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

Вибрационная диагностика подшипников качения

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 подшипников и подшипниковых узлов   ……………………….10

3.4. Оптимизация методов диагностики и диагностических параметров на разных этапах жизненного цикла подшипника…………………………………………………………………………...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 работы с использованием переносного комплекса для вибрационной диагностики подшипников качения 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.

Низкочастотная подшипниковая вибрация машины в целом имеет кинематическую или параметрическую природу. Кинемати­ческая вибрация возникает при движении инерционного тела по поверхности, с плавными неровностями. Так, если диаметр одного из тел качения больше, чем других, при прокатывании этим телом нижней точки неподвижного кольца подшипника, максимальной нагруженной силой тяжести ротора, ротор «подпрыгивает» с час­тотой вращения сепаратора:

                                                                


где частота вращения вала; - радиус сепаратора;  - радиус тел качения;  - угол контакта тел качения с дорожками качения.

Такая же вибрация возникнет и в том случае, когда в одном месте изменено расстояние между телами качения, например, из-за большой степени износа одной перемычки сепаратора.

Если есть неровность в нагруженной точке наружного (непод­вижного) кольца подшипника, то в момент, когда в «ямку» попа­дает любое из тел качения, ротор «проваливается» с частотой прохождения тел качения через эту точку, которая называется частотой перекатывания тел качения по наружному кольцу:

                                                

где Z - число тел качения.

Если есть одна плавная неровность на внутреннем (вращаю­щемся) кольце подшипника, то ротор будет «проваливаться» с частотой его вращения, однако вибрация этого происхождения, как правило, существенно меньше вибрации, возбуждаемой, на­пример, остаточной неуравновешенностью ротора. Если же не­ровность имеет малую протяженность, в которую «проваливает­ся» лишь одно тело качения, то возникнет вибрация ротора и ма­шины в целом на частоте перекатывания тел качения по внутреннему кольцу:



Если же неровность имеет место на теле качения, ротор будет «проваливаться» дважды за оборот тела качения, т.е. появится вибрация ротора на удвоенной частоте вращения тел качения:



Подшипниковая вибрация параметрического происхождения возникает даже в бездефектных нагруженных подшипниках; из-за того что периодически меняется жесткость подшипника, так как ротор максимально нагружает лишь небольшую зону с телами качения, а число тел качения в этой зоне при вращении ротора меняется на одно с частотой перекатывания тел качения по на­ружному кольцу. Как следствие, ротор с этой частотой «провали­вается», приближаясь к неподвижному кольцу подшипника.

Перечисленные основные подшипниковые частоты определя­ют подшипниковую вибрацию не только на низких, но и на сред­них частотах, которые включают в себя прежде всего вибрацию не машины в целом, а подшипниковых узлов на гармониках этих частот с высокой кратностью. Среднечастотные периодические составляющие подшипниковой вибрации чаще всего имеют кине­матическую природу, но возникают не при протяженных и плав­ных неровностях поверхностей качения, а при неровностях не­большого размера с резкими краями. При хорошем качестве смазки и малых радиальных нагрузках на подшипник смазка сгла­живает края этих неровностей, что приводит к снижению среднечастотной вибрации подшипниковых узлов. В то же время в ре­альных машинах с нагруженными подшипниками среднечастотная подшипниковая вибрация может вырасти:

-         при ухудшении свойств смазки;

-         при дефектах сборки и монтажа машины, приводящих к
росту статических или вращающихся нагрузок на подшипник;

-         при совпадении чистоты хотя бы одной из подшипниковых
составляющих вибрации или их гармоник хотя бы с одним из мно­гочисленных резонансов машины или подшипникового узла.

Кроме гармонических составляющих подшипниковой вибрации на средних частотах присутствуют и случайные составляющие, определяемые гидродинамическими эффектами в смазочном слое подшипника. Это и гидродинамическое трение, и турбулент­ность смазочного слоя, и нелинейные эффекты, например, ло­кальная кавитация. Спектральный максимум случайных пульса­ций давления при идеальном масляном слое приходится на час­тоты, при которых длина волны в смазке сравнима с размером подшипника, однако существует зависимость этого максимума и от частоты вращения ротора. Кроме этого необходимо учитывать и частотную зависимость коэффициента преобразования пульса­ций давления в вибрацию неподвижных элементов подшипнико­вого узла. Как правило, максимум случайной вибрации, возбуж­даемой гидродинамическими эффектами в подшипниках качения, в низкооборотных машинах приходится на 2-5 кГц, а в высоко­оборотных может доходить 10-25 кГц. При наличии высокодоб­ротных резонансов в конструктивных элементах подшипников и машины случайные составляющие вибрации подшипниковых уз­лов по мощности могут быть существенно выше ее периодических составляющих.

