Co wiesz o pięciu głównych metodach analizy uszkodzeń łożysk i wskazówkach diagnostycznych? Pozwól, że zabiorę cię dzisiaj na obejrzenie.
01
Analiza i diagnostyka nieprawidłowych dźwięków obrotowych
Wykrywanie i analiza nieprawidłowego dźwięku obrotowego to metoda analizy wykorzystująca osłuchiwanie do monitorowania stanu roboczego łożyska. Powszechnie używanymi narzędziami są długie wkrętaki z drewnianymi rączkami lub rurki z twardego tworzywa sztucznego o średnicy zewnętrznej około 20mm. Relatywnie rzecz biorąc, stosowanie do monitorowania stetoskopów elektronicznych bardziej sprzyja poprawie wiarygodności monitorowania. Kiedy łożysko jest w normalnym stanie pracy, pracuje płynnie i energicznie, bez stagnacji. Wytwarzany dźwięk jest harmonijny i wolny od szumów. Można usłyszeć jednolity i ciągły dźwięk „brzęczący” lub niższy dźwięk „brzęczący”. Poniżej przedstawiono wady łożysk objawiające się nietypowymi dźwiękami.
(1) Łożysko emituje jednolity i ciągły dźwięk „syczenia”. Dźwięk ten jest generowany przez elementy toczne obracające się w pierścieniu wewnętrznym i zewnętrznym i obejmuje nieregularne dźwięki wibracji metalu, niezależne od prędkości. Generalnie ilość smaru w łożysku jest niewystarczająca i należy go uzupełnić. W przypadku zbyt długiego postoju urządzenia, zwłaszcza przy niskich temperaturach zimą, łożyska czasami podczas pracy wydają „skwierczący” dźwięk, co jest związane z mniejszym luzem promieniowym łożysk i mniejszą penetracją smaru. Należy odpowiednio wyregulować luz łożyskowy i wymienić nowy smar o większej penetracji.
(2) Łożysko emituje jednolity, okresowy dźwięk „szumu” będący efektem ciągłego dźwięku „trzepaczki”. Ten dźwięk jest spowodowany zadrapaniami, rowkami i plamami rdzy na elementach tocznych oraz bieżniach pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego. Okres dźwięku jest proporcjonalny do prędkości obrotowej łożyska. Łożyska należy wymienić.
(3) Łożysko emituje nieregularny i nierówny dźwięk „chacha”. Dźwięk ten jest powodowany przez dostające się do łożyska opiłki żelaza, piasek i inne zanieczyszczenia. Natężenie dźwięku jest niewielkie i nie ma nic wspólnego z liczbą obrotów. Łożyska należy oczyścić, ponownie nasmarować lub wymienić olej.
(4) Łożysko emituje ciągły i nieregularny dźwięk „szeleszczący”. Dźwięk ten jest zazwyczaj związany z luźnym pasowaniem pomiędzy pierścieniem wewnętrznym łożyska a wałem lub luźnym pasowaniem pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a otworem łożyska. Gdy natężenie dźwięku jest wysokie, należy sprawdzić dopasowanie łożysk i na czas naprawić wszelkie problemy.
02
Analiza i diagnostyka sygnałów wibracyjnych
Wibracje łożysk są bardzo wrażliwe na uszkodzenia łożysk, takie jak łuszczenie się, wgniecenia, rdzę, pęknięcia, zużycie itp., co znajdzie odzwierciedlenie w pomiarach łożysk i drgań. Dlatego wielkość drgań można zmierzyć za pomocą specjalnego przyrządu do pomiaru drgań łożysk (analizator częstotliwości itp.), a konkretną nieprawidłowości można wywnioskować z rozkładu częstotliwości. Zmierzone wartości różnią się w zależności od warunków pracy łożyska lub pozycji montażowej czujnika. Dlatego konieczne jest wcześniejsze przeanalizowanie i porównanie zmierzonych wartości każdej maszyny, aby określić kryteria oceny.
