- -
- 100%
- +
2. Контроль лёгкости вращения и характера шума подшипников малых и средних размеров осуществляется вращением от руки одного из колец подшипника при неподвижном другом кольце в горизонтальном или вертикальном положении с периодическим проворачиванием кольца, удерживаемого в неподвижном состоянии. Подшипник предварительно необходимо промыть в теплом масле. Исправный подшипник будет вращаться легко – без местных притормаживаний и заеданий, с глухим шипящим шумом. Подшипник, издающий резкий металлический шум или вращающийся с торможением внешнего кольца, следует забраковать.
Также лёгкость вращение подшипников проверяется после их монтажа. Вращение должно быть ровным, с медленной остановкой, без стуков, рывков и заеданий. Рывки указывают на наличие в подшипнике посторонних частиц; резкое торможение – на малый радиальный зазор; стуки – на вмятины и коррозионные раковины на телах и дорожках качения или на большие зазоры в гнездах сепараторов. В нагруженной зоне все тела качения должны вращаться, проскальзывание тел качения относительно дорожек качения указывает на значительный износ подшипника.
3. Контроль габаритных размеров подшипника проводится специальным или универсальным измерительным инструментом (рис. 2.2). Диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника измеряется индикаторным нутромером. Наружный диаметр внешнего кольца и ширина обоих колец подшипника измеряется индикаторным микрометром.
Допускаемые отклонения размеров внутреннего и наружного диаметров, ширины колец подшипников приведены в соответствующих стандартах. Диаметры колец измеряются в 2-х местах по ширине колец и в 2…3-х местах по окружности. Габаритные размеры подшипников с диаметром внешнего кольца свыше 200 мм следует измерять после установки подшипников в горизонтальном положении.
Рис. 2.2. Лаборатория контроля геометрических параметров
деталей подшипников качения ООО «АМБ Технолоджис» (Киев, Украина)
Продолжение рис. 2.2.
4. Контроль радиальных зазоров в радиальных (в т.ч. сферических) шариковых и роликовых подшипниках проводится по следующей схеме.
Внутреннее кольцо подшипника закрепляется неподвижно, к внешнему кольцу подшипника подводится измерительный наконечник индикатора перемещения часового типа, закрепленного на штативе. Перемещая внешнее кольцо в направлении измерительного наконечника и обратно, определяют радиальный зазор по крайним отклонениям стрелки. Рекомендуется применять индикатор с ценой деления шкалы 0,002 мм.
Радиальный зазор измеряется в 3-х местах при повороте внешнего кольца подшипника при каждом измерении на 120°. За окончательное значение радиального зазора принимается среднеарифметическое значение трех измерений. Рекомендуемые радиальные зазоры приведены в стандарте ГОСТ 24810—81 [7].
На рис. 2.3 представлено устройство [8], предназначенное для измерения внутреннего радиального зазора подшипников качения в соответствии с методом «А» стандарта ГОСТ 520—2002 [9].
Рис. 2.3. Устройство для измерения радиального зазора
подшипников качения
Устройство содержит стальное основание, на котором закрепляется проверяемый подшипник при помощи фиксирующей втулки (см. рис. 2.3). Радиальный зазор измеряется с помощью индикатора перемещения часового типа, расположенного на подвижном держателе. При измерении наконечник индикатора подводится к наружной поверхности внешнего кольца подшипника. Сдвигая внешнее кольцо в направлении измерительного наконечника индикатора в прямом и обратном направлении, определяют максимальные и минимальные показания. Радиальный зазор определяется как разность между максимальным и минимальным показаниями индикатора. Измерение проводится несколько раз в различных угловых положениях подшипника.
Технические характеристики устройства:
– внутренний и наружный диаметры контролируемых подшипников соответственно – 35…150 и 55…320 мм;
– ширина контролируемых подшипников – 10…106 мм;
– габаритные размеры – 450×330×100 мм;
– масса – не более 14 кг.
Типы контролируемых подшипников – однорядные радиальные шариковые и роликовые. Прикладываемое радиальное усилие не нормируется. Дополнительно есть возможность проверить лёгкость вращения колец подшипника.
5. Контроль вибрационных параметров подшипников выполняют на специальных диагностических стендах.
Конструкция стенда также должна позволять выполнять методы контроля, перечисленные выше.