Вибрация гидродинамического происхождения вносит сущест­венный вклад и в высокочастотную вибрацию подшипников каче­ния. Но если при работе подшипника в какие-то моменты проис­ходит разрыв масляной ..пленки и тело качения ударяется о не­подвижное кольцо подшипника, возникает случайная вибрация ударного происхождения, максимум энергии которой приходится на частоты в несколько раз выше, чем. у вибрации гидродинами­ческого происхождения. При наличии неровностей на поверхно­стях качения часто возникает и ударное взаимодействие поверх­ностей качения без полного разрыва масляной пленки. В этом случае частотный максимум энергии вибрации находится где-то посередине. Как правило, под вибрацией подшипников, возбуж­даемой упругими ударами при разрывах масляной пленки, пони­мается вибрация с энергетическим максимумом, приходящимся на частоты 30-60 кГц.

Есть ультразвуковая вибрация трения еще одной природы, ко­торая   возникает   при   импульсном   разрушении   молекулярной структуры поверхностных слоев элементов трения. Эта импульс­ная вибрация возникает под нагрузкой при старении материалов в виде поверхностной волны на поверхности качения и носит на­звание акустической эмиссии. Обычно под акустической эмиссией понимаются колебательные импульсы нелинейной природы, а на практике принято исследовать и использовать в диагностических целях эмиссию статически нагруженных материалов и эмиссию при утечках жидкости или газа в сосудах и трубопроводах под давлением. Что касается методов диагностики элементов трения на основе анализа акустической эмиссии трения, то практическая невозможность разделить в подшипниках ударные составляющие вибрации линейного происхождения с максимумом спектральной плотности на частотах до ста килогерц, и нелинейного происхождения с максимумом спектральной плотности выше 100 кГц, огра­ничивает их возможности. На практике применяется объединен­ный метод диагностики, в котором ультразвуковая вибрация не делится на составляющие линейной и нелинейной природы, по­лучивший название SPM-метод (метод ударных импульсов).
3.3. Влияние дефектов на вибрацию подшипников и подшипниковых узлов

Номенклатура дефектов, ограничивающих ресурс подшипни­ков качения и представляющих собой потенциальную опасность
возникновения аварийной ситуации, достаточно широка. По вре­мени возникновения дефекты обычноделятсянатриосновные
группы: дефекты изготовления; монтажа и эксплуатации. По эле­ментам подшипника они делятся на дефекты поверхностей каче­ния (наружных, внутренних колец, а также тел качения), поверхностей трения скольжения(сепаратора, защитных колец, поса­дочных поверхностей) и смазки:

Дефектыповерхностей                       качения по скорости развития обычно делятся на две группы: --износ
-ра­ковины (трещины).

Общий список дефектов подшипника качения, влияющих на его ресурс, можно разделить на группы следующим образом:

1)      нарушения геометрии (плавные) поверхностей качения на­ружного, внутреннего кольца и тел качения (из-за неточности из­готовления или износа);

2)      разноразмерность тел качения;

3)      нарушения геометрии сепаратора и защитных колец;

4)      перекос наружного и внутреннего колец подшипника, перекос тел (тела) качения (в роликовом и игольчатом подшипниках);

5)      перегрузка поверхностей качения без их перекосов;

6)      проскальзывание колец в посадочном месте;

7)      раковины и трещины на поверхностях качения;

8)      дефекты смазки (недостаток, избыток, недопустимые избы­
точность продуктов износа и изменения вязкости, разрывы слоя).

Первая группа дефектов, в основном, влияет на низкочастот­ную вибрацию подшипникового узла и машины в целом. Обычно имеет место преимущественный рост вибрации на первых двух-трех гармониках частоты перекатывания тел качения по наружно­му кольцу (дефект наружного кольца), двух-четырех гармониках частоты вращения тел качения (дефект тел качения) и гораздо реже двух-трех гармониках частоты перекатывания тел качения по внутреннему кольцу (дефект внутреннего кольца). Последний дефект из первой группы из-за одновременного нагружения рото­ром нескольких тел качения чаще приводит к появлению колеба­тельных сил на первых гармониках частоты вращения ротора. Однако эти силы трудно обнаружить, так как они много меньше сил той же частоты, действующих в машине из-за несоосностей валов и дефектов соединительных муфт.

Как правило, в местах наибольшего отклонения формы по­верхности качения от правильной (расчетной) поверхность каче­ния имеет повышенную шероховатость, и при прокатывании по ней тел качения изменяется сила трения, а следовательно, появ­ляется модуляция высокочастотной случайной вибрации подшип­ника теми же частотами, на которых растет низкочастотная виб­рация при плавном изменении формы поверхностей, качения. Глубина модуляции сил трения (в процентах от среднего значе­ния) зависит не только от- соотношения шероховатостей поверх­ностей качения в разных точках, но и от некоторых параметров смазочного слоя, например, толщины и вязкости. При анализе процессов модуляции высокочастотной вибрации новых подшип­ников необходимо помнить, что неприкатанные поверхности каче­ния почти всегда имеют неравномерную шероховатость, т.е. об­ладают зависимостью коэффициента трения от угла их поворота. Это приводит практически к такой же модуляции высокочастотной вибрации, что и при износе поверхностей качения.

