СВМ
.pdfДля диагностики дефекты делятся на группы с учетом особенностей их влияния на вибрацию и особенностей эксплуатации машины.
Существует четыре подхода к диагностики подшипников качения в зависимости от наработанного ресурса и конструктивных особенностей эксплуатации машины.
Первый подход – диагностика подшипников качения в процессе эксплуатации машины при условии отсутствия дефектов изготовления подшипников, установленных в машину. Это самый распространенный случай, когда для обнаружения дефектов монтажа и эксплуатации достаточно измерить спектр огибающей высокочастотных колебаний и один раз.
Другой подход диагностики подшипников качения совместно с другими узлами машины связан с периодическими измерениями вибрации и сравнении их с полученными ранее. В этом случае диагностике подлежат не только подшипники, а другие узлы, влияющие на вибрацию этого агрегата. После сравнения изменения вибрации делаются прогнозы об остаточном ресурсе машины.
Таблица 2.1 Частоты состовляющих спектра огибающей вибрации, используемых для
обнаружения и идентификации дефектов подшипников качения по однократным измерениям вибрации
|
Вид дефекта |
Частоты основных |
Частоты |
|
|
|
|
признаков |
дополнительных признаков |
/п |
|
|
|
|
. |
Обкатывание |
fвр |
Нет роста ВЧ |
|
наружного |
|
|
|
|
|
(неподвижного) |
|
|
|
|
кольца |
|
|
|
. |
Неоднородный |
2kfвр |
Нет роста ВЧ |
|
радиальный натяг |
|
|
||
|
Перекос наружного |
2fн |
- |
|
. |
(неподвижного) |
|
|
|
|
кольца |
|
|
|
. |
Износ |
наружного |
fн |
Рост ВЧ |
кольца |
|
|
|
|
. |
Раковины, трещины |
kfн |
Рост ВЧ |
|
на наружном кольце |
|
|
||
. |
Износ |
внутреннего |
kfвр |
Рост ВЧ |
кольца |
|
|
|
|
. |
Раковины, трещины |
кfв |
кfв, к1fв± к2fвр, Рост ВЧ |
|
на внутреннем кольце |
|
|
||
. |
Износ тел качения и |
kfс |
k(fвр-fс), Рост ВЧ |
|
сепаратора |
|
|
|
|
. |
Раковины, сколы на |
2kfТк |
2k1fТк± к2fс, Рост ВЧ |
|
телах качения |
|
|
||
|
Сложный |
Или кfн+ к1fс или |
Рост ВЧ |
|
71
0. |
(составной)дефект |
кfн+ к1fвр, или кfн+ к1fв, |
|
|
|
|
|
|
или кfн+ fвр/k2 |
|
|
|
|
1. |
Проскальзывание |
kfвр, k>10, Рост ВЧ |
|
Нет |
других |
|
кольца |
|
|
состовляющих |
|
||
|
Дефект смазки |
Рост ВЧ |
|
|
Нет сильных |
дефектов |
2. |
|
|
|
поверхностей качения |
||
|
Неидентифицирова |
Рост |
других |
|
гармонических |
|
3. |
нный дефект |
состовляющих |
|
|
|
|
|
Примечание: fвр - частота вращения вала; fв – частота перекатывания тел. Каченя |
|||||
по внутреннему кольцу; fн – |
частота перекатывания тел. Каченя по наружному |
|||||
кольцу; fТк – частота вращения тел качения; |
fс – частота вращения сепаратора; ВЧ – |
|||||
высокочастотная область спектра вибрации: k=1,2,3,4,…; k |
1=1,2,3,4,…; k 2=1,2,3,4,… |
|||||
72
В пакете Mathcad разработана математическая модель вибрационного состояния исправного подшипника и неисправного.
73
x(t) := sin(fc × t) + sin(fn × t) + sin(fv × t) + sin(ftk × t) |
модель исправного подшипника |
|||
fper := 2 × fn |
fper = 147.126 |
|
|
|
k := 3 |
|
|
|
|
ftr := k × fn |
ftr = 220.689 |
|
|
|
ftrv := k × fv |
ftrv = 19.311 |
|
|
|
x1(t) := sin(fc × t) + sin(fn × t) + sin(fv × t) + sin(ftk × t) + sin(fper × t) + sin(ftr × t) + sin(ftrv × t |
||||
модель не исправного |
подшипника |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
x( t) |
|
|
|
|
x1( t)+5 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
|
t |
|
|
8.1.2 Порядок проведения работы
С помощью пакета EXCEL записать в столбец 128 значений случайной числовой последовательности x[n]= 2 × sin(ωt) + rnd .