2.2 Стенды входного контроля подшипников
В настоящее время на отечественном рынке доступны специальные диагностические стенды входного контроля подшипников качения в основном российских производителей [10]. Конструкция этих стендов позволяет реализовать один или несколько из вышерассмотренных методов контроля.
Стенд входного контроля подшипников СВК-04 (рис. 2.4) предназначен для выявления дефектов подшипников качения перед их установкой [11].
Работа стенда основана на выделении высокочастотной огибающей вибрации и измерении глубины амплитудной модуляции этой составляющей.
Контролируемый подшипник устанавливается на вал стенда и фиксируется с помощью упоров и гайки. Прижимной планкой фиксируется внешняя обойма подшипника. Магнитный датчик устанавливается на внешнее кольцо контролируемого подшипника качения, затем включается стенд и через 5 секунд результат отображается на оцифрованном стрелочном индикаторе измерительного блока. Измерительный блок стенда с помощью встроенного стетоскопа позволяет подтвердить результаты контроля подшипника путем прослушивания его шумов. По результатам контроля подшипники сортируются на категории качества, рекомендуемые к применению на высокоскоростном, среднескоростном оборудовании и оборудовании с малой скоростью вращения, или не годные к применению.
Рис. 2.4. Общий вид стенда СВК-04
Технические характеристики стенда:
– внутренний диаметр контролируемых подшипников – 20…150 мм;
– частота вращения – 50…5000 об/мин.;
– габаритные размеры – 500×300×300 мм;
– масса – 20 кг.
Стенд проверки подшипников «ПРОТОН-СПП» (рис. 2.5) предназначен для оценки технического состояния подшипников качения [12]. Работа стенда основана на измерении вибрации вращающихся подшипников качения с цилиндрическим отверстием. Методика оценки состояния распространяется на следующие подшипники, в т.ч. с одной и двумя защитными шайбами и уплотнениями:
– шариковые радиальные однорядные и двухрядные подшипники;
– шариковые радиально-упорные однорядные и двухрядные;
– роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами;
– роликовые конические;
– роликовые радиальные сферические однорядные и двухрядные;
– роликовые радиально-упорные сферические.
Рис. 2.5. Общий вид стенда «ПРОТОН-СПП»
Данная методика утверждена Всероссийским научно-иссле-довательским институтом подшипниковой промышленности ОАО «ВНИПП» (Москва, Россия) 1 июля 2004 г. под номером МВИ ВНИПП.002—04 и предназначена для обязательного использования в подшипниковой отрасли, на предприятиях-потребителях и другими пользователями подшипников качения.
Диагностирование технического состояния подшипников качения на стенде «ПРОТОН-СПП» (рис. 2.6) осуществляется путем регистрации и анализа вибросигналов с датчиков, устанавливаемых на контролируемом подшипнике. Программное обеспечение стенда позволяет выполнять формирование и хранение базы данных по подшипникам качения, а также подготовку и вывод на печать актов и протоколов аттестации подшипников качения (рис. 2.7).
Рис. 2.6. Рабочее окно программы стенда «ПРОТОН-СПП»
с результатами диагностирования подшипника качения
Рис. 2.7. Подготовленный для вывода не печать протокол
аттестации подшипников качения по ИСО 15242—1—2004 [16]
Технические характеристики стенда:
– внутренний диаметр контролируемых подшипников – 10…50 или 40…150 мм;
– частота вращения – 1800 или 900 об/мин.;
– рабочий диапазон частоты вибрации – 25…10000 Гц;
– диапазон амплитуды измерения среднеквадратичного значения виброскорости – 40…110 дБ;
– давление пневмосистемы – 0,4…0,6 МПа;
– потребляемая мощность – не более 1,5 кВт;
– габаритные размеры – 1015×950×1473 мм;
– масса – 100 кг.
Вибрация подшипников качения измеряется в дБ (рис. 2.8) в действующих среднеквадратичных значениях виброускорения или виброскорости относительно нулевых уровней, равных соответственно 3·10—4 м/с2 и 5·10—8 м/с. Это усложняет процесс подготовки персонала и требует определенного времени для закрепления приемов работы на стенде.
Рис. 2.8. Рабочее окно программы стенда «ПРОТОН-СПП»
с результатами измерения параметров вибрации
Время, необходимое на проведение диагностирования одного подшипника, без учета времени на установку и снятие подшипника, составляет 5…60 с.