Во вторую группу входит только один вид дефекта, возникаю­щий либо при изготовлении подшипника, либо при ускоренном износе отдельных тел качения. Разноразмерность тел качения приводит к многократному увеличению удельных нагрузок на по­верхности качения и резкому снижению ресурса подшипника. Де­фект сопровождается ростом низкочастотной вибрации машины на частоте вращения сепаратора подшипника, иногда на ее вто­рой и частично третьей гармониках, а также модуляции сил тре­ния и высокочастотной случайной вибрации подшипника этими же частотами. Если статическая радиальная нагрузка ротора на подшипник изменяется на вращающуюся с частотой вращения вала, в частности в вертикальных машинах или при изломах ли­нии вала в плоскости крепления полумуфт, то частоту вращения сепаратора следует заменить на разность частот вращения вала и сепаратора. К сожалению, при выходном контроле подшипников на заводах-изготовителях разноразмерность тел качения в под­шипнике по вибрации не контролируется, так как всеми методи­ками контроля подшипников на стендах предусмотрено измере­ние -их вибрации на частотах выше второй гармоники частоты вращения внутреннего кольца. Как правило, разноразмерность тел качения не контролируется и в процессе эксплуатации машин, хотя ускоренный износ одного из тел качения сопровождается резким изменением шероховатости поверхности тела качения и быстрым износом стенки сепаратора. Как показывают статистиче­ские данные, при отсутствии перегрузок в подшипнике и наруше­ний свойств смазки износ тела качения приводит к наиболее бы­строму старению и отказу подшипников качения.

В третью группу сведены" дефекты поверхностей трения скольжения в подшипниках. Их непосредственное влияние на вибрацию подшипника сказывается лишь на высоких частотах, при задевании сепаратора за неподвижные элементы подшипни­ка, а защитных колец - за вращающиеся элементы. Как правило, это задевание не носит строго периодического характера, поэтому изменяет только" две основных характеристики высокочастотной вибраций! её энергию (среднеквадратичное значение) и закон распределения мгновенных значений вибрации. Косвенное влия­ние этих дефектов на вибрацию подшипника может заключаться в изменении размеров стенок сепаратора (расстояние между от­дельными телами качения); что влияет на вибрацию таким же об­разом, что и разноразмерность тел качения, а также в попадании продуктов износа в смазку и соответствующем изменении харак­теристик высокочастотной вибрации подшипника.

В четвертую группу сведены основные дефекты монтажа подшипников В машине, объединенные общими правилами их об­наружения. Перекосы поверхностей качения опасны тем, что мо­гут привести к многократному превышению нагрузок на подшип­ники с ускорением процессов старения и износа нагруженных участков поверхностей качения. Если через короткое время из-за изнбеа поверхностей перегрузка прекращается; то произошедшие изменения состояния могут привести к резкому ускорению разви­тия многих дефектов. Как правило, перекосы лишь незначительно изменяют низкочастотную вибрацию машины, причем нередко в сторону ее уменьшения. Наибольшие изменения в сторону роста вибрации приходятся на средние частоты из-за наличия на любой поверхности качения незначительных неровностей, которые су­щественно увеличивают вибрацию подшипникового узла при уменьшении толщины смазочного слоя из-за роста нагрузки или ухудшении качества смазки. Общим правилом для идентифика­ции перекосов является преимущественный рост четных гармоник подшипниковой вибрации. При этом рассматриваются гармоники высокой кратности, обычно выше десяти. Так, при перекосах наружного кольца это четные гармоники, кратные удвоенной частоте перекатывания тел качения по наружному кольцу, внутреннего -четные гармоники частоты вращения и достаточно часто частоты перекатывания тел качения по внутреннему кольцу, а приуперекот сах роликов -гармоники, кратные четвертой гармонике частоты вращения тел качения. Кроме роста подшипниковой вибрации на средних частотах, рост нагрузки на поверхности качения из-за снижения толщины масляного, слоя и имеющихся неровностей при­водит к модуляции сил трения и случайной вибрации подшипнико­выми частотами. Основным отличием такой модуляции является, с Одной стороны, возможное увеличение числа гармоник,в спектре огибающей вибрации, с другой стороны, преимущественный рост четных гармоник. При сильных перегрузках ловерхностей качения возможны импульсные разрывы смазочного слоя на неровностях поверхностей качения, в том числе периодические, и появление ультразвуковой вибрации импульсно ударного происхождения.