74
1).Для построения частотного спектра в диапазоне ячеек от А1 до А128 (для построения частотного спектра берутся числа кратные 64) отложим значения периода дискретизации от нуля с приращением на величину:
T = ( f1 ) ÷10
вр
2).Затем строим с помощью полученной математической модели графики виброускорения узла исправного подшипника и неисправного.
Для этого в строку редактора формул вводим полученые формулы математических моделей диагностируемых подшипников. В нашем случае это:
Для исправного подшипника: =SIN(18,391*A1)+SIN(73,563*A1)+SIN(6,437*A1)+SIN(2,96*A1)
Для неисправного подшипника: =SIN(18,391*A1)+SIN(73,563*A1)+SIN(6,437*A1)+SIN(2,96*A1)+SIN(147,126*
A1)+SIN(220,689*A1)+SIN(19,311*A1) 3).Получаем графики:
Для исправного подшипника:
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ряд1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,04 |
0,07 |
0,11 |
0,14 |
0,18 |
0,21 |
0,25 |
0,28 |
0,32 |
0,35 |
0,39 |
0,42 |
0,46 |
0,49 |
0,53 |
0,56 |
0,6 |
0,63 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для неисправного подшипника: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ряд1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0,05 |
0,09 |
0,14 |
0,18 |
0,23 |
|
0,27 |
0,32 |
0,36 |
0,41 |
0,45 |
|
0,5 |
0,54 |
0,59 |
0,63 |
|
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4).Для построения частотных спектров диагностируемых подшипников разложим полученные нами раннее математические описания вибрации в ряд Фурье. Для этого воспользуемся встроенными функциями EXCEL. В меню «Сервис» выбираем вкладку «Анализ данных» (если ее нет, то установить ее. Заходим в меню «Сервис»-«Надстройки» ставим галочку возле вкладки «Пакет анализа» и нажимаем «Ок»). В меню «Анализа данных» выбираем «Анализ Фурье».
Меню выглядит так:
75
Во входном интервале указываем диапазон ячеек с моделью исправного подшипника. В выходном указываем пустой диапазон ячеек от 1 до 128.
5).После разложения в ряд Фурье, мы получаем функцию комплексной переменной. С помощью функции МНИМ.ABS получаем модуль комплексных чисел.
6).Строим частотный спектр.
Частотный спектр исправного подшипника:
1,4
1,2
1
0,8
Ряд1
0,6
0,4
0,2
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,03 |
0,06 |
0,09 |
0,12 |
0,15 |
0,18 |
0,21 |
0,24 |
0,27 |
0,3 |
0,33 |
0,36 |
0,39 |
0,42 |
0,45 |
0,48 |
0,51 |
0,54 |
0,57 |
0,6 |
0,63 |
Частотный спектр неисправного подшипника:
1,4
1,2
1
0,8
Ряд1
0,6
0,4
0,2
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,03 |
0,06 |
0,09 |
0,12 |
0,15 |
0,18 |
0,21 |
0,24 |
0,27 |
0,3 |
0,33 |
0,36 |
0,39 |
0,42 |
0,45 |
0,48 |
0,51 |
0,54 |
0,57 |
0,6 |
0,63 |
8.1.3 Выводы
В выводах определить частоту гармоники имеющую периодический характер.
76
8.1.4 Варианты заданий
Вариант |
Частота вращения (fвр) Гц |
1 |
10 |
2 |
15 |
3 |
20 |
4 |
25 |
5 |
30 |
6 |
35 |
7 |
40 |
8 |
45 |
9 |
50 |
10 |
55 |
11 |
60 |
12 |
65 |
13 |
70 |
14 |
75 |
15 |
80 |
16 |
85 |
17 |
90 |
18 |
95 |
19 |
100 |
20 |
105 |
21 |
110 |
22 |
115 |
23 |
120 |
24 |
125 |
25 |
130 |
77
8.2 Практическая работа №2 Проведение диагностики исправности подшипника качения двигателя
привода модели прокатной клети
8.2.1 Цель. Приобретение практических навыков в диагностировании подшипника качения привода прокатной клети.
