Способ диагностики подклинки тел качения в подшипнике
METHOD FOR DIAGNOSTICS OF THE ROLLING ELEMENT JAMS IN THE BEARING

Изобретение относится к способам диагностики технического состояния подшипников качения, и может найти применение во всех механизмах, имеющих подшипники качения, для выявления наличия подклинки тел качения, которая, если не предпринять превентивных мер, часто приводит к разрушению подшипника и тяжелым последствиям всего механизма.
Традиционно для диагностики технического состояния используется метод вибрографирования (ГОСТ ИСО 10816-1-97). Первичным преобразователем для данного метода является датчик вибраций, устанавливаемый на корпуса машин. Основным недостатком вибрографирования является удалённость датчика вибраций от источника возникновения диагностируемого сигнала, особенно от опор подшипника роторных элементов, что приводит к недостаточно информативному контролю процессов, происходящих внутри машины, когда чувствительности датчика вибраций недостаточно.
Кроме нагрузок, воспринимаемых подшипниками качения, для оценки их работоспособности следует выполнять диагностику подклинки тел качения при работе подшипникового узла. Данная диагностика особенно актуальна для подшипниковых узлов многорежимных изделий, когда для введения требуемых мероприятий устраняющих подклинку, направленных на обеспечение работоспособности подшипников, следует знать, на каком режиме реализуется подклинка тел качения.
Наиболее близким к изобретению является способ диагностики путем измерений параметров электрического сигнала тензорезисторов, установленных на наружном кольце подшипника, анализа и сравнения их величин с данными полученными на эталонной установке, при этом для тензорезисторов выполняется градуировка усилий (изобретение №2673503, МПК G01L 1/22 опубл. 27.11.2018). Оценка действующих нагрузок выполняется на рабочих частотах вращения подшипника. Недостатком данного способа является отсутствие возможности определения на ранних стадиях появления дефекта, связанного с заклиниванием тел качения, который в дальнейшем может привести к выходу из строя узла, в который монтируется подшипник качения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является возможность своевременного определения подклинки тел качения, и проведения необходимых превентивных мер по ее исключению.
Технический результат достигается тем, что в способе для диагностики подклинки тел качения в подшипнике, путем измерений параметров электрического сигнала тензорезисторов, установленных на наружном кольце подшипника, анализа и сравнения их величин с данными полученными на эталонной установке, при этом для тензорезисторов выполняется градуировка параметров электрического сигнала соответствующих штатным рабочим условиям в узле, в отличие от известного, в качестве параметра измеряемого электрического сигнала тензорезисторов выбирают величину уровня напряжений наружного кольца, определенную на частоте прокатывания тел качения по кольцу, тензорезисторы устанавливают на кольце подшипника под углом, перпендикулярном углу контакта тел качения с кольцом, на которое они устанавливаются, измеряют уровни напряжений на частоте прокатывания тел качения по кольцу, при этом найденные значения уровней напряжений сравнивают со значениями уровней напряжений, соответствующих подклинке тел качения, определенных на частоте прокатывания тел качения по кольцу, измеренных при испытаниях на эталонной установке, диагностируется наступление подклинки тел качения, если определенные уровни напряжений, выше уровней напряжений, соответствующих подклинке тел качения, измеренных на эталонной установке.
На фигуре показан пример показаний тензорезисторов на частоте прокатывания тел качения.
Способ осуществляется следующим образом.
На наружном кольце подшипника устанавливают тензорезисторы, при этом они установлены перпендикулярно углу контакта тел качения с кольцом, на котором они расположены.
Подшипник с тензорезисторами монтируют в эталонную установку, в которой проводят испытания в условиях подклинки тел качения. По результатам испытаний для каждого тензорезистора определяют на частоте прокатывания тел качения по кольцу уровни напряжений, соответствующие подклинке тел качения. Далее подшипник с тензорезисторами монтируется в механизм. При испытаниях механизма измеряемые тензорезисторами на частоте прокатывания тел качения по кольцу уровни напряжений колец подшипников соотносятся с уровнями, соответствующими подклинке тел качения. Если при испытании механизма уровни напряжений выше, определённых на установке, то диагностируется наступление подклинки тел качения и принимают необходимые меры по ее исключению.
Пример
Определение предельных уровней напряжений, соответствующих подклинке тел качения, выполняется при работе на специальной эталонной установке на частоте прокатывания тел качения. Частота прокатывания тел качения больше частоты вращения ротора в количество раз, соответствующих числу тел качения в подшипнике. Как правило, уровни напряжений при возникновении подклинки тел качения растут лавинообразно (см. чертеж).
По записям на контрольно-измерительную аппаратуру при испытаниях механизма определяют значения динамических напряжений, измеренных тензорезисторами, расположенными на кольце подшипника в зоне наибольших расчётных напряжений, определенных на основании 3D математического моделирования напряженно-деформированного состояния кольца подшипника.
Значения напряжений сравнивают с нормой, установленной исходя от допустимого уровня деформации колец из условий малоцикловой долговечности и назначенного ресурса, (фиг.), определённой для каждого тензорезистора на частоте пробегания тел качения при испытаниях на эталонной установке. Превышение нормы означает наступление подклинки тел качения и требует принятия мер по ее исключению.
Использование данного способа диагностики дефекта подклинки тел качения в подшипнике позволяет его идентифицировать на ранних стадиях.
Таким образом, данное техническое решение позволяет повысить надежность работы подшипников качения, за счет раннего выявления дефекта связанного с подклинкой тел качения.