В пятую группу входят дефекты, которые могут появиться как при монтаже, так и при эксплуатации оборудования (сопровожда­ется многократными перегрузками поверхностей качения). При монтаже подшипников среди дефектов этой группы чаще других появляются радиальные статические перегрузки из-за несоответ­ствия диаметров посадочных мест и подшипников, при монтаже машин - статические осевые перегрузки из-за осевых смещений машин друг относительно друга и радиальные статические или вращающиеся из-за несоосности соединяемых муфтами валов.

Эта группа дефектов по своему проявлению в вибрации очень похожа на дефекты, рассмотренные в четвертой группе. Низко­частотная подшипниковая вибрация машины при таких дефектах может не только не расти, но и снижаться, а основные изменения связаны с ростом подшипниковых гармоник вибрации высокой кратности и модуляцией высокочастотной вибрации подшипнико­выми частотами. Как правило, из-за конечной точности изготовле­ния поверхностей качения осевые и радиальные статические пе­регрузки подшипников проявляются так же, как и перекос внут­реннего кольца, и лишь в некоторых случаях преимущественная модуляция случайной вибрации имеет место на третьей гармони­ке, частоты, вращения вала. Вращающиеся нагрузки также явля­ются причиной модуляции случайной вибрации несколькими гар­мониками частоты вращения вала, но основной является первая гармоника с последующим падением величины кратных гармоник. В шестую группу выделены дефекты в виде проскальзывания подшипников в посадочных местах.

 Как правило, проскальзывание начинается в импульсных режимах работы машины, в первую очередь при ее пусках, когда задача его обнаружения решается наиболее сложно. Изменения вибрации при проскальзывании за­ключаются прежде всего в нестабильности частот подшипниковых составляющих по отношению к частоте вращения ротора, зада­ча измерения отношения Этих частот в режиме пуска - опреде­лённая техническая сложность. Если проскальзывание происхо­дит и в стабильных режимах, то нестабильность подшипниковых частот обнаруживается по расширению подшипниковых составляющих вибрации по частотной координате. В момент проскаль­зывания наружного (неподвижного) кольца в посадочном месте происходит рост, в том числе и импульсный, сил трения и высоко­частотной вибрации подшипника. Особенностью поведения внутреннего кольца подшипника с ослабленной посадкой является то, что при статической радиальной нагрузке на подшипник, например из-за силы тяжести ротора, один-два раза за оборот вала ось вала импульсно сдвигается во внутреннем кольце подшипника, создавая ударную нагрузку на подшипник и модулируя его высокочастотную случайную вибрацию.

				Таблица 4.1
Вид дефекта	Диагностические призна­ки в спектре вибрации		Диагностические признаки в спектре огибающей вы­сокочастотной вибрации
	Основные	Дополни­тельные	Основные	Дополни­тельные
1; Бой вала (муф­ты)		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
2. Неоднородный радиальный натяг		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
3. Перекос наруж­ного кольца		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
4. Износ наружного кольца				Рост ВЧ
5. Раковины (трещины) на наружном кольце		Рост ВЧ		Рост ВЧ
6. Износ внутренне­го кольца
7. Раковины (тре­щины) на внутрен­нем кольце
8. Износ тел каче­ния и сепаратора		Рост ВЧ		Рост ВЧ
9. Раковины, сколы на телах качения		Рост ВЧ
10. Неуравновешенность ротора		Нет роста , нет роста ВЧ	Нет	Нет роста ВЧ
11. Дефекты узлов крепления	Рост УНЧ	Есть другие дефекты	He обнаруживаются
12. Дефекты смазки	Рост ВЧ		Рост ВЧ	Нет сильных составляющих
13. Дефект муфты		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
14. Неидентифицированный дефект	Рост других гармонических составляющих

-  Фильтр, Гц- 1/3 октавы 8000;

-  Шкала
Y
- ускорение, м/сс (единицы измерения физической величины, по значениям которой осуществляется мониторинг).



Рис.15
16. В окне для ввода параметров пользовательских измере­ний нажмите кнопку Закрыть.



Рис.16

17. Создайте узел измерений для второго подшипника, повто­ряя пп.5-16, но в п.7 выбирайте уже «проимпортированный» тип подшипника (на стенде установлены подшипники одинакового ти­па). Не забывайте давать уникальные имена диагностическим уз­лам. В итоге получите в иерархии два диагностических узла (рис.17).



Рис.17
18. После окончания конфигурации трчек контроля выключите режим редактирования в разделе меню Редактор (1) и выберите Открыть вид в разделе меню Маршруты (2).



Рис.18

19. В появившемся окне (рис.19) в разделе меню Редактор выберите Новая карта (1) и введите (разрешен ввод только ла­тинских букв и цифр) имя маршрута, например, свою фамилию.

Для переименования маршрута щелкните левой кнопкой мы­ши на созданном маршруте (имя станет активным - синим) после чего еще раз щелкните левой кнопкой мыши на имени маршрута (2) и введите новое имя.