Стенд вибрационного контроля подшипников СВК-А (рис. 2.9) предназначен для контроля радиальных и радиально-упорных подшипников и оценки их технического состояния по параметрам вибрации [13].
Рис. 2.9. Общий вид стенда СВК-А
Принцип работы стенда основан на измерении и анализе виброчастотных сигналов, получаемых от датчиков при нагружении контролируемого подшипника, а также на измерении радиального зазора.
Стенд СВК-А позволяет проводить диагностику подшипников качения следующих типов:
– радиальных однорядных шариковых и роликовых с упорным бортом;
– шариковых радиально-упорных;
– роликовых радиальных сферических двухрядных с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца;
– роликовых радиальных двухрядных с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца;
– шариковых радиальных сферических двухрядных с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца;
– роликовых конических однорядных повышенной грузоподъемности (без упорного борта);
– роликовых радиально-упорных сферических.
Измерение радиальных зазоров проводится микрометром при фиксированном усилии от нижнего узла нагружения подшипника. В процессе контроля подшипник нагружается радиальным и осевым (для радиально-упорных подшипников) усилием и приводится во вращение. Диагностическая программа стенда относит контролируемый подшипник к одной из трех категорий качества – годен без ограничений, годен для тихоходного оборудования, негоден к использованию.
В программном обеспечении стенда реализовано четыре метода диагностики подшипников. Оценка уровней вибрации в полосах частот и оценка фактического радиального зазора обеспечивают контроль подшипников в соответствии с требованиями нормативных документов. Оценка эксцесса сигнала виброускорения и анализ спектра огибающей сигнала виброускорения являются рекомендательными методами и позволяют получить более полную информацию о состоянии подшипников.
Применение данных методов дает возможность контролировать состояние всех деталей подшипника (внутреннего и внешнего колец, тел качения и сепаратора), а именно: износ рабочих поверхностей, наличие сколов, раковин и трещин на кольцах и телах качения.
Программное обеспечение стенда СВК-А имеет развитую базу данных по отечественным и зарубежным подшипникам (более 8000 типов) с возможностью дальнейшего пополнения.
СВК-А является универсальным стендом, приспособленным для быстрой установки и съема подшипников при помощи самоцентрирующихся разрезных цанг. Для каждого типоразмера подшипника (посадочного диаметра) используется отдельная цанга.
Технические характеристики стенда:
– внутренний и наружный диаметры контролируемых подшипников соответственно – 35…150 (20…180) и 42…320 мм;
– ширина контролируемых подшипников – 7…106 мм;
– частота вращения – 1800 или 900 об/мин.;
– рабочий диапазон частоты вибрации – 5…5000 Гц;
– диапазон амплитуды измерения среднеквадратичного значения виброскорости – 66…110 дБ;
– значения радиальной и осевой силы, прикладываемой к подшипнику – 0…2000 Н;
– потребляемая мощность – не более 1,6 кВт;
– габаритные размеры – 830×620×560 мм, шкафа управления – 300×444×240 мм;
– масса – не более 150 кг;
– масса комплекта цанг и принадлежностей – не более 50 кг.
Время проведения диагностики одного подшипника, без учета времени на его установку, съем и прогрев, составляет 2…10 мин.
Алгоритм проверки подшипника на стенде СВК-А
В зависимости от размера подшипника выбирается упор и устанавливается на него датчик. Для контролируемого подшипника подбирается цанга (рис. 2.10а).
Цанги имеют переменный диаметр и позволяют устанавливать подшипник на стенд без зазора. Кроме того, цанга создает определенный натяг, что моделирует реальное поведение подшипника при его установке на оборудовании.
Подшипник, закрепленный на цанге, устанавливается на вал стенда и фиксируется болтом (рис. 2.10б). К подшипнику подводится упор с тензодатчиками для контроля прикладываемой осевой нагрузки (рис. 2.10в).
В диагностической программе указывается номер подшипника. Перед началом работы программа автоматически определяет необходимые частоту вращения, осевую и радиальную нагрузки для выбранного типа подшипника. Эти нагрузки отображаются в меню запуска программы. С помощью рукояток стенда оператор создает необходимые нагрузки. Частота вращения устанавливается автоматически при запуске стенда.
Для подшипников качения с диаметром посадочного отверстия свыше 60 мм в процессе измерения допускается добавление масла. Подшипники с закладным смазочным материалом проверяются с проведением обязательного разогрева перед измерением путём вращения на стенде в течение 3 мин.
