Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения по данным об их виброактивности
METHOD OF ROLLING BEARING RESIDUAL RESOURCE FORECASTING BY THE DATA ON THEIR VIBROACTIVITY

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам оценки и прогнозирования технического состояния подшипниковых узлов машин и механизмов по параметрам их вибрации.
Известен способ прогнозирования остаточного ресурса, основанный на измерении и накоплении данных о вибрационном состоянии механизма и построении тренда, определении момента пересечения его с линией предельного состояния [1] (Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.И. Виброакустическая диагностика в судостроении. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1989).
Недостатком данного способа является необходимость использования ретроспективных данных о вибрационном состоянии, многочисленные расчеты по определению тренда, проверка его на адекватность. Существуют адаптивные методы прогнозирования, которые наиболее полно учитывают информацию, содержащуюся в последних вибрационных измерениях. На основе этой информации корректируются параметры принятой модели [1]. Недостатком данного способа является возможность применения его только в краткосрочных прогнозах.
Ближайшим к заявляемому техническому решению является способ прогнозирования, основанный на использовании известных зависимостей изменения технического состояния от показателей функционирования механизма [2] (Вибрация и вибродиагностика судового электрооборудования / Александров А.А., Барков А.В., Баркова Н.А., Шафранский В.А. – Л.: Судостроение, 1986).
Недостатком данного способа является отсутствие прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения в зависимости от общего уровня виброускорения подшипникового щита машин и механизмов.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения за счет перевода общего уровня виброускорения подшипникового щита в коэффициент виброперегрузки, с помощью которого определяют остаточный ресурс подшипников качения.
Сущность данного способа прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения, заключающийся в том, что, измеряя общий уровень виброускорения подшипникового щита, характеризующего техническое состояние подшипников качения, повышается эффективность прогнозирования в результате перевода общего уровня виброускорения в коэффициент виброперегрузки, который связан с остаточным ресурсом подшипника эмпирической зависимостью, полученной экспериментально
ост
где Т - остаточный ресурс подшипника качения; r - показатель степени (r=3 для шарикоподшипников и r=3,33 для роликоподшипников).
п
Коэффициент виброперегрузки К [3] (Щубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин. Л.: Энергия, 1974), определяется по формуле
2
2
где A - амплитуда виброускорения, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с;
к
L - уровень виброускорения подшипникового щита, дБ.
п
Поставленная техническая задача достигается тем, что в условиях эксплуатации подшипникового узла измеряют любым виброметром (ВШВ-003) общий (интегральный) коэффициент виброперегрузки (К) подшипникового щита и по зависимости (1) определяют остаточный ресурс подшипников качения, имеющих расчетный (по формуляру на механизм) ресурс Т=10…12 тыс. ч (что характерно для большинства машин и механизмов).
Анализ известных решений, относящихся к способам прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения, показал, что технических решений, содержащих ту же совокупность существенных признаков, что и заявляемый способ, не обнаружено, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию "новизна".
Анализ выявленных существенных отличительных от прототипа признаков показал, что такие или сходные с ним признаки с проявлением тех же свойств, которые они проявляют в заявляемой совокупности, в известных технических решениях не обнаружены, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию "существенные отличия".
Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить новый более высокий результат, выражающийся в повышении эффективности прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения.
Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения осуществляется следующим образом.
а) Известно, что в механизме установлены новые подшипники:
к
п
- измеряют общий уровень виброускорения L (с помощью любой серийно выпускаемой виброаппаратуры, например, ВШВ-003) и по формуле (2) находят коэффициент К;
- по формуле (1) определяют остаточный ресурс подшипника;
к
к
- по истечении начального периода приработки (не менее 48 ч) подшипников производят замену смазки; вновь измеряют L и по формуле (1) уточняют ресурс (как правило, уровень L уменьшается (за счет приработки тел и дорожек качения и замены смазки, в которой имеются частицы металла), а остаточный ресурс подшипника увеличивается);
к
к
ост
- периодически в процессе эксплуатации измеряют L и уточняют остаточный ресурс подшипника; периодичность измерения текущих L рекомендуется выбирать как 0,5T;
к
- если по мере наработки подшипника уровни виброускорения подшипникового щита механизма увеличились более чем на 6 дБ, т.е. в два раза (что показывает об ухудшении их технического состояния), то производят замену смазки в подшипнике (или устраняют другие причины) и вновь измеряют L и уточняют остаточный ресурс по формуле (1) и т.д.
б) Наработка подшипника неизвестна:
к
- заменяют смазку в подшипниках и измеряют L, по которому определяют остаточный ресурс; если величина остаточного ресурса меньше необходимого значения, то производят замену подшипника.
Таким образом, измеряя в процессе эксплуатации подшипников машин и механизмов уровень виброускорения, уточняют их остаточный ресурс с учетом изменения динамики процесса разрушения (износа) и влияния эксплуатационных факторов.
Предложенный способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения позволяет:
- просто и однозначно прогнозировать остаточный ресурс подшипников качения (имеющих расчетный ресурс Т=10…12 тыс. ч);
- осуществлять долгосрочный и краткосрочный прогноз остаточного ресурса (все зависит только от состояния подшипника и условий их эксплуатации);
- учитывать эксплуатационные факторы, влияющие на остаточный ресурс, предпринимать необходимые меры по уменьшению виброактивности подшипников, тем самым увеличивать их ресурс;
- изготавливать специальные портативные вибродиагностические приборы для прогнозирования остаточного ресурса;
- повысить эффективность технического обслуживания и ремонта.