Рис.19

20. Нажмите на клавиатуре клавишу Ctrl
и, удерживая ее, «пе­ретащите» мышью из правого окна Конфигурация созданную машину (с именем стенда, номером группы и бригады) в левое окно (рис.20).



Рис.20
21. Щелкнув правой кнопкой мыши на созданный маршрут, выберите пункт Загрузить прибор. В появившемся окне (рис.21) выберите Пользовательские и Диагностические измерения и нажмите кнопку Загрузить.



Рис.21

22. В окне (рис.22) для установки соединения введите:

-  Способ загрузки СД12 - непосредственное соединение;

-  Порт-СОМ1;

-  Скорость передачи - 57600;

Возьмите прибор, подключите его кабелем через разъем RS-232 к компьютеру. Включите прибор, наткав клавишу ВКЛ. На появившемся экране ознакомьтесь с установками и параметрами прибора. Ознакомившись, нажмите клавишу ВВОД, после чего попадете в Основное меню. Проверьте, чтобы параметры скоро­сти передачи в компьютере и приборе совпадали. Для этого в Основном меню прибора клавишами «», «» выберите раздел Сервисные функции и войдите в него, нажав клавишу ВВОД. В появившемся разделе выберите и войдите в раздел Установка параметров, в котором выберите пункт Параметры обмена, где установите клавишами «», «» скорость обмена, равную 57600, и нажмите клавишу ВВОД. Перейдите в Основное меню прибо­ра, нажав несколько раз клавишу ОТМЕНА, где установите режим Обмен данными. В программе DREAM в окне Установки соеди­нения нажмите кнопку Старт.



Рис.22

По окончании загрузки появится диалоговое окно, сообщаю­щее о количестве загруженных измерений. Закройте его, нажав кнопку ОК.

23. Закройте окно Маршрутные карты.

24.  Выключите прибор, затем отключите от компьютера, после чего подсоедините вибропреобразователь и снова включите при­бор.

25.  Установите вибропреобразователь на подшипниковый щит первого подшипника (выбор подшипника, который будет считать­ся первым, условный, главное, помните соответствие конфигури­руемых узлов и реальных подшипников, для чего удобно делать комментарии при конфигурировании узлов). В приборе клавиша­ми «», «» выберите раздел Измерения
по маршруту и вой­дите в него, нажав клавишу ВВОД. В списке маршрутов выберите загруженный из программы DREAM маршрут и войдите в него. В появившемся окне приведены параметры заданного измерения. Включите лабораторный стенд (для пятого стенда поверните ре­гулятор скорости в положение «2»). Для начала проведения заме­ров дважды нажмите на клавишу ВВОД. Ход измерения отража­ется на экране прибора. По окончании измерений появится окно, сообщающее о количестве произведенных замеров, нажмите кла­вишу ВВОД.
ВНИМАНИЕ! СЛЕДИТЕ, ЧТОБЫ КАБЕЛИ И РУКИ НЕ ПОПАЛИ ВО ВРАЩАЮЩИЕСЯ ЧАСТИ МЕХАНИЗМА!
26.  Переставьте датчик на следующую контрольную точку и дважды нажмите на клавишу ВВОД, после чего начнется измере­ние во второй точке. По окончании измерений выключите лабора­торный стенд.

27.   Произведя  замеры  для  всех подшипников,  перейдите в  Основное   меню  прибора,   нажав   несколько  раз  клавишу ОТМЕНА, и выключите прибор, нажав клавишу ВКЛ.

28.   В программе DREAM выберите в разделе Маршруты пункт Разгрузить прибор (рис.23), после чего повторите дейст­вия, описанные в п.22 (скорость передачи повторно можно не проверять).



Рис.23

29. После нажатия кнопки Старт (рис.22) появится окно Спи­сок маршрутов (рис.24), где выберите тот маршрут, по которому производились замеры, после чего нажмите кнопку ОК.



Рис.24

По окончании разгрузки появится информационное сообщение (РИС.25).



Рис.25
Нажмите кнопку Закрыть. Выключите прибор.

30. Для просмотра измеренных спектров и постановки диагно­за щелкните правой кнопкой мыши на точке измерения и выбери­те пункт Анализ (рис.26).



Рис.26

31. В окне Узлы и измерения, щелкнув правой кнопкой мыши на интересующий вид измерения, зайдите в раздел Измерения (1). В появившемся окне (рис.27) выберите нужную дату проведе­ния измерений (2), после чего нажмите кнопку ОК.

Обозначение видов измерения:

-  ES (envelop spectrum) - спектр огибающей;

-  AS (auto spectrum) - автоспектр;

-  OVLV (over level) - общий уровень;

-  TS (time signal) - временной сигнал.



Рис.27.
32. При выборе для анализа автоспектра или спектра оги­бающей на экране появится спектр, по которому сделайте заклю­чение о состоянии диагностируемого узла, виде дефекта. Приве­дите диагностические признаки, по которым поставлен диагноз.