Рис. 2.10. Алгоритм проверки подшипника на стенде СКВ-А: а – установка подшипника на цанге; б – фиксация подшипника; в – установка упора
После проведенных измерений диагностической программой стенда проводится анализ зарегистрированных сигналов и автоматически формируется отчет о состоянии подшипника качения.
Максимальная комплектация стенда СВК-А представляет собой лабораторию для диагностирования подшипников, включающую в себя столы для промывки, упаковки, дефектации и консервации подшипников (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Лаборатория диагностирования подшипников
на основе стенда СКВ-А
Стенд входного контроля подшипников качения СП-180 (рис. 2.12) предназначен для контроля виброакустических характеристик и диагностирования подшипников при заданных нагрузках и частоте вращения [14]. Стенд может использоваться на предприятиях-производителях подшипников для выходного контроля и на предприятиях-потребителях – для входного контроля.
Стенд СП-180 состоит из приводной установки и измерительно-управляющего модуля. Приводная установка в автоматическом режиме позволяет обеспечить зажим, центрирование, вращение, создание осевой и радиальной нагрузок на контролируемый подшипник. Измерительно-управляющий модуль управляет приводом вращения, нагрузочными устройствами, проводит измерение и анализ параметров вибрации, давая качественную и количественную оценку технического состояния подшипников в соответствии с требованиями нормативных документов потребителя или изготовителя.
Технические характеристики стенда:
– внутренний и наружный диаметры контролируемых подшипников соответственно – 30…180 и 40…420 мм;
– ширина контролируемых подшипников – 10…125 мм;
– рабочий диапазон частоты вибрации – 5…10000 Гц;
– значения радиальной и осевой силы, прикладываемой к подшипнику – 25…2800 Н;
– давление воздуха в пневмосистеме – 0,5…0,9 МПа;
– усилие прижатия датчика вибрации – 25 Н;
– потребляемая мощность – 1,5 кВт;
– габаритные размеры – 1360×690×1720 мм;
– масса – 400 кг.
Рис. 2.12. Общий вид стенда СП-180
Алгоритм проверки подшипников на стенде СП-180
1. Оператор устанавливает втулку соответствующего типоразмера на оправку. На втулку устанавливается контролируемый подшипник (рис. 2.13а). На экране измерительного модуля выбирается номер подшипника.
2. В память измерительного модуля предварительно заложены данные, необходимые для диагностирования подшипников: радиальная и осевая нагрузки, частота вращения. Для различных типов подшипников, в силу особенностей их конструкции, требуется приложение либо комбинированной нагрузки (радиальной и осевой одновременно), либо только радиальной. Информация о том, какой вид нагрузки следует приложить в зависимости от типа подшипника, выводится на экран измерительного модуля. Исходя из этих параметров, оператор настраивает стенд и проводит диагностирование подшипника.
Рис. 2.13. Устройство стенда СП-180: а и б – прижим и силовой пневмоцилиндр для создания осевой нагрузки; в – индукционные преобразователи для измерения радиального зазора подшипника
Для получения необходимого давления в пневмосистеме стенда при диагностировании подшипников больших размеров и массы стенд дополнительно комплектуется компрессором.
3. К внешнему кольцу подшипника подводятся призма механизма подачи радиальной нагрузки и прижим механизма подачи осевой нагрузки (рис. 2.13а и 2.13б). В пневмоцилиндры механизмов подачи нагрузок подается сжатый воздух с давлением, создающим необходимое усилие штоков цилиндров, после чего подшипник приводиться во вращение.
4. Датчик, находящийся внутри призмы механизма подачи радиальной нагрузки, измеряет вибрацию подшипника, параметры которой поступают в измерительный модуль. На основании сравнения с нормативными данными делается вывод о степени пригодности подшипника для дальнейшей эксплуатации.
Среднее расчетное время диагностирования одного подшипника качения без учета подготовительных операций составляет от 0,5 до 2 мин. в зависимости от размеров и массы подшипника.
В комплекте поставки стенда СП-180 предусмотрено специальное приспособление для измерения зазора между телами и дорожкой качения подшипника на основе индукционных преобразователей (рис. 2.13в).
