В ДИАГНОСТИКЕ - www.vdiagnostike.ru

Применение анализа вибрации на практике.
Выявление дефектов подшипников качения.
Подшипники качения имеют свои характерные частоты проявления дефектов, которые определяются их геометрическими размерами. Эти частоты можно рассчитать для внутренней и внешней дорожек, сепаратора и шариковых или роликовых элементов.
Для расчета характерных частот необходимо знать число элементов качения, их диаметр, диаметр сепаратора и угол контакта (выделение ред.). Если эти параметры известны, можно определить все характерные частоты, генерируемые каждым отдельным элементом подшипника.
В отличие от повреждений других видов, характерные подшипниковые частоты будут появляться в спектре только в том случае, если есть дефекты конкретных элементов подшипников. Кроме того, в спектре возможно появление сразу нескольких частотных составляющих, характерных для данного конкретного подшипника. Например, если на внешней дорожке присутствует какой-нибудь дефект, через некоторое время этот дефект вызовет износ и деградацию элементов качения, а затем передастся и внутренней дорожке подшипника.
Характерные частоты часто определяют через коэффициенты, на которые следует умножить частоту вращения вала; эти коэффициенты кратны количеству ударов за один оборот вала, возникающих вследствие наличия определенного дефекта. Для определения характерных частот существуют стандартные формулы. Например, рассчитанный коэффициент для дефекта внешней дорожки может быть равен 5,22, и обычно в спектре вибрации вы можете наблюдать гармоники этой составляющей, которые соответствуют коэффициентам 5,22, 10,44, 15,66, 20,88 и выше. Этот несинхронный пик и его гармоники можно наблюдать, если в подшипнике есть дефектные элементы.
Дефекты подшипников, которые мы можем распознать с помощью вибрационного анализа, включают в себя: дефекты внутренней и внешней дорожек качения, дефекты элементов качения, дефекты сепаратора, ослабление посадки подшипника, увеличенный внутренний зазор, проворачивание внутреннего кольца на валу, перекос подшипника и дефекты смазки.
На самом деле можно найти много причин, вызывающих повреждения подшипников качения. Примерно 43% подшипников выходят из строя вследствие неправильного режима смазки, т.е. ее избытка или недостатка (как правило, более вероятной причиной будет избыточная смазка). Еще 27% связаны с неправильной установкой подшипника, например, когда подшипник пытаются поставить на место с помощью молотка или сварки. Следующие 24% включают: неправильное применение подшипников, дефекты сборки и повышенную вибрацию. Только 9% подшипников выходят из строя вследствие естественного износа.
Если мы взглянем на различные формулы, определяющие срок службы подшипника в зависимости от нагрузки, то увидим, что эта зависимость имеет кубический вид, т.е. подшипники очень быстро будут выходить из строя, если нагрузка на них будет превышать, установленную техническими условиями. Другим фактором, определяющим срок службы, является частота вращения. На срок жизни подшипника может повлиять и вибрация, из формул следует, что повышение вибрации машины от 5 до 10 мм/с может сократить срок службы подшипника почти на 70 %.
Если тип подшипника вам неизвестен, существуют формулы, позволяющие приблизительно определить значения характерных частот. Так, частота вращения сепаратора составляет примерно 40 % частоты вращения вала. Частота перекатывания элементов качения по внешнему кольцу (международное обозначение-BPFO) будет примерно равна 0,4 от произведения числа элементов качения на частоту вращения. Частота перекатывания шариков по внутреннему кольцу (международное обозначение-BPFI) будет примерно 0,6 от произведения числа элементов качения на частоту вращения, т.е. отношение BPFI/BPFO составляет около 1,5. Единственным исключением, когда указанными формулами нельзя пользоваться, является случай, когда угол контакта равен 90°, например в некоторых типах упорных подшипников, когда частоты для внутренней и внешней дорожки совпадают, однако такая ситуация встречается крайне редко.
Самой высокой характерной частотой является частота перекатывания по внутренней дорожки, которая примерно на 40-60 % превышает характерную частоту для внешней дорожки, и оба этих пика будут несинхронными. Так для подшипника модели SKF 22228, имеющего 19 шариков, и частоту вращения вала 29,6Гц приблизительное значение BPFI, согласно формуле, будет 337,44 Гц. На самом деле истинное значение этой частоты для подшипника данной модели будет равно 320 Гц, так что ошибка оценивания составила всего около 5 %. Если вы встретите несинхронный пик в окрестности частоты 340 Гц на расстоянии примерно 17 Гц от нее, вы можете с достаточной уверенностью заключить, что этот пик связан с дефектом внутренней дорожки подшипника.

Все правильно написано, сам использую данный метод анализа при выявлении дефектов подшипников. Причем успешно, бывают конечно редкие случаи что и ошибаюсь.

Спектр огибающей вам в помощь.

Вопрос: Вот пример прямого спектра подшипника №4 SU3536 дымососа с частотой вращения 600об/мин (10Гц) угольного котла БКЗ-420.
Соответственно слева на право, сверху вниз - 1) спектр огибающей полосовой фильтр 1/3 октавный 5000Гц - вертикаль.
2) прямой спектр осевое направление, 3) прямой спектр горизонт, 4) прямой спектр вертикаль
Так вот Dream по ударным импульсам спектра огибающей выдает 69% (90% вероятность) раковины на наружном кольце и выдает заменить подшипник. При этом по общему уровню размаха вибрация не превышает и 25 мкм (при допустимом максимуме 95мкм) да и в целом температурное состояние и прочее ничего не предвещает. В прямом спектре вибрации тоже ничего о чем выше писалось не проявляется, так вот вопрос: Что на ваш взгляд Иван К. можно сказать по спектру огибающей в данном случае? И что на самом деле с подшипником?