Istnieje wiele technologii wykrywania i diagnozowania uszkodzeń łożysk tocznych, takich jak wykrywanie sygnałów wibracyjnych, analiza i wykrywanie oleju smarowego, wykrywanie temperatury, wykrywanie emisji akustycznej itp. Spośród różnych metod diagnostycznych najpowszechniej stosowana jest technologia diagnostyczna oparta na sygnałach wibracyjnych. Technologia ta dzieli się na dwa typy: prostą metodę diagnostyczną i precyzyjną metodę diagnostyczną.
·Prosta diagnostyka wykorzystuje różne parametry kształtu fali sygnału wibracyjnego, takie jak amplituda, współczynnik szczytu, współczynnik szczytu, gęstość prawdopodobieństwa, współczynnik kurtozy itp., a także różne techniki demodulacji w celu wstępnej oceny łożyska i potwierdzenia, czy występuje pomyłka;
·Diagnostyka precyzyjna wykorzystuje różne nowoczesne metody przetwarzania sygnałów w celu określenia rodzaju usterki i przyczyny łożyska, które w prostej diagnostyce jest uważane za wadliwe.
2.1 Prosta metoda diagnostyczna
W procesie prostej diagnostyki łożysk tocznych za pomocą drgań zwykle konieczne jest porównanie zmierzonej wartości drgań (wartość szczytowa, wartość skuteczna itp.) z określoną z góry normą oceny i ustalenie, czy zmierzona wartość drgań przekracza tę normę. Wartość graniczna służy do określenia, czy łożysko jest uszkodzone i czy konieczna jest dalsza precyzyjna diagnostyka.
Kryteria oceny stosowane w prostej diagnostyce łożysk tocznych można z grubsza podzielić na trzy typy:
(1) Bezwzględny standard oceny: Jest to wartość bezwzględna używana do oceny, czy zmierzona wartość wibracji przekracza limit;
(2) Norma oceny względnej: Wibracje tej samej części łożyska są mierzone regularnie i porównywane w czasie. Jako normę przyjmuje się wartość drgań, gdy łożysko jest wolne od usterek. Opiera się na stosunku faktycznie zmierzonej wartości drgań do referencyjnej wartości drgań. kryteria stawiania diagnozy;
(3) Norma oceny przez analogię: Jest to norma, która bada drgania kilku łożysk tego samego modelu w tej samej części w tych samych warunkach i porównuje ze sobą wartości drgań w celu oceny.
Bezwzględny standard oceny to standard ustalony w oparciu o zalecaną metodę wykrywania, dlatego należy zwrócić uwagę na mający zastosowanie zakres częstotliwości, a wykrywanie wibracji należy przeprowadzić zgodnie z zalecaną metodą. Nie ma absolutnego standardu oceny, który miałby zastosowanie do wszystkich łożysk. Dlatego też w celu uzyskania dokładnych i wiarygodnych wyników diagnostycznych powszechnie stosuje się standardy oceny bezwzględnej, standardy oceny względnej i standardy oceny analogii.
Prosta diagnoza obejmuje głównie następujące metody:
(1) Metoda diagnozy wartości amplitudy
Wspomniana tutaj wartość amplitudy odnosi się do wartości szczytowej XP, wartości średniej
Jest to najprostsza i najczęściej stosowana metoda diagnostyczna, której diagnozę przeprowadza się poprzez porównanie zmierzonej wartości amplitudy z wartością podaną w normie oceny.
·Wartość szczytowa odzwierciedla maksymalną amplitudę w danym momencie, dlatego nadaje się do diagnostyki usterek o natychmiastowym uderzeniu, takich jak uszkodzenia wżerowe powierzchni.
·Efekt diagnostyczny wartości średniej jest w zasadzie taki sam jak wartość szczytowa. Jego zaletą jest to, że wartość wykrywana jest bardziej stabilna niż wartość szczytowa, ale jest powszechnie stosowana, gdy prędkość obrotowa jest wyższa (np. powyżej 300 obr./min).
· Wartość średniokwadratowa jest uśredniana w czasie, dlatego nadaje się do diagnostyki usterek, w których wartość amplitudy zmienia się powoli w czasie, np. zużycia.
