Анализ виброакустических показателей подшипниковых узлов дробилок кормов

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 613.3.004.67

Н. Р. Адигамов, И. Х. Гималтдинов, Р. С. Шайхетдинова АНАЛИЗ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ

ДРОБИЛОК КОРМОВ

Ключевые слова:: виброакустические характеристики, радиальный зазор, датчик вибрации, дробилка кормов, подшипник

качен.

Целью данного доклада является ознакомление с методикой прогнозирования остаточного ресурса подвижных сопряжений на примере подшипниковых узлов кормоприготовительных машин. В докладе рассматриваются вопросы диагностирования подвижных сопряжений (подшипниковых узлов кормоприготовительных машин) по параметрам виброакустических характеристик, основанной на принципе безразборности. Диагностика подшипниковых узлов по параметрам виброакустических характеристик позволяет предотвращать внезапные отказы кормоприготовительных машин и позволяет определить оптимальные сроки проведения ТО на основе информации об остаточном ресурсе подвижных сопряжений

Keywords:Vibrosound charakteristics, radial clearance, the vibration sensing transducer, crusher of forages, the rolling-contact aring.

The aim of this report is to familiarize with methods of the forecasting of the remaining resource of the rolling interfacing on the example of bearing units of food - preparing machines. The questions diagnostic rolling interfacing on parameters of vibrosound charakteristics are solved in this report. The diagnostic bearing units on parameters of vibro-sound charakteristics allow to prevent the sudden refusals of food - preparing machines and to define optimal dates by undertaking the technical maintenance using information of the remaining resource of the rolling interfacing.

При эксплуатации оборудования для дробления кормов актуальной остается проблема обеспечения надежности их работы и проблема безразборного контроля и прогнозирования технического состояния. Дальнейшее увеличение ресурса и повышение надежности машин для измельчения предполагают переход на эксплуатацию по фактическому состоянию, а это возможно только при наличии эффективных методов и средств диагностирования.

Для решения поставленной задачи предложен комплект технических средств (см. рисунок 1), в состав которого входят пьезоэлектрический датчик, виброметр ВВМ-210, выпускаемый серийно, и разработанная нами приставка определения остаточного ресурса подшипниковых узлов, схемное решение которого защищено патентом на полезную модель № 57904 и авторским свидетельством № 1749722.

Приставка определения остаточного ресурса подшипниковых узлов предназначена для преобразования электрического сигнала, снимаемого с выхода виброметра ВВМ-201 в показания остаточного ресурса диагностируемых подвижных сопряжений.[1]

При этом возникла необходимость адаптации прибора к конкретным условиям, для этого собрана лабораторная установка. Исследования на этой лабораторной установке проводятся в следующей последовательности. На исследуемый объект устанавливаются новые подшипники. При этом ротор дробилки кормов раскручивается до номинальных оборотов, без нагрузки. Затем осуществляется снятие показаний приставки остаточного ресурса. После чего подшипник демонтируется и определяется его радиальный зазор. Данные записываются в журнал. Далее, поочередно, на объект устанавливаются следующие подшипники с различным износом, фиксируются показания прибора и определя-

ется радиальный зазор.[2] Лабораторная установка представлена на рис.2.

При заданных значениях z-l и z2 проводилась серия из 5-и измерений. z1 - зазор подшипника со стороны привода и z2 - зазор подшипника со стороны вентилятора.

Случайные погрешности виброскорости и виброускорения

Рис. 1 - Диагностический комплекс для безразборного диагностирования оборудования животноводческих ферм: 1 - цифровой индикатор; 2 -кнопка включения питания; 3 - кнопка контроля питания; 4 - кнопка переключения режимов измерения; 5 - переключатель постоянного времени измерения; 6,7 - кнопки диапазонов; 8 - входное устройство; 9,10,11,12 - кнопки переключения режимов измерения приставки; 13,14 - резисторы грубой и точной настройки для задания скорости износа; 15,16 - резисторы грубой и точной настройки для задания ресурса; 17 - стрелочный индикатор; 18 - кнопка переключения питания (сеть, батарея); 19 - элементы питания ; 20 - пьезоэлектрический датчик; 21 - штепсель

Здесь ст v истA - среднеквадратические отклонения виброскорости и виброускорения. При доверительной вероятности p = 0,95 и числе измерений п = 5 коэффициент Стьюдента tpn = 2,28.

Получены значения АV = 0.66 м/с; АА = 0,97 м/с2.

Рис. 2 - Лабораторная установка для исследований вибраций подшипников: 1 - дробилка кормов, 2 -виброметр, 3 - диагностический комплекс, 4 -пьезоэлектрический датчик, 5-пульт управления

Установлена корреляционная зависимость между вибропараметрами привода и вентилятора. Для исследования корреляционной зависимости в первом случае на вентиляторе устанавливался подшипник с зазором 0,03 мм (подшипник с полным ресурсом), а на привод последовательно устанавливались изношенные подшипники с зазорами 0,03; 0,08; 0,13; 0,20; 0,27 мм, с каждым из которых производилась серия измерений вибропараметров. При этом увеличение вибропараметров на приводе приводила к увеличению вибропараметров на вентиляторе (рис.3). Во втором случае на привод устанавливался подшипник с полным ресурсом, а подшипник со стороны вентилятора менялся. Результат получался аналогичный первому случаю.