Для представленных данных (для точной диагностики их недостаточно) возможны как минимум следующие варианты
- Действительно раковины на наружном кольце, причем дефект сильный
- Коррозионные наплывы на наружном кольце.
- Неравномерный натяг подшипника
- Ослабленна стопорная гайка подшипника

Глядя на спектры, в данном случае, можно сказать, что у подшипника довольно развитая раковина на наружней обойме. Её видно на спектрах во всех направлениях, особенно в осевом, даже в представлении перемещения (дефекты подшипников лучше смотреть в ускорении, в крайнем случае скорости). Если бы параллельно велись замеры общего уровня в мм/с, то в данном случае, в осевая направлении скорость возрасла бы, на вскидку, примерно в 2-3 раза, в вертикальном раза в 1,5-2, в горизонтально до 1,5.
Когда полезет вибрация в мкм и температура, может оказатся, что менять подшипник уже поздно, что нибуть уже провернуло.
А что слышно через наушники или "слухач"?

К написанному выше.
Убрал бы неравномерный натяг, там чаще четные гармоники.
Добавил бы трещину наружной обоймы.

Приодностороннем подклинивании зазубриной или прокладкой может быть и натяг. Нужно замерить огибающую в других направлениях тогда этот вопрос будет яснее.

Если подшипник в работе недавно - наклеп, если давно - трещина или раковина. Замер один или есть история? Смущает наружка в осевом направлении, шибко великовата. Есть еще вероятность что огибающую измеряете на резонансе, который может быть обусловлен магнитом. Я бы провел дополнительные измерения и на ревизию...

Возможно, у Вас проблема с осевым перемещением наружного кольца в корпусе подшипника. Это может быть справедливо, если это скользящая опора.

Сняли заднюю крышку подшипника и верхнюю, осмотрели его с одной стороны, т.к. он двухрядный роликовый, то только один ряд с одной стороны посмотрели, ничего не увидели серьезного, снимать не захотели. Говорят в осевом направлении вроде какой то бортик или что то такое чего я так и не понял немного уменьшили (якобы задевал) и поставили обратно, работает до сих пор нормально, по диагностике так же выдает раковины на нуружном кольце. В огибающей ничего не поменялось. Ждем что будет дальше, пока предпосылок внешних нет, кроме диагностических.

Случайно наткнулся, на не завершенную тему. По итогу проработал подшипник ещё около 2-х лет и заменили т.к. усиливался дефект внешнего кольца. По итогу после того как сняли подшипник большая раковина на внешнем кольце в нижней части. Там и шум такой месяца 2 был, что и диагностика вибрационная не нужна была, но при этом температура не росла.

В принципе всё логично.
Подшипник сферический двухрядный, могущий нести осевую нагрузку и несущий в данном случае. При появлении раковин на кольцах у двухрядных подшипников ротор не проседает на всю глубину раковины (его поддерживает второй ряд тел качения), соответственно края раковины не получают всю возможную кинетическую энергию от удара тяжёлого ротора и раковина не так лавинообразно разрастается от напряжений при наклёпе, как на однорядных.
У этих дымососов смазка подшипников жидкая, с принудительным водяным охлаждением масла в картерах, что не даёт сильно повышаться температуре подшипника, даже при дефекте.
Смущает только то, что имея информацию о наличии развитой раковины, не принимали ни каких мер два отопительных сезона, рискуя посреди зимы остаться без одного котла из-за заклинивания и проворота подшипника дымососа. Восстановление посадочного места в разъёмном корпусе подшипника морока намного хлеще чем даже наплавка вала ротора.
У подшипника 3536 достаточно легко вынимаются и вставляются ролики, что даёт возможность тщательно осмотреть поверхности качения колец и сами ролики на предмет дефектов.
При наличии незначительной раковины на наружном кольце, обойма разворачивается раковиной вверх,а по возможности и в сторону дымососа, т.е. раковина выводится из зоны нагружения (разворот обоймы раковиной в сторону улитки со стороны муфты более трудоёмкий). Это позволяет продлить ресурс подшипника лет на 5-7 без больших трудозатрат и денег.

хоть вопрос и решился, немного дополню. Разные показания огибающей из за разных точек замера, и, соответственно, разных резонансов в измеряемых точках. Кроме того, в замерах могут быть выбраны разные фильтры огибающей. . Смысла тратить время на кучу замеров огибающей никакого нет, достаточно одного спектра в одном направлении, наиболее нагруженном. И надо грамотно выбрать фильтры (как - в приложенном файле). К огибающей крайне желательно контролировать пиковое значение ускорения в полосе до 12-20кгц, именно оно хорошо реагирует на удары, которые обязательно появятся при деградации подшипника, при этом виброскорость практически не реагирует на разрушение подшипника . Это объясняется тем, что ускорение по определению более чувствительно на высоких частотах, и кроме того, ускорение смотрят в пиковом детекторе, скорость в скз. При развитии дефектов подшипников качения появляются короткие высокие пики, которые прекрасно видно на пиковом детекторе, и которые практически не приводят к изменению СКЗ. А долгая жизнь подшипника обусловлена, как уже сказал Вячеслав, конструкцией подшипника (2-ой ряд не дает грузить дефектную дорожку) и низкой частотой вращения. Если были замеры в течение этих 2-х лет, то стоит понаблюдать изменение огибающей при развитии дефектов. Приложенные спектры соответствуют раковине, причем чуть сильнее начальной стадии.При развитии дефекта пики сначала будут расти, потом снижаться, при этом пойдет рост фона огибающей, боковые у дефектов НК, пики на частотах ВК, ТК. На завершающей стадии пики в огибающей практически отсутствуют.