(2) Metoda diagnostyczna gęstości prawdopodobieństwa
Krzywa gęstości prawdopodobieństwa amplitudy bezusterkowego łożyska tocznego jest typową krzywą rozkładu normalnego; ale gdy wystąpi błąd, krzywa gęstości prawdopodobieństwa może zostać przekrzywiona lub rozproszona.
(3) Metoda diagnostyczna współczynnika kurtozy
Łożysko wolne od uszkodzeń, którego amplituda spełnia prawo rozkładu normalnego, ma wartość kurtozy wynoszącą około 3. Wraz z występowaniem i rozwojem uszkodzeń wartość kurtozy ma podobny trend zmienny jak współczynnik szczytu. Zaletą tej metody jest to, że nie ma ona nic wspólnego z prędkością obrotową, rozmiarem i obciążeniem łożyska i nadaje się głównie do diagnozowania uszkodzeń związanych z korozją wżerową.
(4) Metoda diagnostyczna kształtu
Współczynnik szczytu definiuje się jako stosunek wartości szczytowej do średniej (XP/X). Wartość ta jest także jednym ze skutecznych wskaźników umożliwiających prostą diagnostykę łożysk tocznych.
(5) Metoda diagnostyczna współczynnika szczytu
Współczynnik szczytu definiuje się jako stosunek wartości szczytowej do wartości średniej kwadratowej (XP/Xrms). Zaletą tej wartości w przypadku prostej diagnostyki łożysk tocznych jest to, że nie ma na nią wpływu rozmiar łożyska, prędkość i obciążenie, ani też nie mają na nią wpływu zmiany czułości instrumentów pierwotnych i wtórnych, takich jak czujniki i wzmacniacze. Wartość ta jest odpowiednia do diagnozowania uszkodzeń spowodowanych korozją wżerową. Monitorując zmieniający się trend wartości XP/Xrms w czasie, można skutecznie przewidzieć uszkodzenia łożysk tocznych na wczesnym etapie oraz odzwierciedlić rozwój i zmieniające się trendy uszkodzeń.
·Gdy łożysko toczne jest sprawne, XP/Xrms jest małą, stabilną wartością;
·Gdy łożysko ulegnie uszkodzeniu, zostanie wygenerowany sygnał uderzenia i wartość szczytowa drgań znacznie wzrośnie, ale wartość średnia kwadratowa nie wzrośnie w tym momencie znacząco, więc XP/Xrms wzrasta;
·Kiedy usterka nadal się powiększa, a wartość szczytowa stopniowo osiąga wartość graniczną, wartość średniokwadratowa zaczyna rosnąć, a XP/Xrms stopniowo maleje, aż powróci do rozmiaru bez wady.
2.2 Precyzyjna metoda diagnostyczna
Składowe częstotliwości drgań łożysk tocznych są bardzo bogate i obejmują zarówno składowe o niskiej, jak i wysokiej częstotliwości, a każdy konkretny błąd odpowiada określonej składowej częstotliwości. Zadaniem diagnostyki precyzyjnej jest wydzielenie określonych składowych częstotliwości poprzez odpowiednie metody przetwarzania sygnału w celu wskazania istnienia określonych uszkodzeń. Powszechnie stosowana diagnostyka precyzyjna obejmuje następujące elementy.
(1) Metoda analizy sygnałów o niskiej częstotliwości
Sygnały o niskiej częstotliwości odnoszą się do wibracji o częstotliwościach poniżej 8 kHz. Generalnie czujniki przyspieszenia służą do pomiaru drgań łożysk tocznych, ale prędkość drgań jest analizowana pod kątem sygnałów o niskiej częstotliwości. Dlatego sygnał przyspieszenia musi zostać przetworzony przez integrator na sygnał prędkości po przejściu przez wzmacniacz ładunku, a następnie przejść przez filtr dolnoprzepustowy o górnej częstotliwości odcięcia 8 kHz, aby usunąć sygnał o wysokiej częstotliwości. Na koniec należy przeanalizować składową częstotliwości, aby znaleźć częstotliwość charakterystyczną sygnału. diagnoza.
