Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова
(технический университет)
Кафедра транспорта и хранения нефти и газа
Методические указания к лабораторной работе
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2010
УДК 681.5.011:622 (075.84)
Вибрационная диагностика подшипников качения: Методические указания к лабораторной работе / Санкт-Петербургский горный ин-т. Сост.: Н.А.Баркова, Е.И.Крапивский, А.В.Шалыгин, В.В.Шорников. СПб, 2010. 38 с.
В методических указаниях излагаются основные методы контроля состояния и диагностики подшипников качения. Рассматриваются вопросы выбора алгоритмов вибрационной диагностики подшипников на этапах их входного контроля, выходного контроля машин после изготовления (ремонта), монтажа на месте эксплуатации и в процессе эксплуатации. Анализируются возможности оперативного контроля состояния подшипников и их детальной диагностики. Приводятся методики работы со средствами измерения и анализа подшипниковой вибрации. Рассматриваются особенности конфигурирования подшипников качения в программах мониторинга и диагностики. Излагаются методики проведения диагностических измерений и оценки состояния подшипников качения в режиме экспертной и автоматической диагностики. Практическая диагностика подшипников лабораторной установки дополняется анализом баз данных диагностических измерений на предприятиях различных отраслей промышленности, выполняющих диагностику технологического оборудования по вибрации.
Указания предназначены для студентов СПГГИ, изучающих курсы «Основы технической диагностики», «Диагностика газонефтепроводов и газонефтехранилищ», «Техническая диагностика» и др. Они могут быть полезны студентам и аспирантам высших учебных заведений, изучающих методы и средства неразрушающего контроля, мониторинга состояния и диагностики машин и оборудования, а также специалистам различных отраслей
промышленности, работающим в области обслуживания и ремонта машин и оборудования.
Табл.1. Ил.1. Библиогр.: 5 назв.
Научный редактор проф.А.А. Коршак
Ó Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В.Плеханова, 2009 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.Цель работы……….…………………………………………………………………………………...3
2.Программа работы………………………………………………………………………………………4
3.Общие сведения……………………………………………………………………………………………4
3.1. Основные типы подшипников качения и методыконтроля их состояния…………………………4
3.2. Подшипниковая вибрация вращающегося оборудования………………………………………….6
3.3 Влияние дефектов на вибрацию подшипникови подшипниковых узлов ……………………….10
3.4. Оптимизация методов диагностики и диагностическихпараметров на разных этапах жизненного циклаподшипника…………………………………………………………………………...15
3.5. Возможности автоматической диагностики подшипников качения……………………………….23
4.Средства измерения и анализа, используемые в работе……………………………………………….32
5.Описание лабораторной установки……………………………………………………………………..36
6.Порядок проведения работы …………………………………………………………………………..37
7.Содержание отчета……………………………………………………………………………………...38
Литература………………………………………………………………………………………………..38
Приложение 1.Алгоритмы проведения работыс использованием переносного комплекса для вибрационной диагностики подшипниковкачения на базе программы DREAM ……………………….39
Приложение 2. Установка пороговых уровней ………………………………………………………….40
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение и анализ:
- методов контроля состояния и диагностики подшипников
качения;
- современных технических средств и программного обеспечения для вибрационной диагностики подшипников качения;
- алгоритмов диагностирования подшипников качения в составе работающей машины на этапах выходного контроля, монтажа и эксплуатации.
2. ПРОГРАММА РАБОТЫ
1. Ознакомление с основными методами контроля состояния и
диагностики подшипников качения.
2. Обоснование выбора алгоритмов вибрационной диагностики подшипников на этапах выходного контроля машины после изготовления (ремонта), монтажа на месте эксплуатации и в процессе эксплуатации.
3. Изучение и работа со средствами измерения и анализа
подшипниковой вибрации.
4. Конфигурирование подшипников качения в программе мониторинга и диагностики.
5. Проведение диагностических измерений и оценка состояния
подшипников качения лабораторной установки по результатам
анализа вибрации.
6. Работа с базами данных предприятий, выполняющих диагностику технологического оборудования по вибрации.
7. Составление отчета.
3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
3.1. Основные типы подшипников качения и методы контроля их состояния
Подшипники качения являются основным видом подшипников, используемых во вращающемся оборудовании. Они имеют преимущества по сравнению с подшипниками скольжения в низкооборотных машинах из-за более низких сил трения, а также в машинах небольшой мощности и стоимости (минимальные габариты и затраты на обслуживание).