При работе со спектром можно:

-  увеличить интересующие фрагменты спектра. Для этого, удерживая клавишу Ctrl
, выделите движением вниз-вправо нуж­ный фрагмент спектра мышкой (при нажатой левой кнопке). Для возращения к отображению полного спектра, удерживая клавишу Ctrl
, проведите мышкой (при нажатой левой кнопке) вверх-влево.

-  узнать точную частоту интересующей составляющей спек­тра. Для этого либо подведите к нужной гармонике курсор мыши и нажмите ее левую кнопку, либо осуществите свой выбор, пере­мещая маркер по экрану клавишами «», «»;

-  рассчитать частоты,  которые являются диагностическими признаками, для этого:  

   а) в разделе меню Гармонические, ряды выберите раздел Слисок частот (рис.28);



Рис.28.
б) в появившемся окне (рис.29) задайте частоту вращения (1) (для первого стенда -24,5 Гц, второго -44,75 Гц, пятого -14,3 Гц) и нажмите кнопку Применить (2), после чего будут отображены рассчитанные частоты. Нажмите кнопку Закрыть.




Рис.29

После определения списка частот при щелчке правой кнопкой мыши на спектре будет отображаться список рассчитанных час­тот:                                                                      ^v

- проследить кратность появления гармоник путем построе­ния ряда. Для этого, выбрав гармонику, появление кратности ко­торой хотите проверить, в разделе меню Маркер выберите пункт Ряд по маркеру (рис.30). Выбрав одну из появившихся линий ряда и удерживая левую клавишу мыши, можно подкорректиро­вать частоты ряда, перемещая курсор мыши. Чтобы удалить ряд, активируйте его, щелкнув левой клавишей мыши на одной из гар­моник ряда, и в разделе меню Маркер, выбрав пункт Удалить ряд;



Рис.30

- проследить наличие модуляции у гармоническойсостав­ляющей. Для этого, поставив ряд и активировав его, выберите в разделе меню Гармонические ряды пункт Боковые, затем, пе­ремещая маркер по экрану клавишами «», «», можно подобрать точные частоты боковых гармоник (рис.31). Чтобы удалить ряд, активируйте его и в разделе меню Маркер выберите пункт Удалить ряд.



Рис.31

Закончив анализ спектра, закройте окно спектра.

Если для постановки диагноза недостаточно информации, представленной на спектре, повторив п.31, выберите другой вид измерений или спектр с другими параметрами.

33. При выборе для анализа временного сигнала (TS) на экра­не появится измеренный сигнал (рис.32).


Рис.32

При работе с сигналом можно:

-  увеличивать отдельный фрагмент сигнала, для этого, удер­живая левую кнопку мыши, движением вниз-вправо выделить нужный фрагмент сигнала (щелкнув на временном сигнале и удерживая правую кнопку мыши, можно передвигать записанный сигнал), чтобы вернуться к отображению полного спектра, удер­живая левую кнопку мыши, проведите вверх-влево;

-  построить спектр по измеренному временному сигналу. Для этого в разделе меню Вид выберите пункт Спектр (рис.33).



Рис. ЗЗ

Появится окно (рис.34) для установки нулевого порога для единиц, в которых происходило измерение. Для «м/с^2» должно быть установлено значение «». Нажмите кнопку ОК.



Рис.34

В окне прямого спектра (рис.35) можно установить параметры спектра: граничную частоту спектра и число каналов.

Примечание. Максимальная ширина спектра и частотное разрешение ограничено длительностью временной выборки и частотой дискретиза­ции при записи сигнала.

Для построения спектра с измененными параметрами необхо­димо нажать кнопку Спектр (1). Закончив работать со спектром, закройте окно;



Рис.35

- просмотреть статистические характеристики измеренного временного сигнала. Для этого в разделе меню Вид выберите пункт Статистические характеристики (рис. 36).



Рис. 36

Появится окно (рис.37) для установки числа шагов, на которое будет разбит временной сигнал. Выберите значение: 4096 и на­жмите кнопку ОК.



Рис.37

В окне Статистические характеристики (рис.38) будут отра­жены дифференциальный и интетрапьный законы распределения значений величин в измеренном временном сигнале. В нижней части окна приведены параметры законов распределения.



Рис.38
Можно увеличивать интересующие фрагменты графика, для этого, удерживая левую кнопку мыши, надо движение» вниз-вправо выделить нужный фрагмент (щелкнув по графику и удерживая правую кнопку мыши, можно передвигать картинку на экране), чтобы вернуться к отображению полного закона, удерживай левую кнопку мыши, проведите вверх-влево.

Закройте окно, закончив анализ статистических характеристик.

34. При выборе для анализа общего уровня появится окно (рис.39), в котором будет отображено измеренное значение СКЗ в заданной полосе частот.