(2) Metoda analizy demodulacji sygnału średniej i wysokiej częstotliwości
Zakres częstotliwości sygnału częstotliwości pośredniej wynosi 8 ~ 20 kHz, a zakres częstotliwości sygnału wysokiej częstotliwości wynosi 20 ~ 80 kHz. Ponieważ przyspieszenie można bezpośrednio analizować dla sygnałów o średniej i wysokiej częstotliwości, po przejściu sygnału czujnika przez wzmacniacz ładunku, sygnał o niskiej częstotliwości jest bezpośrednio usuwany przez filtr górnoprzepustowy, następnie demodulowany, a na koniec przeprowadzana jest analiza częstotliwości znaleźć częstotliwość charakterystyczną sygnału.
03
Analiza i diagnostyka temperatury łożysk
Temperaturę łożyska można ogólnie oszacować na podstawie temperatury na zewnątrz komory łożyska. Bardziej odpowiednie jest, jeśli otwór olejowy może służyć do bezpośredniego pomiaru temperatury zewnętrznego pierścienia łożyska. Zwykle temperatura łożyska zaczyna powoli rosnąć w trakcie pracy łożyska i osiąga stabilny stan po 1 do 2 godzinach. Normalna temperatura łożysk zmienia się w zależności od pojemności cieplnej maszyny, odprowadzania ciepła, prędkości obrotowej i obciążenia. Jeśli smarowanie i montaż są nieprawidłowe, temperatura łożyska gwałtownie wzrośnie i wystąpią nienormalnie wysokie temperatury. Na tym etapie należy przerwać operację i podjąć niezbędne środki zapobiegawcze.
Wysokie temperatury często wskazują, że łożysko jest w nienormalnym stanie. Wysokie temperatury są również szkodliwe dla smarów łożyskowych. Czasami przegrzanie łożyska można przypisać smarowi łożyskowemu. Jeśli łożysko będzie obracane w sposób ciągły przez długi czas w temperaturze przekraczającej 125 stopni, żywotność łożyska ulegnie skróceniu. Przyczyny łożysk wysokotemperaturowych obejmują: niewystarczające lub nadmierne smarowanie, zanieczyszczenia w smarze, nadmierne obciążenie, uszkodzenie łożyska, niewystarczający luz, duże tarcie spowodowane przez uszczelnienia olejowe itp.
Dlatego konieczne jest ciągłe monitorowanie temperatury łożyska, niezależnie od tego, czy mierzy się samo łożysko, czy inne ważne części. Jeśli warunki pracy pozostaną niezmienione, jakakolwiek zmiana temperatury może wskazywać na awarię. Regularny pomiar temperatury łożyska można przeprowadzić za pomocą termometru, takiego jak termometr cyfrowy SKF, który może dokładnie mierzyć temperaturę łożyska i wyświetlać ją w stopniach lub stopniach Fahrenheita. Znaczenie łożysk oznacza, że ich uszkodzenie spowoduje wyłączenie sprzętu. Dlatego najlepiej jest, aby takie łożyska były wyposażone w czujniki temperatury. W normalnych okolicznościach łożyska będą miały naturalny wzrost temperatury natychmiast po smarowaniu lub dosmarowywaniu, który utrzymuje się przez jeden lub dwa dni.
04
Analiza i diagnostyka środków smarnych
Metoda analizy smaru wykorzystuje technologię analizy ferrograficznej, która jest metodą szczególnie odpowiednią do identyfikacji i przewidywania zmęczenia tocznego.
Część oleju smarowego z łożyska tocznego ekstrahuje się jako próbkę oleju, a pole magnetyczne o wysokim gradiencie powoduje, że ciała obce zawarte w próbce oleju przepływającego przez pole magnetyczne osadzają się na tafli szklanej w proporcji do jego wielkości, tak aby można było zaobserwować kształt, rozmiar, kolor i materiał cząstek ciał obcych. , dzięki czemu można jednoznacznie zidentyfikować rodzaj zużycia, przewidzieć stan pracy maszyny i wykryć na czas ukryte zagrożenia. Zasadniczo technologia ferrografii ma na celu głównie identyfikację silnych magnesów, takich jak stal, ale ma również doskonałe możliwości identyfikacji metali nieżelaznych, takich jak miedź, piasek, materia organiczna, pozostałości uszczelnień i inne ciała obce.
