) 04,01,85 (46) 30.01.87. Бюл. ll 4 (71) Саратовский политехнический институт (72) Г.К.Липский, А.П.Рамзаев, И.С.Глазунова и М.Ю.Пальм (53) 621.822,6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 696330, кл. С 01 М 13/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 890110, кл, G 01 М 13/04, 1981. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ

КАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытательной и вибродиагностической технике шарикоподшипниковых опор роторных машин и приборов. Цель изобретения — повышение точности прогнозирования состояния шарикоподшипниковых опор роторных систем по контактной усталости поверхностей, качения. В качестве информационной полосы частот выбрана полоса частот контактных колебаний. Вибрации именно в этой полосе частот однозначно определяют остаточный ресурс работы подшипника.

Причем полоса частот контактных колебаний не зависит от скорости вращения .подшипника, что существенно упрощает контроль.

1286923

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению, а именно к испытательной и виброциагностической технике шарикоподшипниковых опор роторных машин и приборов.

Цель изобретения — повышение точности прогнозирования состояния шарикоподшипниковых опор роторных систем по контактной усталости поверхностей качения. 0

Предлагаемый способ определения технического состояния шарикоподшипника основан на анализе изменения амплитуды его вибрации в диапазоне частот упругих контактных колебаний в зависимости от времени работы. В технике для оценки вибрации чаще всего используют амплитуду вибрационного ускорения (в дальнейшем амплитуда вибрации). Уменьшение рабо- 20 тоспособности дорожек качения шарикоподшипника за срок его службы можно выразить в постепенном увеличении амплитуды вибрации контактных колебаний. При достижении предельного значения амплитуды вибрации

Wд подшипник признается непригоддр ным. Для каждого подшипника изменение амплитуды вибрации от времени

его работы является случайной величи30 ной. Реализация случайной зависимости W(t) отдельных шарикоподшипников одного типоразмера и конструктивного оформления колеблется около некоторой средней неслучайной функции вре- З5 мени, которая, имеет следующий вид: . имеет вид

c1 W + At e с (2) 1 срс W H

Хп

Wcp — Ин ш — ——

ti

Ки — ——

"г

А = — — — (3) 1 с н Щ

I (4) с с

) г (5) (F 1+1 М /Р (+А ) ®

40 з

=Ч +At ср н

1 5 где W = — —,С.И; ср п

= — -KW н I

П а ° 1

Выражение (6) и наклон графика

Вейбулла е = 10/9 позволяет определить вероятность безотказной работы и выхода из строя за предстоящий промежуток времени.

Для определения диагностической частоты упругих контактных колебаний составляют уравнения движения для (t) — математическое ожидание амплитуды вибрации по партии шарикоподшипников от контактных колебаний в момент времени его работы Е, — математическое ожидание амплитуды вибрации новых шарикоподшипни 55 ков от контактных колебаний после приработки, 2

Л, m — коэффициенты, определяемые экспериментально в процессе испытаний в момент времени и т.д.

В этом. случае система уравнений

Решая систему уравнений, находят параметры кривой (1):

Так как на радиальный шарикоподшипник действует нагрузка F и вибрационная нагрузка F = И с совы t ср (M — колеблющаяся масса; Ы с„— ви брационное ускорение), то эффективная нагрузка за период колебаний определяется в виде

M Wcp M где (= — — — = (W, coscgt).

P F Р

Долговечность шарикоподшипника определяется по формуле

Тогда изменение долговечности за время работы шарикоподшипника характеризуется отношением долговечности работающего шарикоподшипника к расчетной долговечности новых шарикоподшипников, т.е.

Lp (1+1 5Nã/Рг (W +At„) (1+-1 5Иг PP (W +Atp)г з

3 128б923 4 шарикоподшипниковой опоры по следую- ра вибрации подшипников, не совпащей математической модели. дающие с составляющими спектра вибЖесткий ротор, связанный с внут- рации других элементов изделия, опренними кольцами шарикоподшипника, ределяют диапазон частот выделенных опирается на пружины, жесткость кото- 5 составляющих и по величине вибрации рых является аналогом нелинейной судят о состоянии подшипников, о тконтактной жесткости тел качения. л и ч а ю m и и с я тем, что, с цеДля каждой опоры уравнение имеет вид лью повьппения точности прогнозирования состояния шарикоподшипникоМУ вЂ” СВ,У = F, (7) 10 вых опор роторных систем по контактной усталости поверхностей качения, измеряют уровень вибрации в полосе частот контактных колебаний шарикоподшипниковьгх опор, а изменение долговечности подшипника в зависимости от времени работы определяют по следующей формуле: где И вЂ” масса ротора, приходящаяся на одну опору, С вЂ” коэффициент в формуле Герца

 — коэффициент, зависящий от числа нагруженных шариков.

Нелинейную функцию У разлагают

7/2 в ряд Тейлора и получают частотное уравнение

Lp (1+1 5М /Р, (Мн + At ) 1 и н н

20 Ь„(1+1,5М2 /Г2 (1„/ +Ас ") 2) э У

Р- ы Р=О, (8) где L

M н

11Н

Арп—

1 /С Р1 1 / н

Ь вЂ”,— ——

4ср,-4 н

e.——

1 /сРа W u Ът3. у

11/,,M — математическое ожидание

1 амплитуды вибрации по партии шарикоподшипников в полосе частот контактных колебаний, определенное соответственно в моменты времени

ВНИИПИ Заказ 7704/41 Тираж 776 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Q = -=- — круговая частота

1 М

Э

3 — СВ У вЂ” расчетная контактная

2 о жесткость, расчет ведется по (4), f =- — — — — частота контактных уп2ь M ругих колебаний.

Использование предлагаемого спосо- 30 ба диагностики подшипников качения обеспечивает возможность прогнозирования работоспособного состояния шарикоподшипника в роторной системе по виброакустическим характеристикам, 35 резкое повышение надежности скоростных систем за счет более достоверной диагностики подшипников качения, определение предельно допустимого значения уровня вибрации на частоте кон- 40 тактных колебаний по усталости в шарикоподшипниковых опорах судовых механизмов.

ФормуйаиэобретенияСпособ диагностики подшипников качения, заключающийся в том, что измеряют амплитудный спектр вибрации 50 изделия с диагностируемыми подшипниками, выделяют составляющие спектдолговечность диагностируемого подшипника, долговечность нового подшипника этого типа, колеблющаяся масса; нагрузка; математическое ожидание амплитуды вибрации новых шарикоподшипников в полосе контактных колебаний; время работы новых подшипников до первого измерения амплитуды вибрации; время работы диагностируемого подшипника; коэффициенты, определяемые для каждого типа подшипников по формулам