Краткие теоретические сведения
Вибрацию машин можно измерять и анализировать с помощью стационарных или переносных систем. Стационарные системы используются для контроля вибрации и анализа дефектов агрегатов, у которых более стремительно развиваются дефекты, и поломка агрегата может привести к тяжким последствиям. С помощью переносных приборов контролируют вибрационное состояние агрегатов периодически методом обхода.
Краткое описание существующей системы
Виброанализатор СД-12М предназначен для измерения, сбора и анализа
параметров вибрации в целях мониторинга и диагностики технического состояния промышленного оборудования.
Рисунок 1. СД–12 М
Измерения для мониторинга и диагностики:
∙уровень вибрации, в полосах предусмотренных ГОСТами,
∙временной сигнал (режим осциллографа),
∙спектры сигнала,
∙спектры огибающей компонент сигнала, выделенных полосовыми фильтрами,
∙скорость вращения,
∙амплитуда и фаза сигнала на частоте вращения и ее гармониках,
∙амплитуда и фаза сигнала во время выбега в зависимости от частоты вращения.
Балансировка роторов:
∙измерения вибрации для балансировки в 1-8 точках,
∙автоматический расчет балансировочных масс в 1-3 плоскостях.
Собранные данные могут быть введены в компьютер для их дальнейшей
обработки и хранения. Это легкий, портативный прибор. Принимает сигналы с зарядовых акселерометров, акселерометров с предусилителем, ICP® акселерометров, линейного входа по напряжению, сигналы TTL с датчика оборотов. Работает как в переносном, так и в стационарном режимах с управлением непосредственно от компьютера. Возможен обмен данными по модему и телефонным линиям связи.
78
Переносному устройству виброанализатору CD – 12 М может быть подключено с помощью коммутаторов от 1 до 8 датчиков. Виброанализатор позволяет измерять временной сигнал – виброперемещение, скорость, ускорение и строить частотный спектр. Записанные данные в памяти анализатора могут быть переданы в компьютер для дальнейшего анализа:
1.измерения временного сигнала. Необходимо задать следующие установки: 1).количество отсчетов; 2).частоту дискретизации; 3).параметры полосового фильтра; 4).время выборки; 5).время наблюдения.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Модель прокатной клети (Рис. 3) состоит из собственно клети (1) и привода валков.
В привод валков входит двигатель (7), редуктор (3), шестеренчатая клеть (2), тиристорного преобразователя с системой управления (5), пульта управления (4), компьютера (6).
5
1
2 3
6
4
7
Рисунок 3. Модель прокатной клети.
Система диагностики включает в себя датчики, установленные на станине, шестеренчатой клети, редукторе, двигателе.
Информация от них через коммутатор поступает в персональный компьютер. С помощью программы Вибро-12 возможно получить частотный спектр для дальнейшей обработки информации- оценки исправности подшипника.
8.2.2 Порядок проведения работы
I.Для измерения выходного сигнала необходимо выбрать частоту дискретизации в зависимости от предполагаемой частоты вибрации механизма, например, для
79
роторных машин необходимо знать частоту вращения вала ротора. Для этого прибора частота дискретизации больше максимальной частоты спектра примерно в
2,5 раза.
Для этого следует выполнить:
1.Необходимо задать количество отсчетов либо время выборки.
2.Нажать кнопку «Далее».
3.Установить коэффициент усиления
4.Рекомендуемый режим «авто»
5.Установить единицы измерения
6.Произвести измерение.
7.После просмотра результата измерения можно выйти в главное меню с сохранением результатов в памяти анализатора или без сохранения.
II. Измерение спектра
Для измерения спектра необходимо задать ширину спектра (примерно оценив ее по максимальной составляющей); количество усреднений задается для исключения влияния переменных составляющих за время наблюдения.
Для анализа результатов измерений можно воспользоваться программным обеспечением Vibro-12.
Программное обеспечение к СД-12М - Vibro12.
Виброанализатор СД-12М в комплекте с программным обеспечением Vibro-12 представляет собой современную экономичную систему, позволяющую вести вибрационный контроль и мониторинг состояния оборудования на производстве.
Виброанализатор СД-12М может работать как самостоятельно, в качестве переносного портативного прибора, так и в качестве стационарного измерителя с управлением от компьютера.
Рисунок 2. Система вибродиагностики на базе СД – 12 М
К одному компьютеру на один последовательный порт можно подсоединить несколько приборов СД-12М. Каждый из приборов может работать с коммутатором на 4-16 каналов и одним датчиком оборотов.
Таким образом, в короткое время из имеющейся переносной системы можно построить стационарную или стендовую систему.
80