Ув, м/с

г 2п (К,-Упну- Vв) '' 2= (п - 1)стЧ стЧ

Коэффициент корреляции между показателями виброускорения подшипниковых узлов со стороны привода и вентилятора:

г = 2П

А 21 (п - 1)стА п стА в

Полученные значения гу ~ гА ~ 0,95 говорят о наличии сильной корреляции.

Уравнения линейной регрессии для показателей виброскоростей

Уп

Ч^^) = с 21 + а2,г, + а22г2

Уравнения регрессии для показателей виброускорений

Ап

Ав

Коэффициенты регрессии определялись методом наименьших квадратов, т.е. находились такие значения коэффициентов, которые обеспечивают минимум величин

Sv =2

(Чп - С1 - Э1121 - Э12г2)2 +

2 (Чв - С2 - Э2121 - Э22^2)2

Зд =2

(АП - d1 - Ь1121 - Ь1222)2 +

2

Здесь суммирование производится по всем установленным значениям х\, 12 и соответствующим измеренным значениям V и А.

Получены следующие значения коэффициентов:

лСі, = (30’8)М (£ца^) = (49,9 15,0, м (с2) (11,6) с ,(а21 а22) (15,0 58,3)смм

(d1) = (26,8, м (Ь11 Ь12) = (73,2 15,0, м

V, / \ / 2’'1 I ' '.ІГЛ АЛЛ'

,2 17,8 с2 Ь21 Ь22

К,,м/с

15,0 68,8 смм

z1,м/с

Кп,м/с

Рис. 3 - Корреляция между виброскоростями привода и вентилятора

Коэффициент корреляции между показателями виброскорости подшипниковых узлов со стороны привода и вентилятора:

Рис. 4 - Зависимость виброскорости на приводе от зазора подшипника. Сплошная линия - прямая регрессии по уравнению

Из уравнений (4) и (5) можно выразить зазоры подшипников z1, z2 через значения вибропараметров:

30

35

40

45

ЧІІ - С1 а12 ЧВ — С 2 а 22

д

а 22ЧІІ а12ЧВ С1а22 + С2а12

д

Уравнения (12), (13) и (14), (15) позволяют по измеренным значениям вибропараметров определить зазоры подшипников и при известной скорости износа Vизн найти остаточный ресурс подшипников:

Чіі — С1 а11 ЧВ — С 2 а 21

д.

ЗдесьД1 =

— а 21 ЧІ I — а11ЧВ — С2а11 + С1а22

д.

Также можно выразить зазоры подшипников z1,z2 из уравнений (6) и (7):

z, =

z, =

д| I —^ Ь„ АВ — ^ Ь 21

Д 2

А| I — d1 Ь12 АВ — d 2 Ь 22

Ь 22 АII Ь12 А В d 1 а 22 + d21Ь 12

Д 2

Ь 22 А її — Ь12 А в — d1a22 + d2b12

z, =

А| | — d1 Ь„ АВ — d 2 Ь 21

— Ь 21АІ I — Ь11А В — *^2а11 + ^Ь2

Здесь Д2 =

Ь11 Ь12 Ь21 Ь 22

то,

z — z

пред факт

V,-

час

Таким образом диагностика подшипниковых узлов по параметрам виброакустических характеристик при помощи устройства, описанного в данной работе, основанная на принципе безразборности дает возможность не только предотвратить внезапные отказы кормоприготовительных машин но и перейти к эксплуатации и ТО по фактическому состоянию, исключив ненужные вскрытия и минимизировать объем ремонтных работ. Так же не маловажной положительной характеристикой устройства является его мобильность. Устройство является переносным. Его вес составляет 4 кг. Все это позволяет обеспечить максимальный экономический эффект за счет снижения трудозатрат, расхода запасных частей и простоя оборудования.

Литература

1. Адигамов Н.Р., Гималтдинов И.Х., Жуленков В.И., Контроль состояния подвижных сопряжений элементов оборудования животноводческих ферм // Механизация и элекрификация сельского хозяйства. 2009. №8. С. 28-29.

2. Адигамов Н.Р., Гималтдинов И.Х., Лабораторноэксплуатационные испытания установки безразборного диагностирования оборудования животноводческих ферм // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2011.Т.20. №2. С. 89-90.

а11 а12

а 21 а 22

© Н. Р. Адигамов - д-р техн. наук, проф. каф. технического сервиса КГАУ; И. Х. Гималтдинов - асп. той же кафедры; Р. С. Шайхетдинова - ст. препод. каф. ТКМ КНИТУ, rami21@yandex.ru.