Подшипники качения делятся на группы по разным свойствам
и признакам, в частности:
- по направлению действия нагрузки - радиальные, радиально-упорные, упорные;
- по форме тел качения - шариковые, роликовые, игольчатые;
- по числу рядов тел качения - однорядные, двухрядные,
трехрядные и т.д.;
- по конструктивным характеристикам - самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся, с цилиндрической и конус
ной формой внутреннего кольца, и т.д.
Условное обозначение подшипника, определяемое его характеристиками, содержит* Основную часть, а также может содержать дополнительную часть в виде цифровых и буквенных обозначений слева и справа от основной части; например: SKF29420E. По точности изготовления" Подшипники делятся на 6 классов, класс проставляется через тире слева от основного обозначения.
Основная часть условного обозначения содержит четыре цифры, первая из которых определяет тип подшипника: 0 -шариковый радиальный однорядный, 1 - шариковый двухрядный сферический, 2 - роликовый однорядный с короткими роликами, 3 - роликовый двухрядный сферический, 4 - игольчатый, 5 - радиальный роликовой с витыми роликами, 6 - шариковый радиально-упорный, 7 - роликовый радиально-упорный конический, 8 -упорный и т.д. Следующая цифра указывает на серию подшипников, 1 - особо лёгкая серия диаметров № 1, 2 -легкая серия диаметров № 2, 3 - средняя серия диаметров № 3,4 - тяжелая серия диаметров № 4, 5 - легкая серия диаметров №5,6-средняя серия диаметров №6 и т.д. Следующие две цифры соответствуют одной, пятой (мм) посадочного размера внутреннего кольца, например, цифра 12 означает, что диаметр внутреннего кольца составляет 60 мм. Начиная с диаметра в 500 мм, вместо последних двух цифр через дефис ставится истинный диаметр подшипника в миллиметрах.
Конструктивные особенности колец подшипника, а также защитных шайб определяются цифрами с левой стороны от основного обозначения. Следует отметить, что некоторые характеристики подшипников качения, необходимые для их глубокой диагностики, например, диаметр тел качения и их количество в подшипнике качения, вообще не нормируются и могут различаться у одинаковых подшипников, произведенных разными заводами или в разное время. Многие производители подшипников, однако, выпускают справочники со всеми данными, необходимыми для их диагностики, в том числе и по вибрации.
Контроль состояния подшипников качения может осуществляться на всех этапах их жизненного цикла: при изготовлении, сборке и выходном контроле на подшипниковых заводах, при входном контроле, на этапе монтажа и выходном контроле оборудования на машиностроительных и ремонтных заводах, при монтаже и во время эксплуатации оборудования, а также, перед ремонтом и после ремонта на месте эксплуатации или на ремонтном предприятии. Контролироваться могут состав и свойства материала, геометрия элементов подшипника, состав и свойства смазки, величина и форма зазоров в подшипнике, его электрические свойства, температура, вибрация, воздушный шум и другие параметры. Оценка состояния подшипника в сборе и установленного в контролируемом оборудовании чаще всего производится по его вибрации, температуре и, в частности, подшипников с принудительной смазкой, по количеству продуктов износа в смазке.
Вибрационные методы диагностики подшипников качения дают наибольшее количество информации, особенно в случаях, когда имеется возможность контроля вибрации при непосредственном контакте датчика с неподвижными элементами подшипника, поэтому часто в таких случаях единственным контролируемым процессом в подшипнике становится его вибрация. Важнейшей проблемой, вибрационной диагностики подшипников становится разделение составляющих вибрации, возбуждаемых контролируемым подшипником и другими элементами установки, в составе которой работает этот подшипник.
3.2. Подшипниковая вибрация вращающегося оборудования
Подшипники качения являются источниками вибрации разной природы во всех частотных областях, начиная с инфранизкой и заканчивая ультразвуковой частотой.
Основной вклад в низкочастотную вибрацию роторных машин с подшипниками качения обычно вносят составляющие вибрации на частотах, кратных частоте вращения ротора, которые чаще всего не определяются «и свойствами подшипников, ни их состоянием, а связаны с качеством центровки машин, балансировки роторов и техническим состоянием соединительных муфт. Но если анализировать спектр низкочастотной вибрации машины, то в нем обычно присутствует большое число менее сильных составляющих, определяемых качеством изготовления и монтажа подшипников, а также развитыми дефектами подшипников, возникающими вовремя эксплуатации машины.