Проблемы подшипников качения

Разнообразные подшипники качения - шариковые и роликовые, радиальные и радиально-упорные, однорядные и двухрядные и т.д. широко применяются в оборудовании различного назначения, поэтому вопросы оценки технического состояния и диагностики их дефектов занимают важное место в работе вибродиагностических служб. 

Стадии развития дефектов подшипников качения

Временной вибросигнал в размерности виброскорости, зарегистрированный на подшипнике качения с достаточно развитым дефектом состояния, для примера, приведен на рисунке.

На этом рисунке хорошо видны две наиболее характерные составляющие вибрации "фоновая", имеющая практически постоянный уровень, и "импульсная", представляющая из себя выделяющиеся по амплитуде импульсы, повторяющиеся примерно через равные интервалы.

Фоновое, или среднее значение уровня вибросигнала, регистрируемого с вибродатчика на подшипнике качения, характеризуется каким-то усредненным значением, например среднеквадратичным значением виброскорости. Это значение вибрации достаточно просто может быть замерено при помощи обычных виброметров.

В моменты прохождения через "несущую", нагруженную зону подшипника качения, дефектного элемента или элементов, на временном вибросигнале появляется четко выраженный пик, энергетический импульс, Параметры этого импульса определяются видом, локализацией и степенью развития данного дефекта подшипника. Диагностическими параметрами такого импульса являются его амплитуда и частота повторения.

Наиболее важным параметром, характеризующим степень развития дефекта, является амплитуда импульса. Для измерения этого параметра импульса в приборах виброконтроля должны быть предусмотрены специальные пиковые детекторы. Локализация дефекта, место его расположения, обычно уточняется по частоте следования импульсов, для чего используются спектральные методы.

Если диагностику состояния подшипника качения проводить по амплитудным параметрам временных вибросигналов, то основное внимание следует уделить двум.

Это, во - первых, количественное значение общего уровня фона вибрации и, во - вторых, это соотношение между уровнями фона вибрации и амплитудами пиковых значений во временном вибросигнале.

В самом общем случае состояние подшипника, качения, развитие его дефектов, за весь период его службы можно разделить на пять этапов.

Эти этапы схематически показаны на рисунке.

На этом рисунке по вертикапи отложен уровень вибрации в мм/сек, а по горизонтальной оси отложены этапы развития дефектов. Состояние подшипника определяется двумя ломанными линиями. Нижняя соответствует уровню фона вибрацию на каждом этапе развития дефектов, верхняя - уровню пиков вибрации.

 До начала первого этапа, на рисунке это до отметки "1", общее техническое состояние подшипника будем считать идеальным. На этом, "нулевом" этапе развития дефектов пики вибрации превышают уровень фона незначительно, а сам "фон" вибрации (в данном случае СКЗ виброскорости) значительно меньше нормируемого значения.

• Этап 1. Начиная с отметки "1" в подшипнике появляется и начинает развиваться какой - либо дефект, возникают ударные виброимпульсы, растущие по величине. Энергия импульсов затрачивается на "углубление" дефекта, в результате чего происходит еще большее увеличение энергии импульсов. Уровень фона вибрации по своей величине при этом остается неизменным, т. к. дефект носит локальный характер и на общем состоянии подшипника пока не сказывается. Это этап возникновения дефекта в процессе эксплуатации.
• Этап 2. Начиная с точки "2" на рисунке ударные импульсы в подшипнике достигают по своей энергии практически максимального значения. Количественное значение максимума энергии импульсов определяется типом подшипника и условиями его эксплуатации. Выделяющаяся в подшипнике энергия импульсов уже столь велика, что ее достаточно для расширения зоны локализации дефекта. На данной стадии остановить дальнейшее развитие дефекта практически невозможно, началось его саморазвитие. Величина пиков вибрации на временном вибросигнале уже практически не растет, но и уровень фона тоже меняется мало. "Дефект набирает силу, готовиться к решающему нападению". 
• Этап 3. Это зона перехода подшипника к полной деградации. Начинается с точки "3". Зона развития дефекта столь велика, что подшипник начинает "терять" свое основное назначение - обеспечивать вращение валов с минимальным трением. Возрастают затраты энергии на вращение ротора и, как результат, увеличивается энергия, выделяющаяся в подшипнике, растет уровень фона. Это уже этап саморазрушения подшипника.
• Этап 4. Это последний этап развития дефекта, когда он охватил весь подшипник, вернее говоря все то, что осталось от подшипника. Уровень фона вибрации практически сравнялся с уровнем пиков, вернее говоря вся вибрация состоит из пиков. Работы подшипников в этой зоне следует избегать.
• Этап 5. Это этап ожидания аварии, чаще всего с большими последствиями. Все эти вышеперечисленные этапы ухудшения состояния подшипника свойственны практически всем видам дефектов, имеющих место в любых разновидностях подшипников. В зависимости от ряда эксплуатационных параметров подшипников могут лишь наблюдаться различия в длительности этапов и интенсивности процессов в них, но общая картина развития не меняется.