Приложение B (справочное). Методы анализа вибрации подшипников качения

Приложение B
(справочное)

Методы
анализа вибрации подшипников качения

B.1 Общие положения

Изложенный в настоящем стандарте простой способ оценки вибрационного состояния посредством измерения вибрации в широкой полосе частот на корпусах подшипников качения зачастую обеспечивает достаточную информацию о состоянии этих подшипников. Однако не всегда данный способ дает хорошие результаты. В частности, полученная оценка может быть неверной, если в пределы диапазона частот измерений попадают резонансные частоты подшипника или в случае влияния других источников вибрации в машине, например зубчатых зацеплений.

Вследствие указанных обстоятельств возникает необходимость использования других средств измерений и методов анализа, которые разрабатывают специально для подшипников качения. Но ни одно такое средство измерений или метод анализа нельзя считать универсальным, пригодным для всех случаев. Так, не все дефекты подшипников можно выявить с помощью какого-либо одного метода. С другой стороны, метод, успешно примененный для диагностирования основных дефектов подшипников машин определенного вида, может оказаться малопригодным для машины другого вида. Получаемые параметры вибрации в общем случае зависят от типа подшипника, его опоры, применяемых средств измерений и способов обработки результатов. Все эти факторы должны быть хорошо изучены, и только в этом случае может быть разработан объективный метод оценки состояния подшипников.

Примечание - В руководстве [23] рассмотрены измерения вибрации, возбуждаемой дефектами подшипников качения, для оценки состояния подшипников. Методы измерений вибрации подшипников качения описаны в [17].

Выбор подходящего метода для конкретной задачи требует специальных знаний в отношении как самих методов, так и машин, для которых их применяют.

Краткое описание некоторых средств измерений и методов анализа, получивших практическое применение, дано в B.2-B.5. Однако имеющейся информации недостаточно для того, чтобы установить критерии оценки вибрационного состояния подшипников.

B.2 Анализ исходного сигнала вибрации

Существует ряд предложений о применении простых измерений в качестве альтернативы измерению среднеквадратичного значения ускорения вибрации в целях обнаружения дефектов подшипников качения, которые включают в себя:

- измерение пикового ускорения;

- измерение отношения пикового значения ускорения к его среднеквадратичному значению (пик-фактора);

- вычисление произведения среднеквадратичного и пикового значений ускорения.

B.3 Частотный анализ

Отдельные частотные составляющие сигнала вибрации могут быть выявлены путем применения различных фильтров или спектрального анализа. При наличии достаточных данных о типе подшипника расчетным способом могут быть определены характерные подшипниковые частоты, на которых будут проявляться разные дефекты подшипника, после чего проверяют наличие или отсутствие существенных составляющих вибрации на этих частотах. Таким образом можно получить информацию не только о наличии дефектов подшипника, но и о природе этих дефектов.

Для более точного выделения составляющих на подшипниковых частотах в условиях значительной фоновой вибрации могут быть использованы методы когерентного усреднения, адаптивного подавления шума или спектрального вычитания. Другой метод анализа связан с определением спектральных составляющих огибающей сигнала вибрации после его прохождения через фильтр верхних частот с последующим сглаживанием или через полосовой фильтр в высокочастотной области спектра. Это позволяет подавить низкочастотную фоновую вибрацию и повысить чувствительность анализа к наличию относительно слабых повторяющихся импульсов, связанных с дефектами подшипника.

Вариантом спектрального анализа является выделение боковых полос характерных подшипниковых частот, а не самих составляющих на этих частотах. Для исследования боковых полос может быть использован анализ кепстра (определяемого как спектр мощности от логарифма спектра мощности), применяемый обычно для обнаружения дефектов в зубчатых зацеплениях.

B.4 Анализ ударных импульсов

Известен ряд измерительных приборов, действие которых основано на том, что дефекты подшипников качения вызывают появление в сигнале вибрации коротких импульсов, обычно называемых ударными импульсами.

Вследствие высокой крутизны ударных импульсов в их спектре присутствуют составляющие на очень высоких частотах. Указанные приборы обнаруживают эти высокочастотные составляющие и преобразуют их в показатель, значение которого связано с состоянием подшипников.

Другим способом является спектральный анализ огибающей ударных импульсов.

B.5 Другие методы

Существует несколько методов контроля, позволяющих обнаруживать дефекты в подшипниках без измерения вибрации. Такими методами являются, в частности: анализ акустического шума, анализ продуктов износа (феррография) и термография. Однако ни один из подобных методов не может претендовать на универсальность, а в ряде случаев их применение невозможно.