При анализе общего уровня можно:

-  просмотреть значения не только СКЗ, но и ПИК (макси­мальное значение), пик-пик (разброс между максимальным и ми­нимальным значениями), пикфактор (отношение максимального значения к СКЗ, значение пикфактора отображается в правой шкале), для этого надо поставить галочку у того значения, кото­рое требуется просмотреть (1). Чтобы убрать отображенное зна­чение, снимите галочку у требуемого значения;

-  просмотреть пороговые уровни по СКЗ, для этого надо по­ставить галочку у того уровня, значение которого требуется про­смотреть (2). Чтобы убрать отображенный пороговый уровень, снимите галочку у требуемого порога. (Просмотр порогов воз­можен только после их установки, см. примечание).



Рис.39

Закончив работать с окном общего уровня, закройте его.

35. Произведите сравнение поставленного диагноза с результа­тами автоматической диагностики. Для этого щелкните правой кноп­кой мыши по точке измерения и выберите пункт Диагностика (рис.40).



Рис.40

36. В появившемся окне (рис.41) диагностики установите:

-  диагностируемый узел - тот, для которого проведен анализ;

-  скорость вращения, Гц; для первого стенда -24,5 Гц, вто­рого -14,75 Гц, пятого - 14,3 Гц (при повторной диагностике того же спектра повторный ввод частоты вращения не требуется, если нет необходимости провести повторную автоматическую диагно­стику, но с уточненной частотой вращения);

-  тип спектров - Новые (проводилась или' нет автоматиче­ская диагностика спектра);              

-  тип диагностики - Подробно.

Для проведения автоматической диагностики нажмите кнопку Диагностировать.



Рис.41
37.-В окне детального анализа (рис.42) представлен список возможных дефектов для данного типа оборудования, выделены те дефекты, которые были обнаружены в результате автоматиче­ской диагностики, указаны степень развития дефекта и вероят­ность его наличия. Для просмотра заключения о состоянии узла, рекомендаций и диагностических признаков, по которым постав­лен диагноз, нажмите кнопку Заключение.



Рис.42
Ознакомившись с подробным  заключением по результатам диагностики, закройте окно.                                               

38.  Чтобы посмотреть диагностические признаки в спектре, по которым поставлен диагноз, нажмите кнопку Спектры (см. рис.42).

39. Появившееся окно разделено на три части:

 - в верхней части представлен измеренный спектр;

-  в центральной части показаны частоты наиболее сильных гармонических составляющих;                          

-  в нижней части представлен список возможных дефектов для данного типа оборудования, выделены те дефекты, которые присутствуют в узле, и степень их развития. Выбрав обнаруженный дефект, можно просмотреть те диагностические признаки, по которым программа поставила диагноз.



Рис.43

Можете просмотреть как спектр огибающей, так и прямой спектр (автоспектр).

Закончив ознакомление, закройте окно со спектрами и окна детального анализа (см. рис.42) и диагностики (см. рис.41).

40. Проделайте второй более подробный вид автоматической диагностики. Для этого в окне диагностики (см. рис.40) установи­те:

-         диагностируемый

узел
- тот, для которого проведен ана­лиз;

-         скорость

вращения
,
Гц
- значение, при котором проводи­лось измерение;

-         тип спектров Новые
- уберите флажок;

-         тип диагностики - С

трендами
.

По окончании ввода нажмите кнопку Диагностировать
.

 41. Появившееся окно (рис.44) разделено на несколько основ­ных частей:



Рис.44

-  в верхней части представлены измеренные спектры, скон­фигурированные программой для автоматической диагностики;

-  в центральной части показаны частоты наиболее сильных гармонических составляющих, при выборе спектральной состав­ляющей она отображается на спектре;

-  в нижней правой части представлен список дефектов, кото­рые присутствуют в узле и степень развития дефекта. Выбрав об­наруженный дефект, можно просмотреть те диагностические при­знаки, по которым программа поставила диагноз. Расшифровка некоторых диагностических признаков:

10 дБ Уровень ВЧ вибрации - значение роста СКЗ по срав­нению с эталонным значением;

142 дБ ОУ - Значение СКЗ в полосе измеренного «авто­спектра»;

110дБ 0 канал - значение СКЗ в полосе третьоктавного фильтра огибающей;

8 Дб Подъем фона - значение перепада уровня фона в диапазоне измеренного спектра; 

-  в нижней левой части представлены рекомендуемая дата проведения следующих замеров и в случае необходимости реко­мендации о проведении работ.