Система вибродиагностики подшипников КОМПАКС®-РПП является модификацией системы компьютерного мониторинга КОМПАКС® и предназначена для оценки технического состояния подшипников качения и обнаружения дефектов, влияющих на их ресурс [15]. Работа системы основана на измерении текущих значений параметров вибрации (виброускорения и виброскорости) вращающегося подшипника. Состояние подшипника оценивается в 4-х частотных диапазонах по результатам обработки сигналов датчика вибрации и отображается на мониторе с помощью цветных пиктограмм и цифровых значений параметров вибрации. В системе реализованы требования стандартов ГОСТ 520—2002 [9] и ГОСТ Р 52545.1—2006 [16] по контролю вибрации подшипников качения.
Состав системы КОМПАКС®-РПП (рис. 2.14):
– диагностическая станция на базе промышленного контроллера со схемой автоматического управления приводом системы;
– программное обеспечение КОМПАКС®-РПП, обеспечивающее автоматическую вибродиагностику подшипников, архивирование и распечатку отчетов;
– привод для обкатки подшипников:
а) 1602 – для подшипников с внутренним диаметром – 40…120 мм, и наружным – до 310 мм, комплектуется 16 оправками;
б) 1607 – для подшипников с внутренним диаметром – 130…300 мм, и наружным – до 500 мм, комплектуется 14 оправками;
в) 1608 – для подшипников с внутренним диаметром – 7…35 мм, наружным – не более 100 мм, комплектуется 11 оправками;
– искромаркер, индикатор намагниченности;
– дополнительно поставляется комплексный участок входного контроля подшипников.
Рис. 2.14. Общий вид и состав системы КОМПАКС®-РПП: а – диагностическая станция; б – привод 1602; в – привод 1608; д – привод 1607; е – привод 1607 с подшипником, без кожуха
Технические характеристики системы:
– рабочий диапазон частот измерения параметров виброскорости – 22…11200, 50…300, 300…1800 и 1800…10000 Гц;
– максимальное время измерения – не более 1 с;
– время установления рабочего режима – не более 1 мин.;
– максимальная длина кабеля от датчика до выносного модуля – 2 м, от выносного модуля до диагностической станции – 50 м.
Встроенная автоматическая экспертная система диагностирования дефектов подшипников включает также возможности анализа вибросигналов с помощью быстрого преобразования Фурье, цифровой фильтрации и выделения огибающей, печать протокола испытаний после окончания проверки подшипника и архивирование результатов.
Участок входного контроля подшипников на основе системы КОМПАКС®-РПП представляет собой комплекс оборудования, обеспечивающий полный технологический цикл подготовки, диагностирования и консервации подшипников качения. В составе участка предусмотрены технические средства, позволяющие обеспечивать автоматическое поддержание заданных температур на каждой предусмотренной операции. Детали, контактирующие с рабочими жидкостями, выполнены из высоколегированных нержавеющих сталей и обеспечивают длительную и безотказную эксплуатацию. Оборудование участка позволяет качественно проводить операции (рис. 2.15):
– промывки и сушки диагностируемых подшипников;
– детальный визуальный контроль и микрообмер;
– проверку остаточной намагниченности и размагничивания;
– вибродиагностики состояния подшипников;
– консервации и упаковки проверенных подшипников.
Рис. 2.15. Общий вид участка контроля подшипников
Состав участка:
– ванна предварительной промывки (2-х процентным водным раствором калиевого мыла);
– ванна чистовой промывки (маслом серии И8…И20);
– стол дефектации и размагничивания;
– станция диагностическая;
– приводы системы вибродиагностики подшипников: 1602, 1607, 1608;
– ванна сушки;
– ванна консервации (техническим вазелином);
– стол упаковки.
Технические характеристики участка:
– максимальный наружный диаметр промываемого подшипника – 500 мм;
– минимальная площадь, занимаемая участком – 8 м2;
– временной цикл прохождения подшипником всех операций контроля – 30 мин.;
– температура рабочей среды в ваннах – 60…110° C;
– потребляемая мощность – не более 12 кВт.
2.3 Экономическая эффективность входного контроля подшипников
Экономический эффект от внедрения стендов входного контроля подшипников качения на предприятиях-потребителях определяется следующими факторами:
– увеличение межремонтного периода при эксплуатации механического оборудования на 10…12%;
– увеличение срока службы подшипников в 2…3 раза и, соответственно, сокращение затрат на обслуживание на 5…7%;
– исключение внеплановых остановок оборудования для замены изношенных или разрушенных подшипников.