Kiedy w próbce oleju pojawiają się kuliste cząstki przypominające stal o średnicy od 1 do 5 μm, można być pewnym, że w łożysku zaczęły pojawiać się mikropęknięcia zmęczeniowe. Kiedy w próbce oleju pojawiają się cząstki odprysków zmęczeniowych o stosunku długości do grubości 10:1, a długość jest większa niż 10 µm, rozpoczyna się nieprawidłowe zużycie zmęczeniowe łożyska. Gdy długość jest większa niż 100 μm, łożysko uległo uszkodzeniu.
Trzecim typem pozostałości zmęczeniowych są płatki zmęczeniowe o stosunku długości do grubości 30:1 i długości od 20 do 50 µm, przy czym płatki te często zawierają wnęki. Na początku zmęczenia liczba takich płatków znacznie wzrośnie, co wraz z cząsteczkami kulistymi może być oznaką początku zmęczenia.
05
Detekcja emisji akustycznej
Zasada technologii wykrywania emisji akustycznej polega na tym, że gdy materiał ulega odkształceniu lub pęknięciu pod wpływem sił zewnętrznych lub wewnętrznych, zjawisko uwalniania energii odkształcenia w postaci fal sprężystych nazywa się emisją akustyczną.
Technologia wykorzystania przyrządów do wykrywania i analizy sygnałów emisji akustycznej oraz wykorzystania sygnałów emisji akustycznej do ustalenia źródła emisji akustycznej nazywana jest technologią detekcji emisji akustycznej. Wykorzystuje zjawisko polegające na tym, że cząstki wewnątrz materiału uwalniają energię odkształcenia w postaci fal sprężystych w wyniku ruchu względnego, aby zidentyfikować i zrozumieć materiał. lub stan wewnętrzny struktury.
Sygnały emisji akustycznej obejmują typ impulsowy i ciągły. Sygnał akustycznej emisji serii składa się z impulsów, które różnią się od szumu tła i mogą być oddzielone w czasie; pojedyncze impulsy sygnału ciągłej emisji akustycznej są nie do odróżnienia. W rzeczywistości sygnały ciągłej emisji akustycznej również składają się z dużej liczby małych sygnałów impulsowych, ale są one zbyt gęste, aby można je było rozróżnić.
Gdy łożyska toczne nie działają prawidłowo, mogą być generowane zarówno nagłe, jak i ciągłe sygnały akustyczne. Ruch względny pomiędzy powierzchniami styku elementów łożyska (pierścień wewnętrzny, pierścień zewnętrzny, elementy toczne i koszyk), naprężenia kontaktowe Hertza spowodowane tarciem oraz pęknięcia, zużycie, wgniecenia powierzchni itp. spowodowane awarią, przeciążeniem itp. Awarie, takie jak rowki, okluzja, chropowatość powierzchni spowodowana złym smarowaniem, twarde krawędzie powierzchni spowodowane cząsteczkami zanieczyszczeń ze smaru i korozja wżerowa spowodowana przepływem prądu przez łożysko, powodują nagłe emisje sygnałów akustycznych.
Sygnały ciągłej emisji akustycznej pochodzą głównie z awarii globalnych spowodowanych zużyciem oksydacyjnym powierzchni łożyska spowodowanym złym smarowaniem (takim jak uszkodzenie filmu olejowego, przenikanie zanieczyszczeń do smaru), nadmiernymi temperaturami i częstymi lokalnymi awariami łożysk. Czynniki te powodują dużą liczbę nagłych emisji akustycznych w krótkim czasie, generując w ten sposób ciągłe sygnały emisji akustycznej.
Podczas pracy łożyska tocznego jego awaria (czy to uszkodzenie powierzchni, pęknięcie czy zużycie) spowoduje sprężyste uderzenie w powierzchnię styku i wygeneruje sygnał akustyczny. Sygnał ten zawiera bogate informacje o tarciu, dzięki czemu emisję akustyczną można wykorzystać do monitorowania i diagnozowania łożysk tocznych.