В этом окне (рис.45) возможны следующие действия: ознакомление с результатами автоматической диагностики, для этого надо щелкнуть мышью на кнопке Диагностика
(1);

-  ознакомление с состоянием оборудования по мониторинго­вым замерам (если были предварительно установлены уровни порогов для пользовательских измерений (см. примечание), надо щелкнуть мышью на кнопке «Мониторинг» (2)),



Рис.45

-  увеличение части спектра, для этого,  удерживая левую кнопку мыши, надо движением вниз-вправо выделить нужный фрагмент спектра (щелкнув на спектре и удерживая правую кноп­ку мыши, можно передвигать спектр), чтобы вернуться к отобра­жению полного спектра, нажав левую кнопку мыши, проведите вверх-влево;

-  отслеживание кратности появления гармоник на основных частотах диагностируемого оборудования. Для  этого нажмите клавишу F4. Появится список основных частот (рис.46), и при вы­боре интересующей частоты на спектрах будет установлен ряд маркеров на частотах, кратных выбранной. Выбрав любую часто­ту, можно подкорректировать ее значение клавишами «» «»,

лри этом рассчитанное значение отображается в левом столбце, а откорректированное - в правом. Чтобы закрыть окно Список основных частот, еще раз нажмите клавишу F4;



Рис.46

- ознакомление с трендами линий гармонических состав­ляющих, для этого нажмите клавишу F2. В появившемся окне (рис.47) можно посмотреть историю появления каждого диагно­стического признака и предполагаемый тренд его дальнейшего развития.



Рис.47
После выбора в левом окне частотной составляющей будут отображены следующие сведения:

- в верхней левой части (над списком частот) - значение час­тоты (1), и если эта частота совпадает с какой-нибудь расчетной частотой механизма, то обозначение, с какой именно частотой совпадает (2);

-  в верхней правой части на спектре появится маркер на вы­бранной частоте (3);

-  в правой центральной части история появления выбранной частотной составляющей (после проведения более одного изме­рения);

-  в нижней правой части - к какому дефекту относится вы­бранная частотная составляющая при ее совпадении с какой-нибудь расчетной частотой механизма (4);

-  в нижней левой части можно выбрать, для какого спектра отслеживать историю частотных составляющих: прямого или оги­бающей (5);

-  в нижней левой части можно оставить для отображения только те линии спектра, которые отнесены программой к диагностическим признакам предварительно выбранного дефекта (6).

Закончив работу, закройте окна с трендами; линий и с. резуль­татами автоматической диагностики.

42.  Повторите пункты 30-41 для второго узла.

43.  Распечатайте отчет по результатам диагностических за­меров, для этого в разделе меню -Отчеты выберите MS

Word
.

44. В появившемся окне Отчеты для DREAM

for

Windows
32 (рис.48) выберите созданную во время проведения лабораторной работы машину (с именем группы и номером бригады; 216-3) и, щелкнув правой кнопкой мыши на имени, выберите раздел Ре­зультаты последних измерений.



Рис.48

45. В окне Отчет Результаты последних измерений (рис.49) установите следующие параметры:

 - тип отчета - подробный;

-  включать измерения - только последние;

-  виды измерений - все.

Нажмите кнопку OK
.



Рис.49

46. В загрузившемся приложении Microsoft

Word
- Документ 1

(рис.50) нажмите на символ принтера (1), после чего возьмите распечатку отчета из принтера, расположенного в углу лабора­торной аудитории.



Рис.50

47.  После распечатки отчета закройте Microsoft

Word
, сохра­нять документ не требуется.

48. Закройте окно Отчеты для DREAM

for

Windows
32.

49. Закройте программу Dream
.

Приложение 2                                    

Установка пороговых уровней

ВНИМАНИЕ! УСТАНОВКА УРОВНЕЙ ПОРОГОВ

ВОЗМОЖНА ТОЛЬКО ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ

ЗАМЕРОВ

1.      Щелкните правой кнопкой мыши по сконфигурированной точке измерения и выберете раздел Пользовательские измере­ния (рис.51).



Рис.51

2.      Щелкнув левой кнопкой мыши, выделите вид измерения, для которого хотите установить пороги (1) (рис.52). После чего нажмите кнопку Установка уровней порогов (2).



Рис.52

За. При установке порогов прямого спектра (ASU) в появив­шемся окне (рис.53) будет отображен измеренный график и авто­матически установлены пороговые уровни. Чтобы принять данные уровни порогов, нажмите кнопку ОК.



Рис.53
Возможна установка порогов пользователем, но применять эту возможность рекомендуется только после накопления данных в зависимости от важности оборудования.

36. При установке порогов общего уровня (OVLV) в появив­шемся окне будет отображено измеренное значение (1) или не­сколько значений, если предварительно проводился ряд замеров.

Автоматическая установка порогов возможна только после на­копления трех и более замеров или при установке порогов в точ­ке, входящей в группу однотипного оборудования, для установки порогов нажмите кнопку "Пороги по умолчанию (2) (после чего значения порогов, будут отображены в окне). Чтобы принять уров­ни порогов, нажмите кнопку ОК (3).

Возможна установка порогов пользователем, но применять эту возможность рекомендуется только после накопления данных в зависимости от важности оборудования.



Рис.54
Зв. При установке порогов для временного сигнала возможен только ручной ввод значений, пороговых уровней (рис.55).


Рис.55